Zigbee เป็นมาตรฐานเทคโนโลยีเครือข่าย LR-WPANs ที่ถูกออกแบบมาโดยเฉพาะสำหรับใช้เชื่อมต่ออุปกรณ์จำพวก wireless sensor และ wireless control (เช่นที่ใช้ในระบบ Smart Building หรือระบบควบคุมทางอุตสาหกรรม) ซึ่งอุปกรณ์เหล่านี้มีปริมาณการรับ-ส่งข้อมูลไม่มาก ข้อมูลขนาดไม่ใหญ่ และตัวอุปกรณ์เองก็มีพลังงานน้อยและจำกัด
เนื่องจากทุกวันนี้มีการใช้งานอุปกรณ์ไร้สายและอุปกรณ์ IoT จำนวนมาก ทั้งในชีวิตประจำวัน การพาณิชย์ หรือเชิงอุตสาหกรรม อาทิเช่น
– อุปกรณ์ IoT / อุปกรณ์ Smart Home / อุปกรณ์ Home Automation ต่างๆ นานาที่เราใช้ในครัวเรือนและในระบบ Smart Buildinf เช่น สวิตช์เปิด-ปิดแสงสว่าง, ระบบควบคุมอุณหภูมิห้อง เป็นต้น รวมไปถึงการรับค่าจาก Sensor ต่างๆ
– อุปกรณ์ระบบ Access Control เช่น ประตู, ไม้กั้นลานจอดรถ ที่มี Sensor คอยตรวจจับและควบคุมการเข้าออก
– อุปกรณ์ Automation / อุปกรณ์ M2M (Machine-to-Machine) ในโรงงานอุตสาหกรรม ซึ่งต้องมี Sensor คอยตรวจวัดค่าต่างๆ และส่งข้อมูลให้กับ PLC
Machine-to-Machine (M2M) คือ เทคโนโลยีที่ทำให้อุปกรณ์หรือเครื่องจักรต่างๆ สามารถติดต่อสื่อสารแลกเปลี่ยนข้อมูลระหว่างกันได้ (Two-way Communication/Interactive) เพื่อให้เครื่องจักรสามารถควบคุมกันเองหรือดำเนินกระบวนการทำงานในขั้นตอนต่างๆ ได้อย่างอัตโนมัติ ภายใต้ข้อมูลที่ได้จาก Sensor ต่างๆ ที่ใช้ตรวจวัดค่าหรือปริมาณทางฟิสิกส์ เช่น อุณหภูมิ, ความชื้น, แสงสว่าง, แรงดันไฟฟ้า, ความเร็วมอเตอร์ ฯ โดยไม่จำเป็นต้องมีมนุษย์เข้าไปแทรกเพื่อควบคุมสั่งการหรือตัดสินใจ ปัจจุบันแนวคิดนี้มีการนำไปใช้อย่างแพร่หลายทั้งในทางพาณิชย์ โลจิสติกส์ การเกษตร อุตสาหกรรม รวมทั้งระบบสาธารณูปโภคและระบบเมืองอัจฉริยะ (Smart City)
PLC หรือ Programmable Logic Control เป็นอุปกรณ์ควบคุมการทำงานของเครื่องจักรหรือกระบวนการทำงานต่างๆ ในโรงงานอุตสาหกรรม
ส่วนใหญ่ข้อมูลที่รับส่งระหว่าง Sensor เหล่านี้มักมีขนาดไม่ใหญ่ ไม่จำเป็นต้องใช้ความเร็วมากในการรับ-ส่ง อีกทั้งหลายครั้งก็เป็นการสื่อสารทางเดียว (คือส่งข้อมูลออกจาก sensor อย่างเดียว) รวมถึง Sensor บางจุดอาจติดตั้งแบบ Standalone โดยมีแบตเตอรี่ขนาดเล็กเป็นแหล่งพลังงานในตัว หากความบ่อยครั้งในการรับส่งข้อสูงมีความถี่สูง และต้องใช้พลังงานในการสื่อสารแต่ละครั้งมาก จะส่งผลให้แบตเตอรี่หมดไว ทำให้สิ้นเปลืองเวลาและค่าใช้จ่ายในการเปลี่ยนแบตเตอรี่ ดังนั้นเทคโนโลยี Zigbee จึงก่อกำเนิดขึ้นมาเพื่อแกปัญหาเหล่านี้
ซิกบี (Zigbee) คืออะไร?
