Comunicaciones

Traducción ZIG-BEE

ZigBee y IEEE 802.15.4 Fundamentos de Comunicación

Esta sección revisa algunos conceptos básicos de comunicación como el método de acceso múltiple, los métodos de transferencia de datos, y abordar el estándar IEEE 802.15.4 y ZigBee.

1.10.1 CSMA-CA

IEEE 802.15.4 implementa un método simple para permitir que varios dispositivos utilicen el mismo canal de frecuencia para su medio de comunicación. El mecanismo de acceso al canal utilizado es Carrier Sense Multiple Access con prevención de colisiones (CSMA-CA). En CSMA-CA, cada vez que un dispositivo desea transmitir, en primer lugar, se realiza una evaluación de canal libre (CCA) para asegurar que el canal no está en uso por cualquier otro dispositivo. A continuación, se inicia el dispositivo transmitir su propia señal. La decisión de declarar un canal claro o no se puede basar en la medición de la energía espectral en el canal de frecuencia de interés o detectar el tipo de la señal de ocupación.

Cuando un dispositivo planea transmitir una señal, primero entra en el modo de recepción para detectar y estimar el nivel de energía de la señal en el canal deseado. Esta tarea se conoce una energía de detección (ED). En ED, el receptor no trata de decodificar la señal y sólo se estima el nivel de energía de la señal. Si hay una señal que ya están en la banda de interés, ED no determinar si es o no es una señal de IEEE 802.15.4.

Una forma alternativa de declarar un canal de frecuencia libre u ocupado es con la detección de portadora (CS). En CS, en contraste con la disfunción eréctil, el tipo de la señal de ocupante se determina y, si esta señal es una señal de IEEE 802.15.4, el dispositivo podrá ser considerado el canal ocupado incluso si la energía de la señal está por debajo de un umbral definido por el usuario.

Si el canal no está claro, el dispositivo retrocede por un período de tiempo aleatorio e intenta de nuevo. El azar de retroceso y vuelva a intentarlo se repiten hasta que el canal queda claro o el dispositivo alcanza su definido por el usuario número máximo de reintentos.

1.10.2 Beacon-Enabled vs Redes Nonbeacon

Hay dos métodos de acceso al canal: contención basada y contención libre. En contención basada de acceso al canal, todos los dispositivos que desea transmitir en el mismo canal de frecuencia utilizan el mecanismo CSMA-CA, y el primero que se encuentra con el canal claro comienza a transmitir. En el método de contención libre, el coordinador PAN dedica una ranura de tiempo específica a un dispositivo en particular. Esto se llama una ranura de tiempo garantizado (GTS).Por lo tanto, un dispositivo con un GTS asignados empezará a transmitir durante ese GTS sin utilizazr el mecanismo CSMA-CA.

Para proporcionar un GTS, el coordinador PAN debe garantizar que todos los dispositivos de la red están sincronizados. Beacon es un mensaje con formato específico que se utiliza para sincronizar los relojes de los nodos de la red. El formato de la trama de baliza se discute en Sección 1.14.2.1.1. Un coordinador tiene la opción de transmitir señales de baliza para sincronizar los dispositivos conectados a él. Esto se llama PAN beacon habilitado. La desventaja de los utilizando balizas es que todos los dispositivos de la red deben levantarse sobre una base regular, escuchar para el faro, sincronizar sus relojes, y volver a dormir. Esto significa que muchos de los dispositivos en la red pueden despertar sólo para la sincronización y no realizar cualquier otra tarea mientras están activos. Por lo tanto, la duración de la batería de un dispositivo en un beacon enabled red es normalmente menos de una red sin balizamiento.

Una red en la que el coordinador de PAN no transmite balizas se conoce como una red nonbeacon. Una red nonbeacon no puede tener GTS y por lo tanto libre contención períodos porque los dispositivos no pueden ser sincronizados uno con el otro. La batería la vida en una red nonbeacon puede ser notablemente mejor que en una red faro habilitado porque en una red nonbeacon, los dispositivos se despiertan con menos frecuencia.

1.10.3 Métodos de transferencia de datos

Hay tres tipos de transferencia de datos en IEEE 802.15.4:

● La transferencia de datos a un coordinador de un dispositivo

● La transferencia de datos de un coordinador para un dispositivo

● La transferencia de datos entre dos dispositivos iguales

Los tres métodos se pueden utilizar en una topología de punto a punto. En una topología en estrella, sólo la primera dos se utilizan, ya que no se permite la comunicación directa par-a-par.

1.10.3.1 Transferencia de datos a un Coordinador

En una red de baliza-habilitada, cuando un dispositivo decide transmitir datos al coordinador, el dispositivo sincroniza su reloj sobre una base regular y transmite los datos al coordinador utilizando el método CSMA-CA (suponiendo que no se produce la transmisión durante una GTS). El coordinador podrá reconocer la recepción de la fecha sólo si es solicitado por el transmisor de datos. Este diagrama de secuencia se muestra en la figura 1.9a.

La figura 1.9b muestra la secuencia de transferencia de datos en una red nonbeacon habilitado. En este escenario, el dispositivo transmite los datos tan pronto como el canal está libre. La transmisión de los un reconocimiento por el coordinador PAN es opcional.

1.10.3.2 Transferencia de datos a partir de un Coordinador

La figura 1.10a muestra los pasos de transmisión de datos para transferir datos de un coordinador a un dispositivo en una red beacon-enabled. Si el coordinador necesita transmitir datos a un determinado dispositivo, se indica en su mensaje de la baliza que un mensaje de datos se encuentra pendiente para ese dispositivo.

El dispositivo entonces envía un mensaje de solicitud de datos al coordinador que indica que esta activado y listo para recibir los datos. El coordinador confirma la recepción de la solicitud de datos y envía los datos al dispositivo. El envío del acuse de recibo por el dispositivo es opcional.

En una red nonbeacon habilitado (Figura 1.10b), el coordinador tiene que esperar a que el dispositivo solicite los datos. Si el dispositivo solicita los datos, pero no hay datos pendientes para los ese dispositivo, el coordinador envía un mensaje de acuse de recibo con un formato específico que indica que no hay datos pendientes para ese dispositivo. Por otra parte, el coordinador

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