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 ZigBee
<!-- Slide number: 2 --> Historique
1998 : Dès l’arrivée des technologies sans fil Wifi et Bluetooth, les premières ébauches de réseaux de type ZigBee firent leur apparition dans le cadre d’applications où les technologies précédentes n’étaient pas utilisables.
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Octobre 2004 : La ZigBee Alliance annonce que le nombre d’inscriptions a doublé pour arriver à plus d’une centaine d’entreprises dans 22 pays.
14 Décembre 2004 : Ratification des premières spécifications de ZigBee.
<!-- Slide number: 4 --> Introduction:
ZigBee désigne une technologie pour la communication sans fil robuste de type WPAN qui vient compléter les offres des standards de communication bien connus. ZigBee est un protocole de communication haut niveau permettant la communication sans fil entre deux radios à consommation réduite.
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Le protocole est basé sur la norme IEEE 802.15.4 pour les réseaux à dimension personnelle (WPAN).
La ZigBee Alliance a ratifié les spécifications de ZigBee 1.0 le 14 décembre 2004.
<!-- Slide number: 6 --> # Alliance ZigBee C’est quoi alliance ZigBee
L’alliance de ZigBee est annoncé en octobre 2004 et avait augmenté de plus de 100 sociétés membres dans 22 pays.
<!-- Slide number: 7 --> caractéristiques du ZigBee :
longue durée de vie de batterie faible de cycle de service. Support pour plusieurs topologies de réseau: étoiles, maille .. jusqu'à 65000 nœuds sur un réseau.
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fréquences ZigBee : ZigBee opère dans les bandes sans licence: ISM2.4 Bande mondiale à 250kbps 868 MHz Bande européenne à 20kbps 915 MHZ American Band Norter à 40 kbps
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produits ZigBee Kits de développement capteurs émetteurs-récepteurs modules
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La pile protocolaire
La couche physique supporte la gestion des fréquences d’émission et de réception, le débit des données envoyées ou reçues, le type de modulation et le codage numérique des informations.
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La couche d’accès au médium ou MAC (Medium Access Control) s’appuie sur les ressources de la couche physique. C’est la couche principale pour les aspects logiciels qui définit la façon dont un nœud du réseau pourra dialoguer (transmettre ou recevoir).
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La couche réseau assure principalement les règles d’établissement d’un réseau, l’association et l’interconnexion de tous les nœuds dans le réseau, le transfert des informations entre les entités de ce réseau via une route, ainsi que la structure des messages (trames) qui seront échangés.
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La couche application utilise les couches inférieures pour une application communicante donnée. Elle donne entre autres une signification aux informations échangées dans le réseau.
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<!-- Slide number: 15 --> # Chaque réseau Zigbee est constitué des modules suivants: Le coordinateur ZigBee (ZC): Un et un seul Racine du réseau et passerelle vers les autres réseaux Alimentation permanente
<!-- Slide number: 16 --> Le routeur ZigBee (ZR) : Equipement intermédiaire Qui route les paquets au sein du réseau Alimentation permanente L'équipement terminal Zigbee (ZED): Ne communique qu'avec un routeur ou le coordinateur Endormi la plupart du temps
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 # Le réseau zigbee
<!-- Slide number: 18 --> Implémentations: La technologieZigBee prévoit deux types d’entités:
les entités complètes, ou FFD (Full Function Device)
2) les entités réduites, ou RFD (Reduce Function Device)
<!-- Slide number: 19 --> # Les entités réseau
Les FFD (Full Function Device) implémentent la totalité de la spécification. Ils ont trois rôles possibles : coordinateurs PAN (Personal Area Network), routeur ou dispositif terminal (End-Device).
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Les RFD (Reduce Function Device) sont des entités allégées dans un objectif de moindre consommation énergétique et de moindre utilisation mémoire pour le microcontrôleur. Ils sont généralement des noeuds terminaux du réseau (End-Device).