ซิกบี เป็นมาตรฐานเทคโนโลยีเครือข่าย LR-WPANs ที่ถูกออกแบบมาโดยเฉพาะสำหรับใช้เชื่อมต่ออุปกรณ์จำพวก wireless sensor และ wireless control (เช่นที่ใช้ในระบบ Smart Building หรือระบบควบคุมทางอุตสาหกรรม) ซึ่งอุปกรณ์เหล่านี้มีปริมาณการรับ-ส่งข้อมูลไม่มาก ข้อมูลขนาดไม่ใหญ่ และตัวอุปกรณ์เองก็มีพลังงานน้อยและจำกัด
LR-WPAN (Low-Rate Wireless Personal Area Network) หรือ เครือข่ายไร้สายส่วนบุคคลแบบความเร็วต่ำ
ดังนั้น ซิกบีจึงได้รับการออกแบบโดยมุ่งให้มีคุณลักษณะ ดังนี้
- เป็นเครือข่ายไร้สายในระยะใกล้ short-range
- ใช้พลังงานในการทำงานต่ำ
- ใช้งานง่าย ไม่ซับซ้อน สามารถประยุกต์ใช้ได้หลากหลาย
- มีความปลอดภัย สามารถรับ-ส่งข้อมูลโดยเชื่อมั่นในความถูกต้องได้
- ต้นทุนต่ำ ราคาไม่แพง
- มีความน่าเชื่อถือสูง
ซิกบีเหมาะกับการสื่อสารกันระหว่างอุปกรณ์ที่สื่อสารกันไม่บ่อยนัก และสื่อสารผ่านแพ็คเก็ตข้อมูลขนาดเล็ก สามารถเชื่อมต่ออุปกรณ์ได้สูงสุด 256 โหนด เมื่อเทียบกับ Bluetooth หรือ Wi-Fi แล้ว เทคโนโลยีซิกบี ใช้พลังงานที่ต่ำมากในการรับ-ส่งข้อมูลระหว่างอุปกรณ์ (ประหยัดพลังงานกว่าหลายสิบเท่า) นอกจากนั้นความแรงของคลื่นสัญญาณยังไปได้ไกลถึง 300 เมตร (Bluetooth สามารถเชื่อมต่อได้ไกลเพียงแค่ 10 เมตรเท่านั้น)
ปัจจุบัน นิยมนำเอาเทคโนโลยีซิกบี มาใช้ในระบบ Wireless Sensor Network เนื่องจากใช้พลังงานน้อย ช่วยให้ Sensor ตรวจจับหรือตรวจวัดที่ติดตั้งไว้ตามจุดต่าง ๆ สามารถใช้งานได้เป็นระยะเวลานานโดยไม่ต้องกังวลเรื่องพลังงาน และผู้ผลิตอุปกรณ์ IoT และ Wireless Sensor ทั้งหลาย ต่างก็พัฒนาผลิตภัณฑ์ของตนเองให้รองรับการเชื่อมต่อด้วยโปรโตคอลซิกบี
ที่มาที่ไปของซิกบี
ซิกบีได้รับการพัฒนาโดยกลุ่ม Zigbee Alliance ด้วยความมุ่งหมายที่จะสร้างมาตรฐานใหม่ทางการสื่อสารไร้สาย เพื่อให้อุปกรณ์ sensor และ control ทั้งหลายสามารถเชื่อมต่อและสื่อสารระหว่างกันอย่างมีประสิทธิภาพ โดยมีต้นทุนต่ำ, ประหยัดพลังงาน และส่งข้อมูลด้วยอัตราความเร็วน้อย (low cost, low power, low data rate) อันจะส่งผลให้สามารถใช้งานแบตเตอรี่ได้ยาวนานมากขึ้น ไม่ต้องกังวลเรื่องการสิ้นเปลืองพลังงาน
