ZigBee에 대해 알아봅시다.
ZigBee(직비 혹은 지그비. 이하 지그비)는 IEEE 802.15 표준 기반의 소형, 저전력 디지털 라디오를 이용해 개인 통신망을 구성하여 통신하기 위한 표준 기술입니다. 지그비는 메시 네트워크 방식을 이용, 여러 중간 노드를 거쳐 목적지까지 데이터를 전송함으로써 저전력임에도 불구하고 넓은 범위의 통신이 가능합니다. 애드혹 네트워크 적인 특성으로 인해 중심 노드가 따로 존재하지 않는 응용 분야에 적합합니다.
ZigBee 네트워크의 예 (메시 토폴로지)
지그비는 스타(Star), 클러스터 트리(Cluster Tree), 메시(Mesh) 이 세 가지의 네트워크 토폴로지를 가지고 있으며, 디바이스로는 코디네이터(Coordinator), 라우터(Router), 종단 장치(End Device)로 구성되어 있습니다. 다른 무선통신 기술과 비교하면 간단한 구성으로 되어 있어 디바이스의 소형화가 가능합니다.
지그비 모듈 단 하나
아두이노와 지그비 쉴드,지그비 모듈. 다른 파츠와 지그비 모듈크기를 비교하니 참 작습니다.
지그비는 작업이 필요한 때만 작업을 수행하고 작업을 안 할 때는 휴면 상태로 작동되기 때문에, 소비전력을 적게 쓸 수 있는 시스템 구조로 되어 있습니다. 비록 전송 속도 면에서 블루투스나 와이파이 통신이 우수하긴 하지만 가격이 비싸기 때문에 상대적으로 저렴하고 간단하면서 전력 소비도 적은 무선 네트워크를 구축할 수 있습니다.
지그비는 프로토콜이 간편하며, 메시 네트워크와 에드훅 네트워크의 특성을 갖고 있어 네트워크 노드의 밀도가 높기 때문에 비교적 넓은 지역을 커버할 수 있습니다. 다수의 센서를 활용하거나 모듈을 사용하는 시스템에 적합합니다.
지그비는 지그비 얼라이언스-Zigbee Alliance에서 관리하는 개방형 프로토콜이라 다양한 제조사들에 개방을 함으로써 다양한 제품에 사용 할 수 있도록 하고 있습니다. 주로 홈 오토메이션, 무선 네트워크 센서, 건강관리, 빌딩 자동화, 조명등의 수많은 분야에서 사용되고 있습니다.
Zigbee Bluetooth Wi-Fi NFC
전송거리 ~100m ~10m ~100m ~20m
전송속도 ~250kbps ~24Mbps 11M/54Mbps 106~848kbps
최대 채널 수 32000 7 14 1
소비전력 Very Low Medium High Low
복잡성 Low Low High Low
비용 Low Low High Low
단점은 다리 역할을 하는 장치를 사용해야 합니다. 인터넷에 연결되고 연결된 다른 장치 간에 신호를 분배하는 장치인 브리지 또는 허브를 사용해야 합니다.
지그비의 전파가 두꺼운 벽으로 인해 전파가 차단 될 때도 있고 사물의 이동 등의 경우로 인해 차단될 수도 있어서 설치할 때 고려해야 합니다.
또한 지그비가 개방형 프로토콜(직비 얼라이언스-Zigbee Alliance에서 관리하고 있음)이라는 점은 특정 회사의 허브가 특정 회사의 장치에만 호환되도록 프로토콜을 수정할 수 있습니다.
IEEE 802.15.4 표준
IEEE 802.15.4 프로토콜 스택
물리 계층(PHY)과 미디어 액세스 콘트롤 계층(MAC)을 정의하는 표준으로서, 저속도 무선 개인 통신망(Low Rate Wireless Personal Area Networks, LR-WPANs)를 위한 표준 가운데 하나입니다. IEEE 802.15 워킹 그룹이 관리하고 있습니다.
부분 메시 네트워크의 그림.
완전 메시 네트워크는 각 노드가 네트워크의 다른 모든 노드에 연결되어 있습니다.
메시 네트워크(mesh network)는 각각의 노드가 네트워크에 대해 데이터를 릴레하는 네트워크 토폴로지이다. 모든 메시 노드들은 네트워크 내의 데이터 분산에 협업합니다. 무선과 유선망에 모두 적용이 가능합니다.
출처)
일반 네트워크와 에드훅 네트워크 간단 비교
에드혹 네트워크(Ad-hoc Network)는 라틴어로 "특별한 목적을 위한"이란 뜻에서 유래했으며, 독립 단말끼리 외부의 도움없이 자기들 만으로 자율적인 임시적 망을 구성함을 뜻합니다.
에드혹 네트워크의 가장 큰 특징으로는
2. 임시 망의 구성은 각 이동단말이 서로 가까이 있을 때에만 통신망을 구성 할 수 있습니다. 3. 어떠한 중앙 제어나 표준 지원 서비스의 도움 없이 임시로 망을 구성할 수 있습니다. 4. 일대일 다중 홉 라우팅(Multihop Routing) 방식으로 정보를 전달합니다. 5. 각 노드의 역할 다양성이 있습니다. 네시 네트워크에서는 각 노드가 메시지를 보내거나 받을 수 있으며 라우터 역할도 가능합니다. 6.하나의 연결이 끊어져도 네트워크는 자동적으로 다른 연결로 메세지를 전송할 수 있는 자율 고장 치유 능력이 있습니다. 7. 신호 강도는 각 노드가 가까워 질수록 신호가 매우 좋아집니다. 예를 들면, 거리가 반으로 줄어들면 신호는 4배로 좋아집니다. 8. 노드 추가/탈퇴의 유연성이 높습니다. 간단하게 노드들이 추가,탈퇴할 수가 있습니다.
참조)