Zigbee — это беспроводная технология, аналогичная Wi-Fi и Bluetooth, основанная на стандарте 802.12, разработанном ассоциацией стандартов Института инженеров по электротехнике и электронике (IEEE). Wi-Fi позволяет передавать большие объёмы данных на высоких скоростях, тогда как Zigbee в основном используется для передачи небольших объёмов данных, таких как инструкции по эксплуатации, между устройствами, например выключателями и датчиками.
Функция защиты от помех в стандарте ZigBee в основном направлена на подавление помех в одном канале, то есть помех от других технологий, использующих тот же частотный диапазон. Основные особенности следующие:
1. Оценка прозрачности канала (CCA):
Определить, находится ли канал в неиспользуемом состоянии. Физический уровень стандарта IEEE 802.15.4 обеспечивает функцию CCA в рамках механизма предотвращения коллизий, то есть, если канал занят другими устройствами, передача данных разрешается без учета протокола связи данного канала.
В настоящее время существует три режима бесплатной оценки каналов:
(1) Определить энергию сигнала в канале. Если энергия сигнала ниже определённого порогового значения, канал считается незанятым;
(2) Определить характеристики беспроводного канала, которые в основном включают два аспекта, а именно: сигнал с расширенным спектром и несущую частоту;
(3) Обобщить данные первых двух форм, одновременно определить уровень сигнала и его характеристики, а также дать оценку свободности канала.
2. Динамический выбор канала
Координатор (центральный узел сети, отвечающий за развертывание и обслуживание сети) в персональной сети ZigBee (PAN). Сначала выполняется сканирование всех каналов, а затем происходит определение и добавление подходящей сети PAN (создавать новую сеть PAN не требуется) с целью уменьшения количества сетей PAN в одном частотном диапазоне и снижения вероятности возникновения помех. Если на перекрывающемся канале появляется источник помех, программное обеспечение, работающее на базе гармонизатора, использует алгоритм выбора канала для выбора нового канала.
3. Алгоритм канала
При инициализации сети или прерывании ответа устройство ZigBee сначала просканирует ряд каналов, включенных в параметры таблицы каналов для динамического выбора канала, и настроит параметры таблицы каналов в соответствии с вышеупомянутыми свободными каналами, чтобы улучшить функцию совместного функционирования сети.
При сильных помехах ZigBee не меняет канал, а использует алгоритм с низкой заполняемостью и защитой от коллизий (каждое устройство прослушивает канал перед отправкой данных) для снижения потерь данных, вызванных коллизиями при передаче.
4. Технология прямого последовательного расширения спектра (DSSS) и быстрая смена частоты (FA)
Технология прямого спектрального разнесения обладает определенным противопомеховым эффектом, а дальность передачи при прочих равных условиях превышает дальность, достигаемую с помощью технологии перескока частоты. Так называемое быстрое изменение частоты заключается в смене частоты с целью избежать влияния известного источника помех или сигнала.
5. Обработка повторных передач и буферизация кадров
Уровень MAC и прикладной уровень (часть APS) ZigBee обладают функциями автоматической повторной отправки запросов (ARQ) и буферизации кадров. При передаче кадра данных на устройство, если принимающее устройство занято или находится в режиме сна и не может принять кадр, главное координирующее устройство сети временно буферизует кадр до тех пор, пока принимающая сторона не примет его. Ключевые слова: 16-канальное управление вводом-выводом