พัฒนาการของแนวคิด Digital radio networks with self-organizing ad hoc ซึ่งเป็นพื้นฐานของเทคโนโลยีซิกบี เริ่มก่อตัวขึ้นในช่วงปี 1990 หลังจากนั้น กลุ่ม Zigbee Alliance ได้เริ่มก่อตั้งขึ้นเมื่อปี 2002 ต่อมาในวันที่ 14 ธันวาคม 2547 ได้มีการยอมรับในมาตรฐาน IEEE 802.15.4 – 2003 เริ่มประกาศใช้งานในวันที่ 13 มิถุนายน 2005
คำว่า Zigbee ที่เป็นชื่อเรียกของเทคโนโลยี มีความประสงค์ที่จะสื่อถึงรูปแบบการเต้นระบำของผึ้งงาน เพื่อที่จะบอกผึ้งงานตัวอื่นว่าพบน้ำหวานจากเกสรดอกไม้ในตำปหน่งและทิศทางใด
นอกจากมาตรฐานซิกบี แล้ว ต่อมายังได้ออกมาตรฐานใหม่ในชื่ออื่นๆ มาอีกหลายมาตรฐาน เช่น Matter (สำหรับเชื่อมอุปกรณ์สมาร์ทโฮมข้ามค่าย) เป็นต้น ดังนั้นในวันที่ 11 พฤษภาคม 2021 ทางกลุ่มจึงได้เปลี่ยนชื่อเป็น Connectivity Standards Alliance (CSA) เพื่อสะท้อนการเปลี่ยนแปลงนี้ โดยที่โปรโตคอลซิกบี นั้นยังคงถูกพัฒนาภายใต้ชื่อแบรนด์เดิมต่อไป
รายละเอียดเชิงเทคนิคของมาตรฐานซิกบี
โครงสร้างการทำงานของซิกบี ในส่วนของ Physical Layer และ MAC Layer* เช่น เรื่องของระดับกำลังสัญญาณ, Link Quality, Access Control, Security ฯลฯ จะอ้างอิงตามข้อกำหนดทางเทคนิคของมาตรฐาน IEEE 802.15.4 ซึ่งเป็นมาตรฐานที่กำหนดการทำงานของเครือข่ายไร้สายส่วนบุคคลแบบความเร็วต่ำ หรือ Low-Rate Wireless Personal Area Networks (LR-WPANs) แต่ใน Layer ชั้นถัดไปจะมีการจัดการด้วยรูปแบบเฉพาะของซิกบี เช่นในส่วนของ Security Service Provider เป็นต้น
ทั้งนี้ ตามข้อกำหนดทางเทคนิคในมาตรฐาน IEEE 802.15.4 ได้กำหนดให้ทำการ Modulation สัญญาณ ในชั้นกายภาพ (Physical Layer หรือ PHY) ดังนี้
– สำหรับย่านความถี่ 868 / 915 MHz : ทำการ Modulation ด้วยรูปแบบ Bit Phase-shift Keying (BPSK)
– สำหรับย่านความถี่ 2.4 GHz : ทำการ Modulation ด้วยรูปแบบ Offset Quadrature Phase-shift Keying (O-QPSK)
กระบวนการการกล้ำสัญญาณ (Signal Modulation) คือ กระบวนการผสมคลื่นสัญญาณต่างๆ กับคลื่นพาห์ (carrier wave)
เพื่ออาศัยคลื่นพาห์ให้ขนส่งนำพาข้อมูลให้เคลื่อนที่ผ่านสื่อกลางไปด้วย และเมื่อถึงปลายทางสัญญาณก็จะถูกแปลงกลับให้อยู่ในรูปของสัญญาณข้อมูลตามเดิม ซึ่งในกรณีของซิกบี คลื่นห์พาห์ก็คือคลื่นความถี่วิทยุ (Radio Frequency)
ซิกบีกำหนดย่านความถี่คลื่นความถี่วิทยุ ISM ใช้งานตามมาตรฐานไว้ 3 ย่านความถี่ คือ
– ย่านความถี่ 868 MHz : มี 1 ช่องสัญญาณ / อัตรารับส่งข้อมูล (ทางอากาศ) 20 Kbps (ใช้เฉพาะในทวีปยุโรป)
