Topologii de reṭea ZigBee

Topologii de reṭea ZigBee

In prezent ne confruntam cu 3 topologii de reṭea:

1)     Reṭea Stea - aceasta configuraṭie este formata dintr-un Coordonator ZigBee ṣi un numar mai mare sau mai mic de Terminale. Aceste Terminale sunt izonate din punct de vedere fizic ṣi electric unul de altul ṣi depind de Coordonatorul ZigBee pentru a transmite orice fel de informaṭie sau mesaj de la Terminal la Terminal. Coordonatorul ZigBee este un Full Function Device - FFD iar Terminalul ZigBee poate fi fie un Full Function Device, fie un Reduced Function Device - RFD. Reṭelele stea sunt reṭele single-hop deoarece exista un singur salt sau o singura cale intre un Terminal ZigBee ṣi Coordonatorul ZigBee.

2)     Reṭea de tip Cluster Tree - topologia aceasta utilizeaza serviciile Terminalelor ZigBee ce intra la un moment anume in timp in reṭea (se ataṣeaza reṭelei) prin intermediul Coordonatorului ZigBee sau a Routerului ZigBee. In aceasta topologie Routerele ZigBee au doua funcṭii importante. Deoarece un echipament ZigBee se poate ataṣa reṭelei prin intermediul routerului, mai multe noduri pot participa in reṭeaua Cluster Tree. Routerul ZigBee are de asemenea abilitatea de a extinde aria de acoperire a unei reṭele. Incluziunea unui RouterZigBee elimina condiṭia ca un Terminal ZigBee sa fie intr-o anumita raza radio faṭa de Coordonatorul ZigBee. Precum in topologia de tip stea, Terminalele ZigBee nu pot comunica in mod direct unul cu celalalt intr-o reṭea ZigBee de tip Cluster Tree. Routerele ZigBee comunica in mod direct unele cu celelalte dar ṣi cu Coordonatori ZigBee. Mesajele de la Terminalele ZigBee ce trebuie routate catre alte Terminale ZigBee vor trebui sa treaca printr-un Router ZigBee sau prin Coordonatorul ZigBee. In concluzie o reṭea ZigBee in topologie Cluster Tree este in esenṭa o multitudine de reṭele ZigBee avand topologia stea conectate la un Coordonator ZigBee sau la mai multe Routere ZigBee. Deoarece exista o multitudine de rute ce pot fi abordate pentru a transmite un mesaj catre Coordonatorul ZigBee, aceasta topologie este considerata de tip multi-hop.

3)     Reṭea Mesh - reprezinta o extensie a topologiei ZigBee de tip Cluster Tree. Terminalele ZigBee sunt configurate ca RFD-uri ṣi comunicarea directa intre ele este inca interzisa. Insa dispozitivele ZigBee cu statut de FFD-uri vor putea comunica cu alte FFD-uri fara a trebui sa fie routate printr-un Router ZigBee sau printr-un Coordonator ZigBee. Precum s-a vazut in cazul topologiei ZigBee de tip Cluster Tree, Routerele ZigBee ṣi Coordonatorul ZigBee pot avea contact direct daca dispozitivele respective se afla in raza radio ṣi RFD-urile ZigBee inca trebuie sa iṣi routeze mesajele peer-to-peer prin intermediul Coordonatorului ZigBee sau a unui Router ZigBee.

In continuare se vor exemplifica grafic tipurile anunṭate anterior de topologii de reṭele ZigBee:

1)     Topologie Stea

Figura 5.7 Topologie de tip stea[3]

2)     Topologie de tip Cluster-Tree

Figura 5.8 Topologie de tip Cluster Tree[3]

3)     Topologie de tip Mesh

Figura 5.9 Topologie de tip Mesh[3]

Un detaliu importante este acela ca indiferent de tolopogia reṭelei ZigBee, fiecare nod ZigBee are acces egal la reṭea. In acest sens, o reṭea ZigBee stea va fi considerata o reṭa single-hop de acces multiplu. De asemenea se poate afirma ca o reṭea ZigBee Cluster Tree sau o reṭea ZigBee Mesh este o reṭa multi-hop de acces multiplu.

Tehnica de acces multiplu se poate folosi in doua moduri (Beacon sau NonBeacon, Beacon insemnand Far) de catre protocolul ZigBee.

O reṭea ce foloseste o tehnica NonBeacon permite fiecarui nod ce participa in reṭea sa transmita in orice moment de timp daca respectivul canal este neocupat.

In schimb nodurile unei reṭea ce foloseste o tehnica Beacon pot transmite informaṭii doar intr-o perioada predeterminata de timp numit slot temporal. Intr-o astfel de reṭea Coordonatorul ZigBee va genera perioduc un supercadru care este identificat ca si cadru al Beacon-ului. Intrucat emisia supercadrului implica utililzarea sloturilor temporale, fiecare nod trebuie sa se sincronizeze cu supercadrul in ceea ce priveste timpul. Fiecarui nod ce participa la aceasta metoda ii este asignat un slot temporal pe care acesta il va folosi pentru a transmite ṣi a receptiona date. In mod normal, un nod ce se afla intr-o reṭea ce foloseste o tehnica Beacon se va sincroniza cu Coordonatorul ZigBee ṣi va ieṣi din starea de "sleep" imediat inainte ca farul sa se genereze, scopul lui fiind acela de a transmite sau a receptiona ceva in aceasta perioada de timp. Dupa ce acest timp expira nodul se va intoarce in starea de "sleep" aṣteptand urmatoarea perioada de timp in care va putea efectua aceste operaṭii. Supercadrul poate conṭine ṣi un slot temporal care nu este asignat unui anumit nod. In aceasta fereastra temporala, orice nod ce doreṣte sa transmita sau sa receptioneze informaṭie trebuie sa concureze cu toate celelalte noduri ce vor acelaṣi lucru folosindu-se de tehnologia CSMA-CA.