Was ist ZigBee?

Zigbee ist eine auf IEEE 802.15.4 basierende Spezifikation für eine Reihe von hochwertigen Kommunikationsprotokollen, die zur Erstellung von persönlichen Netzwerken mit kleinen, energiesparenden digitalen Funkgeräten verwendet werden, beispielsweise für Hausautomation, Erfassung medizinischer Gerätedaten und andere Anwendungen mit geringem Stromverbrauch und geringer Bandbreite. Es ist für kleinere Projekte konzipiert, die eine drahtlose Verbindung benötigen. Daher ist Zigbee ein energiesparendes, datenratenarmes und nahbereichsorientiertes (persönliches Bereich) drahtloses Ad-hoc-Netzwerk.

Die durch die Zigbee-Spezifikation definierte Technologie soll einfacher und kostengünstiger sein als andere drahtlose persönliche Netzwerke (WPANs) wie Bluetooth oder allgemeinere drahtlose Netzwerke wie Wi-Fi. Zu den Anwendungen gehören drahtlose Lichtschalter, Heizenergie-Monitore, Verkehrsmanagementsysteme sowie andere Verbraucher- und Industrieanlagen, die eine kurze Reichweite und eine niedrige Datenrate bei drahtloser Datenübertragung erfordern.

Eigenschaften:

1. Geringer Stromverbrauch: Im energiesparenden Standby-Modus können zwei AAA-Trockenbatterien einen Knoten für 6 bis 24 Monate oder sogar länger betreiben.

2. Niedrige Kosten: Durch drastische Vereinfachung des Protokolls (weniger als 1/10 von Bluetooth) werden die Anforderungen an die Kommunikationscontroller reduziert. Prognoseanalysen zufolge benötigt der voll funktionsfähige Master-Knoten bei Verwendung des 8051 8-Bit-Mikrocontrollers 32 KB Code, der Sub-Funktions-Knoten nur 4 KB Code. ZigBee ist lizenzgebührenfrei. Der Preis pro Chip liegt bei etwa 2 $.

3. Niedrige Datenrate: ZigBee arbeitet mit Raten von 20 bis 250 kbit/s und bietet Rohdatenübertragungsraten von 250 kbit/s (2,4 GHz), 40 kbit/s (915 MHz) bzw. 20 kbit/s (868 MHz), um die Anwendungsanforderungen an eine niedrige Datenübertragungsrate zu erfüllen.

4. Kurze Reichweite: Die Übertragungsreichweite liegt im Allgemeinen zwischen 10 und 100 m und kann nach Erhöhung der Sendeleistung auf 1 bis 3 km gesteigert werden. Dies bezieht sich auf den Abstand zwischen benachbarten Knoten. Wenn man über Routing und Kommunikation zwischen Knoten weiterleitet, wird die Übertragungsdistanz wesentlich größer.

5. Kurze Latenz: ZigBee's Reaktionsgeschwindigkeit ist schneller, normalerweise nur 15 ms vom Schlaf- zum Arbeitszustand, und nur 30 ms für Knotenverbindungen zum Eintritt ins Netzwerk, was zusätzlich Strom spart. Im Vergleich dazu benötigt Bluetooth 3 bis 10 s und WiFi 3 s.

6. Hohe Kapazität: ZigBee kann eine Stern-, Flocken- und Mesh-Netzwerkstruktur annehmen. Ein Master-Knoten verwaltet mehrere Kind-Knoten, wobei ein Master-Knoten bis zu 254 Kind-Knoten verwalten kann. Der Master-Knoten kann auch von übergeordneten Netzwerkknoten verwaltet werden, sodass ein großes Netzwerk mit bis zu 65.000 Knoten gebildet werden kann.

7. Hohe Sicherheit: ZigBee bietet drei Sicherheitsstufen: keine Sicherheitseinstellungen, Verwendung von Zugriffssteuerungslisten (ACL) zur Verhinderung unbefugten Datenzugriffs und symmetrische Passwörter unter Verwendung des Advanced Encryption Standard (AES 128) zur flexiblen Bestimmung der Sicherheitsattribute.

8. Lizenzfreie Frequenzbänder. Nutzung des ISM-Bandes (Industrial Sciences Medical): 915 MHz (USA), 868 MHz (Europa), 2,4 GHz (weltweit).