– ย่านความถี่ 915 MHz : มี 10 ช่องสัญญาณ / อัตราการส่งข้อมูล (ทางอากาศ) 40 Kbps (ใช้เฉพาะในทวีปอเมริกาและออสเตรเลีย)
– ย่านความถี่ 2.4 GHz : มี 16 ช่องสัญญาณ / อัตราการส่งข้อมูล (ทางอากาศ) 250 Kbps (ใช้ทั่วโลก)
อย่างไรก็ตาม แม้คลื่นสัญญาณ Zigbee จะทำงานได้บนย่านความถี่ 3 ระดับ แต่ไม่สามารถใช้ทั้งสามย่านความถี่พร้อมกันได้ จะต้องเลือกใช้ย่านใดย่านหนึ่ง โดยที่อุปกรณ์ทั้งหมดภายในระบบจะสื่อสารด้วยย่านความถี่เดียวกัน ซึ่งภูมิภาคส่วนใหญ่ของโลกจะใช้งานกันที่ย่านความถี่ 2.4 GHz
ซิกบีใช้กระบวนการเข้าถึงช่องสัญญาณแบบ CSMA/CA (อ้างอิงตามมาตรฐาน IEEE 802.15.4) และสามารถส่งข้อมูลด้วยอัตราสูงสุดที่ 250 kbps บนคลื่นความถี่ 2.4 GHz
ชนิดของอุปกรณ์ในมาตรฐานซิกบี (Type of Zigbee Devices)
มาตรฐาน IEEE 802.15.4 แบ่งชนิดอุปกรณ์ (physical devices) ในเครือข่ายออกเป็น 2 ประเภท คือ
- Full-function Device (FFD)
สามารถทำงานได้ทุกฟังก์ชันในเครือข่าย (สามารถติดต่อได้ทั้งกับ FFD และ RFD)
เป็นเราเตอร์ที่เป็นสื่อกลางในการส่งข้อมูลจากอุปกรณ์อื่นๆ ใช้พลังงานจาก power line ทำงานได้ในทุก Topology และสามารถทำเป็นจุดเชื่อมต่อกันได้ - Reduced-function Device (RFD)
สามารถทำงานบนเครือข่ายได้เพียงบางฟังก์ชัน (สามารถติดต่อได้กับ FFD เท่านั้น) มีไว้สำหรับการทำงานที่ไม่ซับซ้อนมากนัก เช่น สวิตช์ไฟ หรืออ่านข้อมูลจากเซนเซอร์เหมาะแก่การเชื่อมต่อภายในเครือข่ายใช้พลังงานจาก แบตเตอรี่ ไม่สามารถถ่ายทอดข้อมูลจากอุปกรณ์อื่นๆ ได้ท่าได้ง่ายในเครือข่ายที่เป็นแบบ star
การทำงานของอุปกรณ์หรือโหนด (Node) ในเครือข่าย Zigbee Network จะมีลักษณะแบบ Master-Slave ซึ่งสามารถแบ่งฟังก์ชันการทำงาน (logical devices) ออกได้เป็น 3 แบบ คือ
- Coordinator (Master)
Zigbee Coordinator (ZC) คือ อุปกรณ์ประเภท FFD ที่ทำหน้าที่สร้างการสื่อสารเชื่อมโยงภายในเครือข่าย เป็นตัวกำหนด address ให้กับอุปกรณ์ที่อยู่ในวงไม่ให้ซ้ำกัน เก็บข้อมูลเกี่ยวกับเครือข่าย และกำหนดเส้นทางการส่งข้อมูลที่เหมาะสมที่สุดระหว่างโหนดของเครือข่าย
Coordinator จะคอยดูแลจัดการเรื่องการ Routing เส้นทาง หาเส้นทางที่เหมาะสมที่สุดระหว่าง node หนึ่งไปอีก node หนึ่ง ซึ่งนั่นหมายความว่าตัว coordinator จะต้องเงี่ยหูฟัง (listen) สัญญาณในเครือข่ายอยู่ตลอด และต้องใช้พลังงานไฟฟ้า (เสียบปลั๊ก) ตลอดเวลา จึงไม่ได้ใช้แหล่งพลังงานเป็นแบตเตอรี่
