Organizarea unei stive ZigBee

Organizarea unei stive ZigBee

Reṭelele ZigBee sau IEEE 802.15.4 fac parte din aṣa numita categorie a PAN-urilor - Personal Area Networks. Ele pot fi descrise ṣi ca WPAN-uri - Wireless Personal Area Networks sau LR-WPAN-uri - Low Rate Wireless Personal Area Networks. Pana in momentul de faṭa am discutat despre nivelul fizic, nivelul MAC ṣi chiar ṣi despre nivelul reṭea a unei stive ZigBee. Nivelele fizic ṣi MAC sunt guvernate de specificaṭia IEEE 802.15.4 insa incepand cu nivelul reṭea, toate nivelele de deasupra celor doua menṭionate sunt guvernate de Alianṭa ZigBee. O stiva tipica ZigBee este prezentata mai jos:

Figura 5.10 Stiva ZigBee tipica[2]

Fiecare nivel din stiva nu cunoaṣte nimic despre nivelul de deasupra lui. Nivelul de deasupra poate fi considerat "master"-ul ce comanda "slave"-ul de dedesubtul sau. Fiecare nivel devine din ce in ce mai sofisticat comparat cu cel de dedesubtul sau.

ZigBee nu este o copie fidela a modelului de interconectare OSI, dar conṭine unele dintre elementele sale, incluzand aici nivelul fizic, nivelul legatura de date ṣi nivelul reṭea. Nivelele 4-7 din stiva OSI (transport, sesiune, prezentare ṣi aplicaṭie) sunt sumarizate in nivelele APS - Application Support ṣi ZDO - ZigBee Device Object din stiva ZigBee.

Intre aceste nivele exista Service Access Point-uri (SAP). Precum in specificaṭia IEEE 802.15.4, ZigBee foloseṣte o abordare cu doua SAP-uri per nivel, unul pentru date ṣi unul pentru management. De exemplu, toate comunicaṭiile de date efectuate inspre ṣi dinspre nivelul reṭea trec prin aṣa numitul Network Layer Data Entry Service Access Point (NLDE-SAP). Omologul sau la nivelul MAC se numeste MCPS-SAP.

Cele mai de jos doua nivele, nivelul fizic ṣi nivelul MAC, sunt definite de IEEE 802.15.4. Nivelul fizic pur ṣi simplu efectureaza transferul de pachete prin mediul dat intr-un sens ṣi in celalalt. Niveul MAC ofera conceptul de reṭea ṣi conceptul de network discovery prin intermediul cererilor ṣi raspunsurilor de far (beacon). De asemenea ofera mesaje de confirmare per-hop ṣi cateva dintre comenzile pentru alaturarea la o reṭea ṣi formarea unei reṭele. Nivelul MAC nu se ocupa cu situaṭiile multi-hop sau mesh.

Niveul de reṭea este responsabil pentru situaṭiile in care avem de a face cu reṭele mesh, situaṭii in care se regaseste difuzarea (catre toata lumea) a pachetelor in cadrul reṭelei, determinarea rutelor pentru pachetele unicast. La modul general, nivelul reṭea este responsabil pentru ajungerea in siguranṭa a pachetelor de la un nod la altul. Nivelul reṭea are de asemenea un set de comenzi pentru considerente de securitate, comenzi printre care se regasesc cele de alaturare ṣi realaturare securizata la o reṭea. Retelele ZigBee sunt toate securizate la nivelul reṭea, ṣi tot playload-ul cadrului reṭea este criptat.

Nivelul Application Support (Suport de Aplicaṭie) - APS este responsabil pentru semnificaṭia aplicaṭiilor. El acṭioneaza ca un filtru pentru aplicaṭiile ce ruleaza deasupra sa pe terminale pentru a simplifica logica in acele aplicaṭii. Acest nivel de asemenea filtreaza mesajele duplicat care ar fi putut fi trimise de catre nivelul inferior (nivelul reṭea). De asemenea, acest nivel menṭine local un tabel ce indica nodurile sau grupurile de noduri din reṭea caruia nodul curent doreṣte sa se adreseze.

Nivelul ZigBee Device Object - ZDO este responsabil pentru managementul reṭelei. El ofera servicii de descoperire a altor noduri ṣi servicii in reṭea ṣi este responsabil in mod direct pentru starea curenta a nodului in reṭea.

Application Framework conṭine aṣa numita ZigBee Cluster Library (Libraria de Manunchiuri ZigBee) ṣi ofera un model in cadrul caruia ruleaza aplicaṭiile.

Serviciile de securitate sunt folosite de mai multe nivele printre care ZDO, APS sau nivelul reṭea.

Toate nivelele deṭin o baza de informaṭii. La nivelul MAC, aceeasta baza se numeste PIB (PAN Information Base). La nivelul reṭea, ea se numeṣte NIB (Network Information Base), ṣi, bineinteles, la nivelul APS se numeṣte AIB. O baza de informaṭii ne ofera informaṭii precum: De cate incercari de retransmitere avem nevoie? Care este PAN ID-ul sau adresa de reṭea a unui anume nod?. Campurile din baza de informaṭii sunt deobicei ori completate de nivelele superioare ori completate prin comenzi de management prin intermediu SAP-urilor.