ZigBee è uno standard che sfrutta la radiofrequenza per far comunicare molteplici dispositivi attraverso tre tipologie di rete sicure e scalabili: Star, Mesh e Cluster Tree.
ZigBee
è un protocollo wireless, a radiofrequenza, in grado di supportare il
collegamento tra numerosi dispositivi. Lo standard, utilizzato in molte
applicazioni, consente di creare una rete a maglie wireless dai bassi
consumi energetici, restituendo ad ogni singolo nodo un periodo lungo di
autonomia, evitando una frequente ricarica delle batterie. Sono diversi
gli scenari applicativi dove risulta ideale. È utilizzato nei
telecomandi, in domotica, nei sistemi di sicurezza, controllo luci o
riscaldamento, piuttosto che per realizzazioni outdoor come monitoraggio
ambientale o strutturale, in posti come gallerie, dighe, ponti. Allo
stesso modo, risulta particolarmente indicato in ambito medicale, basti
pensare ad esempio all’utilizzo di dispositivi che consentono di
monitorare gli anziani che vivono da soli (Home Monitoring) e in tutte
quelle progettazioni pensate per realizzare una rete di nodi a bassa
velocità. Se è vero, infatti, che spicca per i consumi bassi e il costo
ridotto previsto per un’eventuale implementazione, è altrettanto vero
che la sua velocità massima di trasmissione dati si attesta ad un
massimo di 250 kbit/s. Sono tre i dispositivi Zigbee da utilizzare per
la costruzione di una rete di comunicazione wireless:
– ZigBee Coordinator
– ZigBee Router
– ZigBee End Device
ZigBee Coordinator
Rappresenta il dispositivo più ‘intelligente’ dei tre che andremo a descrivere ed è responsabile della gestione della rete. Dunque, un FFD (Full Function Device) a cui fanno capo diverse funzioni. ZigBee Coordinator, o come spesso viene indicato ZC, definisce i parametri operativi e può operare come ponte tra diverse reti. Inoltre, è nominato come depositario delle informazioni della rete, puntualmente memorizzate e può agire come custodia per le chiavi di sicurezza. Ogni rete può contenere un solo ZigBee Coordinator ed è proprio questo dispositivo e determinare l’accettazione di tutti i dispositivi che desiderano farne parte.
ZigBee Router
Come indicato dallo stesso nome del dispositivo, lo ZigBee Router o ZR agisce come dispositivo intermedio per ricevere e instradare i dati, interagendo con gli altri dispositivi della rete. Ha la funzione di supervisionare e gestire tutti gli elementi non raggiungibili dal coordinatore. Alimentato dalla rete elettrica, questo dispositivo contribuisce ad aumentare la distanza di copertura della rete.
End Device
Rispetto ai
primi due dispositivi, ZigBee End Device o ZED ha funzioni più limitate.
Appartiene alla famiglia dei RFD (Reduced Function Device), dispone di
poca memoria e non può trasmettere dati provenienti da altri
dispositivi. Infatti, non ha collegamenti con altri dispositivi simili
ed è in grado di dialogare solo con il Coordinator o il Router. Proprio
per queste caratteristiche, se da una parte questi nodi dispongono di un
quantitativo di memoria ridotto, dall’altro presentano dei consumi
altrettanto contenuti.
zigbee.org
ULTIMA VERSIONE DELLO STANDARD
Dalla prima release, resa disponibile nel 2004, che consentiva progettazioni limitate, ZigBee oggi ha raggiunto la versione 3.0 e consente l’interoperabilità tra la più ampia gamma di dispositivi intelligenti (decine di milioni di smart device), per realizzare una rete a 2,4 GHz.
CINQUE PUNTI DI FORZA
– Basso transfer rate
– Basso consumo energetico
– Durata batteria dispositivi elevata
– Interoperabilità
– Elevato numero di nodi
SICUREZZA E SCALABILITÀ
A differenza di altri, questo standard punta a comunicare pochi dati, per consumare il meno possibile e permettere ai dispositivi una maggiore autonomia. È affidabile e robusto, risulta scalabile e supporta migliaia di nodi, a vantaggio di una rete domestica oppure di un’intera smart city. Non solo, ZigBee è sicuro e utilizza una varietà di meccanismi di sicurezza quali la crittografia AES-128.
RETE STAR
La configurazione Star (più comunemente detta a stella) viene utilizzata quando si realizza un network di dispositivi composto da un Coordinator centrale al quale vengono collegati tutti gli End Device presenti nella rete. Una sistema dal basso consumo poiché ogni dispositivo viene posto in modalità sleep e attivato all’occorrenza.
RETE MESH
La tipologia Mesh (a maglia) si presenta più complessa e solida. Permette, infatti, di instradare le varie informazioni su più canali e presenta nodi di rete che forniscono le stesse prestazioni. Non solo, si basa su una trasmissione di tipo dinamico, poiché mantiene in memoria le vecchie connessioni agevolando il passaggio dati su un canale esistente.
RETE CLUSTER TREE
In presenza di una rete di tipo Cluster Tree (denominata pure ad albero), i device sono collegati tra loro attraverso il minor numero possibile di connessioni. I dati partono da un nodo principale e a cascata percorrono la struttura ad albero fino in fondo. In questo caso è consentita una sola associazione per nodo; si può puntare a reti più complesse tramite collegamento di cluster multipli vicini.