ในแต่ละเครือข่ายซิกบีจะมี Coordinator เพียงตัวเดียว - Router (Slave)
Zigbee Router (ZR) คือ อุปกรณ์ประเภท FFD ที่อยู่ในเส้นทางผ่านระหว่างอุปกรณ์ต่างๆ ในเครือข่าย ทำหน้าที่หลักเป็น repeater หรือตัวกลางที่คอยรับข้อมูลและส่งต่อไปยังโหนดอื่น ๆ ดังนั้นจึงต้องทำงานอยู่ในโหมด Active ตลอดเวลา - End Device (Slave)
Zigbee End Device (ZED) คือ อุปกรณ์ประเภท RFD ที่อยู่ปลายทางสุด และมีฟังก์ชันหรือความสามารถในการทำงานน้อยที่สุด สามารถติดต่อได้กับ parent node (โหนดแม่) เท่านั้น (ซึ่งโหนดแม่อาจจะเป็น Coordinator หรือ Router ก็ได้) ไม่สามารถส่งข้อมูลโดยตรงไปยังอุปกรณ์ปลายทางตัวอื่นที่เป็น children เหมือนกันได้
อุปกรณ์ End device ส่วนใหญ่ได้รับการออกแบบมาให้มีแหล่งพลังงานเป็นแบตเตอรี่ในตัว และมีอัตราการสิ้นเปลืองพลังงานต่ำ การทำงานโดยปกติจะอยู่ใน Sleep mode เมื่อถึงวาระที่จำเป็นต้องส่งข้อมูลจึงจะ active เพื่อมองหาเครือข่ายและทำการส่งข้อมูลออกไป
อนึ่ง อุปกรณ์ End device บางตัวอาจจะเป็นอุปกรณ์ประเภท FFD ก็ได้ คือเป็นอุปกรณ์ที่อยู่ปลายทางสุด แต่มีความสารมารถในการเป็น Router ในตัว
โทโพโลยีที่เครือข่ายซิกบีรองรับ (Zigbee Network Topologies)
ในโครงสร้างเครือข่ายซิกบี จะประกอบด้วย node จำนวนอย่างน้อยที่สุด 2 ชนิด คือ
– โหนด Coordinator (ZC) จำนวน 1 ตัวต่อเครือข่าย
– โหนด Routers (ZR) หรือ End Devices (ZED) ชนิดใดชนิดหนึ่ง (หรือจะทั้งสองชนิดก็ได้)
จึงจะสามารถสื่อสารและทำงานในรูปแบบของ PAN (Personal area network) ได้ โดยรูปแบบการเชื่อมต่อ (Topology) ที่มาตรฐานซิกบี รองรับ มี 3 รูปแบบ คือ Mesh, Cluster-tree และ Star (นิยมใช้รูปแบบ Mesh มากที่สุด)
- โทโพโลยีแบบดาว (Star Topology)
เป็น Topology ที่ง่ายที่สุด เหมาะสำหรับเครือข่ายขนาดเล็ก โดยตัว Coordinator (ZC) จะทำหน้าที่เป็น hub หรือศูนย์กลางของเครือข่ายนั่นเอง ดังนั้นจึงมีลักษณะเป็นเครือข่ายแบบรวมศูนย์ (centralized network) และการเชื่อมต่อมีลักษณะ point-to-multipoint
ข้อดี
– จัดการได้ง่าย ไม่ซับซ้อน เพิ่มจำนวนอุปกรณ์ในเครือข่ายได้ง่าย
– ง่ายต่อการค้นหาต้นตอและตรวจสอบจุดที่เกิดปัญหา รวมทั้งการ maintenance ระบบ
