Qu'est-ce qu'un réseau ZigBee ? Un aperçu concis

Une brève description des réseaux ZigBee et de leur utilité pour l'automatisation intelligente et d'autres applications à faible bande passante.

Discutez des exigences de votre projet

L'explication la plus simple que l'on puisse donner de la technologie ZigBee est qu'il s'agit d'un réseau permettant l'échange de faibles débits de données par l'intermédiaire de dispositifs à faible consommation situés à proximité les uns des autres. C'est ce qui rend ZigBee intéressant pour les projets à petite échelle qui nécessitent une communication sans fil. D'un point de vue commercial, les réseaux ZigBee sont parfaits pour la domotique, comme l'éclairage intelligent et le contrôle de la température, le divertissement à domicile, la collecte de données médicales, le contrôle industriel, l'énergie intelligente, la détection intégrée, la détection de la sécurité des bâtiments et bien d'autres applications où une faible bande passante est utilisée et où la durée de vie de la batterie des appareils doit être préservée. Le faible taux d'alimentation des appareils signifie que la transmission des données est limitée à une distance de 10 à 100 mètres en visibilité directe, mais au sein d'un réseau d'appareils ZigBee, les données peuvent être diffusées beaucoup plus loin.

Pourquoi ne pas utiliser Bluetooth ?

Bluetooth est conçu pour transmettre des débits de données plus élevés, jusqu'à 25 Mbps, afin que vous puissiez effectuer des tâches telles que la diffusion de musique en continu. Il utilise une puissance relativement élevée de 1 watt. ZigBee a un débit de données de seulement 250 kbps mais n'utilise qu'entre 10 et 100 milliwatts (mW). Si vous avez des appareils qui n'ont pas besoin d'un débit de données élevé et qui fonctionnent sur batterie, un réseau Bluetooth serait un gaspillage inutile de l'énergie de la batterie.

Les dispositifs constitutifs d'un réseau ZigBee standard sont divisés en trois types :

Coordinateur (ZC) : Un réseau existant est relié par câble au coordinateur. C'est la source du réseau, la racine de l'arbre qui peut faire le pont avec d'autres réseaux. Le ZC stocke les informations sur le réseau et gère les clés de sécurité et l'accès, jouant ainsi le rôle de centre de confiance. Un exemple de coordinateur ZigBee serait les modems Assured Systems fournis au bas de cet article.

Routeur (ZR) : Les ZR peuvent remplir une fonction au sein du réseau ainsi que recevoir et transmettre des données vers et depuis d'autres dispositifs du réseau. Un exemple serait un compteur d'eau, qui relève la consommation et transmet ensuite les données à l'appareil portable d'un ingénieur de terrain.

Dispositif final (ZED) : Un ZED remplit une fonction pour une application, mais pas beaucoup plus. Il peut recevoir et répondre à son nœud parent (coordinateur ou routeur), mais il ne peut pas parler à d'autres dispositifs sur le réseau. Cette relation permet au nœud de se reposer et de préserver la durée de vie de la batterie. Il s'agit par exemple d'un interrupteur d'un système de gestion domotique automatisé.

Les configurations de réseau les plus courantes pour un réseau ZigBee sont le réseau en étoile, le réseau maillé et l'arbre en grappe.

Réseau en étoile : Un coordinateur initie et gère plusieurs dispositifs finaux (nœuds). Les dispositifs finaux ne communiquent qu'avec le coordinateur. Cette configuration est satisfaisante jusqu'à ce que le coordinateur devienne un goulot d'étranglement.

Réseau maillé : Dans un réseau maillé, le réseau est étendu via plusieurs routeurs connectés au coordinateur. Tout appareil peut alors communiquer avec n'importe quel nœud adjacent. Si un nœud tombe en panne, les données peuvent être transmises au nœud suivant, ce qui assure la redondance, un facteur important dans de nombreux secteurs d'activité. En revanche, si le routeur tombe en panne, les nœuds sont perdus sur le réseau. Il s'agit du type de réseau ZigBee le plus courant.

Arbre en grappe : Les routeurs parents connectés au coordinateur ont des appareils terminaux enfants et cette famille devient une grappe. Un réseau en arborescence revient à avoir plusieurs réseaux en étoile ramifiés à partir du tronc d'un coordinateur.

Architecture du protocole ZigBee Modèle OSI

L'architecture du protocole ZigBee se compose de couches construites sur les couches de base (MAC et physique) du groupe de travail de la norme IEEE 802.15.4 qui définit le fonctionnement des "réseaux personnels sans fil à faible débit" (LR-WPAN).

Couche application : Dans la sous-couche de support, les services sont activés pour permettre aux objets de dispositifs ZigBee et aux objets d'application de s'interfacer avec la couche réseau pour gérer les données. Le cadre fournit deux services de données : les services de valeur clé et les services de messages génériques. Les messages génériques sont définis par le développeur, tandis que les messages à valeur clé sont attribués aux objets d'application.

Couche réseau : Cette couche gère les connexions et déconnexions aux dispositifs, le routage et les configurations.

Contrôle d'accès au support (MAC) : Cette couche transmet toutes les données vers et depuis différents réseaux avec un accès multiple à détection de porteuse pour éviter les collisions (CSMA). Les trames de balise synchronisent la communication.

Couche physique : Elle effectue la modulation et la démodulation pour la transmission et la réception des signaux dans les fréquences et les canaux désignés.

Modems industriels M2M (machine à machine) ZigBee

Assured Systems peut fournir des modems industriels M2M pour votre réseau ZigBee. Ces modems sont connectés à des réseaux existants via une liaison série(MLB-Z1001) ou LAN(MLB-Z4001) et jouent le rôle de coordinateur à la base du démarrage d'un réseau ZigBee.

MLB-Z1001

Le MLB-Z1001 est conçu pour la communication RS-232/422/485 via n'importe quel réseau ZigBee disponible et permet la communication entre les machines dans des applications telles que l'automatisation des usines. Pour en savoir plus sur le MLB-Z1001, cliquez ici.

MLB-Z4001

Le MLB-Z4001 est un modem Ethernet à 900 MHz RF conçu pour la communication Ethernet via un réseau ZigBee. En utilisant un port Ethernet à connexion RJ45, le modem peut recevoir et transmettre des données sur un réseau maillé. Pour en savoir plus sur le MLB-Z4001, cliquez ici.

À propos de Assured Systems

Assured Systems est une entreprise technologique de premier plan qui propose des solutions informatiques appliquées innovantes et de haute qualité aux marchés des systèmes embarqués, industriels et numériques hors foyer dans le monde entier. Basée à Stone, en Angleterre, et disposant de bureaux en Amérique du Nord, notre portée est véritablement mondiale. Notre impressionnante gamme de produits comprend un éventail complet de systèmes informatiques embarqués sans ventilateur, de systèmes informatiques multimédias et de signalisation numérique, de PC à écran tactile, d'interfaces homme-machine, d'ordinateurs montés sur véhicule, de systèmes informatiques montés en rack, d'ordinateurs à carte unique, d'ordinateurs portables robustes et de tablettes.