Zigbee

Pages: 27 (6612 mots) Publié le: 10 juin 2012
ZIGBEE

INTRODUCTION

Après l'arrivée sur le marché depuis quelques années des réseaux locaux sans fil WiFi et Bluetooth, une nouvelle technologie semble, elle aussi, promise à un bel avenir commercial, aussi bien pour des applications grand public telles que celles liées à la domotique, que pour des domaines plus liés aux communications sans fil en milieu industriel : il s'agit du réseauZigBee. Ce réseau personnel sans fil ou Wireless Personal Area Network (WPAN) se démarque de ses deux principaux concurrents précédemment cités par sa simplicité d'implémentation et par ses modes de faible consommation énergétique. La technologie ZigBee, associée à la norme IEEE 802.15.4, propose une pile protocolaire légère, déclinable sous plusieurs versions en fonction des besoins et de latopologie souhaitée, pour des objectifs de transferts de données à faibles débits et de faibles taux d'utilisation du médium.

1. Présentation général

1.1 Le projet ZigBee
L'idée initiale du projet ZigBee date de 1998 ; une première proposition (v0.1) a été présentée courant 2000 puis rapidement une seconde (v0.2) à la fin de la même année. Après une soumission à l'IEEE mi-2001, la ZigBeeAlliance a été créée pour développer et promouvoir la norme IEEE 802.15.4 ratifiée en mai 2003. La production de modules compatibles fut alors prévue et les premiers produits (puces radio, piles protocolaires, modules intégrés, kits de développement, etc.) sont apparus ; ils sont disponibles depuis début 2005.
Le protocole ZigBee s'appuie sur ce standard IEEE 802.15.4 pour les couches physique etliaison, qui sont les couches 1 et 2 du modèle OSI ainsi que sur le développement des couches réseau et applicative par la ZigBee Alliance.

1.2 Objectifs et domaines d'application
ZigBee est un LP-WPAN (Low Power – Wireless Personal Area Network) : c'est un réseau sans fil à bas débit et à courte portée qui utilise les ondes hertziennes pour transporter des messages entre deux ou plusieurs entitésréseaux. Il est caractérisé par une portée comprise entre quelques mètres et quelques centaines de mètres et un débit faible (maximum 250 kbits/s). La différence entre ZigBee et la plupart des autres réseaux locaux et personnels sans fil (WiFi, Bluetooth) se situe au niveau de l'utilisation du médium hertzien : ZigBee est optimisé pour une faible utilisation du médium partagé par tous, parexemple 0,1 % du temps. Typiquement, un module ZigBee occupera le médium pendant quelques millisecondes en émission, attendra éventuellement une réponse ou un acquittement, puis se mettra en veille pendant une longue période avant l'émission suivante, qui aura lieu à un instant prédéterminé. ZigBee est conçu pour interconnecter des unités embarquées autonomes comme des capteurs/actionneurs, à des unitésde contrôle ou de commande. De telles entités embarquées peuvent dès lors être alimentées pendant plusieurs mois par des piles classiques.
1.3 Consommation énergétique
Le point fort de ZigBee est en effet sa très faible consommation énergétique, grâce à un mode de fonctionnement appelé doze ou somnolence. Ce mode permet à une entité communicante ZigBee de consommer très peu d'énergie (100 µW)tout en permettant de passer en mode opérationnel en très peu de temps (300 µs, cf. tableau 1), contrairement à d'autres WPAN comme Bluetooth par exemple.
Bien que les progrès de l'électronique en terme de consommation énergétique soient sensibles ces derniers temps (possibilités accrues et rapides de mise en veille, baisse significative des courants de fuites dans le silicium, etc.), les bonnesperformances de ZigBee sur ce plan sont essentiellement dues à son mode somnolence, qui implique par conséquent une faible utilisation protocolaire du médium. Un réseau ZigBee utilisé en continu, par exemple pour une application de type streaming audio consommera autant d'énergie que tout autre réseau sans fil classique, à puissance d'émission équivalente !
À titre d'exemple, la consommation...
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