– ถ้ามี node ใด node หนึ่งเสียหายหรือใช้การไม่ได้ จะไม่ส่งผลกระทบต่อระบบเครือข่ายส่วนที่เหลือ
– ตัว hub (ZC) สามารถควบคุมทุก packet ข้อมูลที่รับ-ส่งกันภายในเครือข่ายได้
– การ hop ของข้อมูลสั้น
ข้อเสีย
– ไม่มีเส้นทางสำรอง (alternative path) ระหว่างต้นทางกับปลายทางให้เลือกมาก เนื่องจากทุก packet ข้อมูลต้องผ่าน hub (ZC)
– ถ้า Coordinator เสียหายหรือใช้การไม่ได้ เครือข่ายทั้งหมดก็ไม่สามารถใช้การได้เช่นกัน
– หากมี traffic จำนวนมาก อาจเกิดปัญหาคอขวดที่ตัว Coordinator (ZC) - โทโพโลยีแบบกลุ่มต้นไม้ (Cluster-tree Topology)
โครงสร้างเครือข่ายในรูปแบบ Cluster-tree Topology จะประกอบไปด้วย Coordinator (ZC) เชื่อมต่อกับ Routers (ZR) และ End Devices (ZED) อีกหลายตัว การเชื่อมต่อเป็นในลักษณะของแก่นรากที่แตกกิ่งก้านสาขาออกไป (จนเป็นรูปร่างคล้ายต้นไม้ตามชื่อ)
โดยตัว Coordinator (ZC) และ Routers (ZR) จะทำหน้าที่เป็น central nodes หรือแก่นราก (root tree) ของเครือข่าย และมีอุปกรณ์ End devices (ZED) ที่แตกออกไปเป็นกิ่งใบ (leaf nodes)
การเรียงลำดับและการส่งสัญญาณข้อมูลจะมีลักษณะเป็นลำดับขั้น (hierarchical) คือ ไล่จากโหนดแม่ (parent node) ลงไปสู่โหนดลูก (child nodes) ซึ่งเฉพาะอุปกรณ์ Coordinator (ZC) กับ Routers (ZR) เท่านั้นที่จะสามารถเป็น parent และมี children ได้ โดย child node แต่ละตัวจะสามารถสื่อสารได้กับ parent ของตัวเองเท่านั้น
ข้อดี
– คอนเซ็ปต์ parent-children ทำให้สามารถจัดกลุ่มการสื่อสารได้เป็นหมวดหมู่มากขึ้น
– สามารถขยายขอบเขตของเครือข่ายออกไปได้เรื่อย ๆ โดยการเพิ่ม Router (ZR) เข้าไปในโครงสร้างเครือข่ายเดิมเพื่อแตกกิ่งก้านสาขา
– หาก child node ตัวใดตัวหนึ่งเสียหายหรือใช้การไม่ได้ จะไม่ส่งผลกระทบต่อระบบเครือข่ายส่วนที่เหลือ
ข้อเสีย
– หาก parent node ใดเสียหายหรือใช้การไม่ได้ children ทั้งหมดของ parent นั้นๆ ก็จะไม่สามารถสื่อสารกับ nodes อื่นในเครือข่ายได้ แม้ว่าจะอยู่ใกล้กันในทางกายภาพ
– มีโอกาสที่ระบบเครือข่ายจะล้มพร้อมกันได้ง่าย หากเกิดปัญหากับตัว parent node ที่อยู่ลำดับต้นๆ ของ root tree
– ถ้าหาก children ต้องการสื่อสารกันเอง แม้จะเป็น nodes ใกล้เคียงกัน ก็ไม่สามารถรับ-ส่งข้อมูลกันโดยตรงได้ ต้องผ่าน parent ก่อนเสมอ ซึ่งทำให้การ hop ของข้อมูลนั้นมากเกินความจำเป็น - โทโพโลยีแบบตาข่ายหรือร่างแห (Mesh Topology)
