Standard IEEE Norme ZigBee

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1 Introduction : Standard IEEE Norme ZigBee Réseau sans fil à bas débit, à courte portée et faible consommation : Portée de quelques centaines de mètres Débit maximum 250kB/s Très faible consommation des dispositifs embarqués par mise en veille. Faible taille du code à embarquer Composants miniatures et faible coût. Réseau conçu pour interconnecter des unités embarquées autonomes comme des capteurs/actionneurs, à des unités de contrôle ou de commande. Comparatif ZigBee Bluetooth WiFi Applications :

2 Couches protocolaires Couche physique : Rôle de la couche physique Activation et désactivation de l interface radio Détection d énergie Mesure de la qualité de la liaison Disponibilité du canal Emission et réception des données (PSDU) Bande de fréquences Trame PHY 5 octets pour la synchronisation des paquets 1 octet (Header) pour la longueur de la trame PSDU 127 octets max. pour les données.

3 Couche MAC Rôle de la couche MAC Gère le mécanisme d accès au support Garanti l intégrité des données Supporte les associations et dissociations au réseau 2 types de dispositif : FFD (Full Function Device) alimenté par le réseau électrique, il possède toutes les fonctions. Il a la capacité de router des paquets entre différents dispositifs. Il peut être le coordinateur du réseau. RFD (Reduced Function Device) alimenté par batterie (ou pile), il a des fonctions réduites. Il est très fréquemment en mode veille. 2 types d accès au réseau: Mode non coordonné : mode CSMA/CA. Transmission dès que le périphérique obtient le canal. Mode coordonné : le coordinateur transmet périodiquement des trames balises (BEACON) pour synchroniser la transmission des différents nœuds. 4 types de trame : Trame balise (Beacon Frame) émise par le coordinateur pour synchroniser les échanges Trame de données Trame d acquittement Trame de commande Trame de données Frame control Adressing mode : Définit le type d adressage (adresse sur 16, 64 bits ou non présente) Intra PAN : Spécifie si le paquet reste sur le même PAN ou doit être transmis sur un autre PAN Ack. Request : Spécifie si le destinataire doit transmettre un ACK Frame pending : Indique au destinataire que des données sont encore présentes pour lui Security enable : Validation de cryptage au niveau MAC (Cryptage AES) Frame type : Type de trame (donnée commande Balise Ack )

4 Data Sequence Number : Numérotation de la trame sur 8 bits Address Information : Le PAN a une adresse sur 16 bits. Le dispositif a une adresse sur 16 bits ou 64 bits (qui est unique dans ce cas). Frame Check Sequence : Contrôle d erreur par CRC Trame d acquittement : Trame de commande Type de commande Trame Beacon

5 Différentes topologies Topologie en étoile : les échanges de données passent par coordinateur réseau Topologie par paire (peer to peer) : Les échanges peuvent se faire directement entre 2 dispositifs sans passer par le coordinateur réseau Couche NWK (ZigBee) Rôle de la couche NWK Association et dissociation du réseau Découverte et maintenance des routes Découverte des voisins à 1 saut Sécurité des paquets Initialisation du réseau et assignation des adresses dans le cas d un coordinateur 3 rôles possibles pour les périphériques : Coordinateur ZigBee (ZC) Routeur ZigBee (ZR) Périphérique de fin (ZED) Différentes topologies :

6 Trame NWK Couche Application APL (ZigBee) La couche application a pour but de rendre compatible les différents dispositifs proposés par des fabricants différents. L alliance ZigBee publie un ensemble de profils d applications : La couche interface APS (Application Support Sublayer) gère le transfert entre les périphériques et gère la sécurité au niveau application Le support d application AF (Application Framework) accueille les différents profils d application Le module objet ZDO (ZigBee Device Objet) définit le rôle du dispositif (coordinateur, etc ), gère les associations, découvre les périphériques du réseau.

7 Protocole MiWi : Proposé par Microchip Le protocole utilise la couche PHY et MAC du standard IEEE , mais le protocole au niveau application est simplifié. Les principales caractéristiques : 3 types de périphériques : PAN coordinateur (FFD) Coordinateur (FFD) End Device (FFD ou RFD) 1024 nœuds (dispositifs) maxi sur le réseau 8 coordinateurs maxi enfants maxi par coordinateur 4 sauts maxi pour rejoindre un périphérique 2 sauts maxi pour joindre le coordinateur Topologie en étoile, en arbre ou maillée possible Les adresses sont définies sur 16 bits avec une méthode bien précise Entête unique :