Network World, США

Количество поддерживающих технологию ZigBee сетевых узлов увеличится с 1 млн. в 2005 году до 100 млн. в 2008-м

ZigBee — это новая технология, которая в настоящее время находит применение в беспроводных сенсорных сетях. Подобная сеть представляет собой инфраструктуру, состоящую из датчиков, вычислительных и коммуникационных элементов, которые позволяют осуществлять измерение параметров, наблюдать за ними и реагировать на происходящие события и явления в конкретной среде. Одно из типичных применений сенсорных сетей — сбор данных, мониторинг и наблюдение в системах медицинской телеметрии. Подобными сетями пользуются в муниципальных и федеральных организациях, торговых и промышленных предприятиях. Средой наблюдения могут быть физические объекты, биологические системы или ИТ-инфраструктуры. Сенсорные сети относятся к числу развивающихся технологий, которые уже в ближайшие годы могут получить широкое распространение. В частности, аналитики считают, что количество поддерживающих технологию ZigBee сетевых узлов увеличится с 1 млн. в 2005 году до 100 млн. в 2008-м.

Некоторые сенсорные сети предназначены для таких распределенных приложений с большим числом узлов, как системы мониторинга состояния окружающей среды. Другие действуют в более ограниченной сфере, включая жилые дома, заводы, здания или человеческое тело. К числу приложений беспроводной связи с низкой скоростью передачи данных и ограниченной зоной действия относятся системы радиочастотной идентификации (RFID), освещения, датчики дыма и огня, термостаты и другие устройства бытового назначения.

Получаемая информация, параметрическая, как правило, по своей природе, передается в виде сообщений небольшого объема с простым набором данных. Однако некоторые системы способны поддерживать алгоритмы генерации изображений и низкоскоростную передачу видео. Производительность узлов и срок действия батарей относятся к наиболее важным параметрам, характеризующим работу сенсорных сетей.

Существует четыре базовых компонента сенсорной сети: набор распределенных или локализованных датчиков, сеть беспроводной связи, центральная точка сбора информации и централизованные вычислительные ресурсы, определяющие корреляцию данных и выявление тенденций в последовательности событий, а также формирующие запросы для извлечения информации. При таком подходе и сенсорные, и вычислительные узлы относятся к основным элементам сети.

В течение нескольких лет производители применяли собственные «фирменные» технологии для сбора данных датчиков. После 2000 года они начали искать способы стандартизации решений. Разработчики вскоре отказались от использования с данной целью технологий Wi-Fi из-за их слишком большой сложности и дороговизны систем на их основе. Технология Bluetooth также рассматривалась как возможный вариант, но и она оказалась довольно сложной.

Все это привело к появлению нового стандарта, IEEE 802.15.4, или ZigBee, который рассчитан на работу в частотном диапазоне 2,4 ГГц, выделенном для промышленных, научных и медицинских приложений, и предусматривает передачу данных со скоростью до 250 Кбит/с на расстояние около 60 метров. Предполагается, что ZigBee станет международной спецификацией, регламентирующей создание надежных, недорогих, низкоэнергоемких беспроводных приложений, обеспечивая совместимость и требуемые характеристики радиочастотной производительности.

Уже начинают выпускаться наборы микросхем, реализующие рекомендуемый стандартом стек протоколов. Примерами применения ZigBee являются системы управления освещением, автоматического считывания показаний приборов, контроля состояния беспроводных датчиков дыма и углекислого газа, комплексы управления отоплением, кондиционированием и вентиляцией зданий, системы безопасности жилых помещений, средства медицинской диагностики и мониторинга.

Сенсорные сети, которые действуют за пределами зданий, а также в протяженных географических зонах, могут использовать другие технологии беспроводной связи, например новый стандарт WiMAX (IEEE 802.16) в сетях масштаба города и сотовые технологии третьего поколения.

Возможно, ZigBee станет для многих удобным и полезным решением. В ближайшие несколько лет в этой области появится масса возможностей как для разработчиков, так и для системных интеграторов и сетевых инженеров.

Дэниел Миноли — доцент аспирантуры Технологического института Стивенса. С ним можно связаться по адресу minoli@att.net

Как работает ZigBee

ZigBee определяет характер работы сетей датчиков. Устройства образуют иерархическую сеть, корнем которой является координатор ZigBee. Маршруты могут учитывать иерархию, возможна также оптимизация информационных потоков

  1. Координатор ZigBee определяет сеть и устанавливает для нее оптимальные параметры
  2. Маршрутизаторы ZigBee включаются в сеть либо через координатор ZigBee или через другие, уже входящие в сеть маршрутизаторы
  3. Оконечные устройства могут соединяться с любым маршрутизатором ZigBee или координатором ZigBee
  4. По умолчанию трафик сообщений распространяется по ветвям иерархии
  5. Если маршрутизоры имеют соответствующие возможности, они могут определять оптимизированные маршруты к определенной точке и хранить их для последующего использования в таблицах маршрутизации