โครงสร้างเครือข่ายจะประกอบไปด้วยตัว Coordinator (ZC), Routers (ZR) และ End Devices (ZED) หลาย ๆ ตัว และรูปแบบการเชื่อมต่อจะมีลักษณะเสมือนเป็นตาข่ายหรือร่างแห ซึ่งเป็นรูปแบบการเชื่อมโยงเครือข่ายที่มีประสิทธิภาพ ยืดหยุ่น สมบูรณ์แบบ และมีความเสถียรสูง ช่วยป้องกันการเกิดความผิดพลาดได้ดี จึงเป็นรูปแบบที่ได้รับความนิยมและถูกนำไปใช้งานอย่างแพร่หลาย โดยเฉพาะในเครือข่าย IoT และ M2M
โดยมากจะใช้การเชื่อมต่อในลักษณะ Partial Mesh คือเฉพาะตัว Coordinator (ZC) และ Routers (ZR) เท่านั้น ที่จะมีการเชื่อมต่อลักษณะ Full Mesh
ส่วนอุปกรณ์ End device (ZED) แต่ละตัวจะเชื่อมต่อแบบ peer-to-peer เข้าตรงกับ parent ซึ่งจะเป็น Coordinator (ZC) หรือ Router (ZR) ก็ได้
การเชื่อมต่อแบบร่างแหจะทำให้แต่ละ node จะมีเส้นทางเชื่อมโยงไปยัง destination ได้หลายเส้นทาง (multiple paths) โดยมี Router (ZR) ทำหน้าที่คำนวณหาเส้นทางให้ (อุปกรณ์ FFD ทุกตัวในเครือข่ายทำงานได้เสมือน ZC)
แต่ละ source node สามารถส่งสัญญาณข้อมูลไปยัง destination node ใด ๆ ก็ได้ในเครือข่าย โดยผ่านเพียง Routers (ZR) ไม่จำเป็นต้องวิ่งผ่าน Coordinator (ZC) หากเส้นทางใดมีปัญหาถูกตัดขาดหรือติดขัด ระบบก็จะทำการค้นหาเส้นทางอื่นให้โดยอัตโนมัติ
ดังนั้นจึงเป็นโครงสร้างเครือข่ายที่แข็งแกร่ง เชื่อถือได้ ปราศจาก dead zone และปัญหาคอขวด และการเพิ่มอุปกรณ์ใด ๆ เข้ามาก็เท่ากับเป็นการขยายอาณาเขตของเครือข่ายตามไปด้วย
การรับ-ส่งแต่ละ packet ข้อมูลนั้นจะกระทำในลักษณะของ multi-hop คือข้อมูลจะ hop ไปเรื่อย ๆ จนกว่าจะถึงปลายทางที่ต้องการ (ซึ่งนี่เป็นรูปแบบการสื่อสัญญาณข้อมูลแบบ routing อันที่จริงยังสามารถสื่อสัญญาณข้อมูลในลักษณะ flooding เพื่อ broadcast สัญญาณข้อมูลได้ด้วย แต่รูปแบบ flooding นิยมใช้น้อยกว่า)
ข้อดี
– ขอบเขตของเครือข่ายสามารถแผ่ขยายออกไปได้เรื่อย ๆ ตามจำนวนการเชื่อมต่ออุปกรณ์ (high scalability)
– มีความสามารถในการทำ multipath routing คือหาก Router (ZR) ตัวใดตัวหนึ่งล่มและทำให้เส้นทางการเชื่อมต่อขาดออกจากกัน ระบบจะทำการค้นหาเส้นทางใหม่เองได้โดยอัตโนมัติ (self-healing) ซึ่งก็หมายความว่าระบบมี redundancy และมีความเสถียรสูงนั่นเอง (high availability / reliability / sucurity)