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<!-- Slide number: 22 --> Topologies:
Selon les besoins de l’application, la norme IEEE 802.15.4 prévoit deux topologies : étoile (star) ou point à point (peer to peer).Le réseau formé est appelé PAN (Personal Area Network).
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De 802.15.4, la couche réseau de ZigBee permet la création de réseaux plus complexes comme les réseaux maillés (mesh) ou arborescents (tree) grâce à un routage automatique des paquets de niveau 3 (niveau réseau).
<!-- Slide number: 24 --> Dans les topologies maillées et en arbres, le "Zigbee coordinator" à en charge de démarrer le réseau et d'en choisir certains paramètres clés.
ce réseau pouvant être étendu a l'aide de routeurs Zigbee (FFD).Les réseaux maillés permettent une communication totale de pairs a pairs (peer to peer).
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Dans les réseaux en arbre, les routeurs transmettent les données et contrôlent les messages en utilisant une stratégie de routage hiérarchique, ils utilisent de plus une communication de type Beacons décrite dans les spécifications de l'IEEE 802.15.4.
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Dans la topologie en étoile , le réseau est contrôlé par seulement un dispositif appelé "Zigbee Coordinator".
C'est ce noeud coordinateur qui a en charge d'initialiser et de maintenir les autres dispositifs sur le réseau qui communiquent directement avec lui.
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Ce type de topologie permet des réseaux très étendus 255 clusters comprenant chacun 254 noeuds soit : 64770 noeuds !
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Une adresse courte sur 16 bits, Id du réseau + Id du noeud (topologie en étoile), utilisée seulement une fois que le réseau est en place ce qui donne un total de 2^16 = 65536 noeuds disponibles dans un réseau.
<!-- Slide number: 30 --> # Format des trames zigbee
les données sont transmises en trames ("paquets").
La structure des trames Zigbee à été conçue afin de limiter la complexité et pour les rendre robustes pour une transmission en environnement fortement bruité.
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Chaque couche protocole ajoute a la trame sa structure en incluant des en-têtes et des "pieds" de trames spécifiques. Les trames Zigbee ont une taille maximale de 128 Bytes (ou encore 128 octets) incluant l'over head du protocole. Il y a donc au total de la place pour 104 octets de données.
<!-- Slide number: 32 --> L'IEEE 802.15.4 MAC définie 4 structure de trames :
Trame dite "Beacon" ou encore SuperFrame (voir les "superframes" plus bas). Trame de données, utilisée pour tous les transferts de données. Trame de confirmation, utilisée pour confirmer qu'une trame de données a été reçue avec succès. Trame de commande MAC, utilisée pour gérer tous les transferts de contrôle MAC.
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<!-- Slide number: 33 --> # Example d’une trame de données Zigbee
<!-- Slide number: 34 --> # Types de trafics dans un réseau Zigbee
Données périodiques (ex : capteurs) : Gérées via le système de trames "beacon", le capteur ne se "réveillant" que quand il reçoit ce type de trame, y vérifie les messages et se remet en veille.
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Données intermittentes (ex : applications ou stimulus externes comme un interrupteur) : Elles peuvent êtres gérées soit en mode "beacon" soit en mode déconnecté, en mode déconnecté, le noeud ne s'attache au réseau que quand il a besoin de communiquer avec celui-ci, sauvegardant ainsi sa consommation d'énergie.
<!-- Slide number: 36 --> Données à faibles latences répétitives (ex : souris) : Gérées grâce à l'option GTS (Guarenteed Time Slot), méthode de QoS (Quality Of Service) qui attribue a chaque système sur le réseau une durée déterminée et ordonnée de communication. Ces différents types de trafics demandent différents attributs à la couche MAC du protocole qui est assez flexible pour tous les gérer.
<!-- Slide number: 37 --> Profils d'application ZigBee
Profils complètes
Les produits certifiés disponibles
Profils en cours de développement #
<!-- Slide number: 38 --> # Application Zigbee
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 Merci de votre attention