– สามารถเพิ่มหรือลด node ภายในเครือข่ายได้อย่างอิสระ ไม่กระทบต่อ node อื่นในเครือข่าย
– แต่ละ node สามารถติดต่อสื่อสารกับ node ใกล้เคียงได้ด้วยเส้นทางที่สั้นที่สุด ทำให้ไม่สิ้นเปลืองพลังงาน
ข้อเสีย
– มีความซับซ้อนมากกว่า (และอาจมีค่าใช้จ่ายมากกว่าด้วย) เมื่อเทียบกับ Star Topology และ Cluster-tree Topology
– มีข้อจำกัดในการเชื่อมต่อ hybrid กับ topology รูปแบบอื่นๆ
คุณสมบัติเด่นของซิกบี
1. ใช้พลังงานต่ำ (Low Power Consumption)
เนื่องจากอัตราการส่งข้อมูลต่ำของ ZigBee กำลังส่งเพียง 1 มิลลิวัตต์ และใช้โหมดสลีปการใช้พลังงานต่ำ ดังนั้นอุปกรณ์ ZigBee จึงประหยัดพลังงานมาก มีการประเมินว่าอุปกรณ์ ZigBee สามารถใช้งานได้นานถึง 6 เดือนถึง 2 ปีด้วยแบตเตอรี่เพียงสองก้อนเท่านั้น
2. ความล่าช้าต่ำ (Low Latency)
ความล่าช้าในการสื่อสารและความล่าช้าจากสถานะสลีปนั้นต่ำมาก การหน่วงเวลาการค้นหาอุปกรณ์โดยทั่วไปคือ 30 มิลลิวินาทีความล่าช้าในการเปิดใช้งานการสลีปคือ 15ms และความล่าช้าในการเข้าถึงช่องอุปกรณ์ที่ใช้งานคือ 15ms ดังนั้นเทคโนโลยี ZigBee จึงเหมาะสำหรับการใช้งานที่มีการควบคุมแบบไร้สายที่มีความสำคัญต่อเวลา (เช่นแอปพลิเคชันการควบคุมทางอุตสาหกรรม)
3. ความจุเครือข่ายขนาดใหญ่ throughput
เครือข่าย Zigbee ของเกตเวย์สามารถรองรับได้ถึง 80 อุปกรณ์ทาสและอุปกรณ์หลักหนึ่งและองค์ประกอบเครือข่ายมีความยืดหยุ่น
4. เชื่อถือได้ (High Reliability)
มีการนำกลยุทธ์การหลีกเลี่ยงการชนกันและช่วงเวลาที่กำหนดไว้เฉพาะสำหรับบริการการสื่อสารที่ต้องการแบนด์วิดท์คงที่หลีกเลี่ยงการแข่งขันและการชนกันของข้อมูลที่ส่ง เลเยอร์ MAC ใช้โหมดการรับส่งข้อมูลที่ได้รับการยอมรับอย่างเต็มที่และแต่ละแพ็กเก็ตที่ส่งจะต้องรอการตอบรับจากผู้รับ หากมีปัญหาระหว่างการโอนคุณสามารถส่งใหม่ได้
5. การรักษาความปลอดภัย
Zigbee มีฟังก์ชั่นการตรวจสอบความสมบูรณ์ของแพ็กเก็ตตาม Cyclic Redundancy Check (CRC) ซึ่งรองรับการรับรองความถูกต้องและการตรวจสอบ แต่ละแอปพลิเคชันสามารถกำหนดคุณสมบัติความปลอดภัยได้อย่างยืดหยุ่น
สามารถติดต่อเราเพื่อขอรายละเอียดเพิ่มเติมได้เลยครับ ยินดีให้คำปรึกษาฟรี
Success Network and Communication
Tel : 02-973-1966
Admin : 063-239-3569
E-mail : info@success-network.co.th