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ESCUELA POLITECNICA NACIONAL

ESCUELA POLITECNICA NACIONAL. ZIGBEE COMO UNA APLICACIÓN A LA DOMOTICA, Y EL ESTANDAR IEEE 802.15.4. IEEE 802.15.4. ZigBee esta basado en el estándar IEEE 802.15.4 y se ha convertido en una potente herramienta para la domótica automatización de redes domesticas e industriales.

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  1. ESCUELA POLITECNICA NACIONAL ZIGBEE COMO UNA APLICACIÓN A LA DOMOTICA, Y EL ESTANDAR IEEE 802.15.4

  2. IEEE 802.15.4 • ZigBee esta basado en el estándar IEEE 802.15.4 y se ha convertido en una potente herramienta para la domótica • automatización de redes domesticas e industriales. • ZigBee es una alianza, de más de 100 empresas, la mayoría de ellas fabricantes de semiconductores.

  3. IEEE 802.15.4 • Principales características para su implementación: • bajo consumo de energía. • sistema de comunicaciones vía radio. • integración que permite fabricar nodos con muy poca electrónica. • Topología de red tan variada como aplicaciones pudieran ser imaginadas.

  4. IEEE 802.15.4

  5. IEEE 802.15.4 • ZigBee posee tres tipos de dispositivos. • El coordinador de red, que mantiene en todo momento el control del sistema. • El dispositivo de función completa (FFD) puede realizar funciones de Router o ser usado en dispositivos de red que actúen de interfase con los usuarios. • El dispositivo de función reducida (RFD) son los sensores/actuadores.

  6. IEEE 802.15.4 • Arquitectura del Estandar

  7. CAPA RED IEEE 802.15.4 • Se encarga de construir la topología y mantenerla. • Soporta múltiples configuraciones de red incluyendo estrella, árbol, y malla. • Implementa seguridad. • Enrutamiento, encamina tramas a sus respectivos destinos

  8. CAPA RED IEEE 802.15.4

  9. CAPA ENLACE IEEE 802.15.4 • Del modelo OSI se Dividió en subcapa LLC (802.2) y MAC. • La subcapa MAC provee servicios de tipo 1 a la subcapa LLC a través de la subcapa de convergencia de servicios específicos (SSCS). • La SSCS asegura compatibilidad entre subcapas LLC. • LLC accede a la MAC a través de los SAPs. • MCPS-SAP “MAC common part sublayer” para datos de las MAC • MLME-SAP “MAC layer management entity”para servicios de administración.

  10. MAC IEEE 802.15.4 • Dos mecanismos de acceso al canal se implementan en la MAC 802.15.4 • Para una red ‘sin beacon’ se utiliza un estándar CSMA-CA enviando reconocimientos positivos para paquetes recibidos correctamente. • En una red ‘con beacon’ utilizamos una estructura de ‘supertrama’; En este modo, a los dispositivos se les asigna una de las 16 ranuras de tiempo entre beaconscada ciertos intervalos de 15 mseg, hasta 245 seg.

  11. MAC IEEE 802.15.4 • Los dispositivos se direccionan (destino y origen) empleando 64-bits y un direccionamiento corto opcional de 16 bits. • El estándar IEEE 802.15.4 proporciona tres niveles de seguridad [3]: • Sin seguridad (por ejemplo, aplicaciones de publicidad). • Control de acceso a listas (sin seguridad criptográfica). • Seguridad con clave simétrica. (usada por AES-128).

  12. TRAMA MAC IEEE 802.15.4

  13. CAPA FISICA IEEE 802.15.4 • Se muestra dos alternativas de la capa física bien diferenciadas por el estándar IEEE 802.15.4, ambas basadas en DSSS. • La PHY de 868/915 MHz con bajas velocidades (20/40kbps) presenta mejor sensibilidad y gran área de cobertura. • L PHY de 2.4 GHz dando una velocidad de transmisión en esa banda de 250 Kbps

  14. CAPA FISICA IEEE 802.15.4 • Se tiene un total de 27 canales en tres bandas

  15. CAPA FISICA IEEE 802.15.4 PAQUETES DE LA CAPA FISICA • El paquete PPDU (Unidades de Datos de Paquetes de la capa PHY) contiene cuatro campos, máximo 127 bytes. • Preámbulo 32 bits. • Delimitador de inicio de paquete 8 bits. • Cabecera de la PHY 8bits especifica la longitud del PSDU. • Payload (menor a 127 bytes)

  16. MODULACIÓN • La banda 868/915 MHz emplea DSSS CON una secuencia de 15 chips. • Multiplicada por la secuencia de datos binarios +1 ó -1 • Modula con BPSK (Modulación binaria con desplazamiento de fase. • La banda de 2.4 GHz utiliza una técnica semiortogonal 16-arios (basada en DSSS). • La secuencia resultante se modula con MSK (Modulación de mínimo desplazamiento de fase) ó también llamada OQPSK.

  17. Sensibilidad, Potencia e Interferencia • Para la PHY de 2.4 GHz, sensibilidad de -85 dBm para la PHY de 868/915 MHz, sensibilidad de -92 dBm. • Potencia de transmitir es de 1 mW. • Interferencia por radiación espuria de microondas y otras tecnologías que trabajan en la misma banda ISM.

  18. Aplicaciones • Escenas lumínicas y control. • Interfaz con sistemas de seguridad y sensores. • Sensores residenciales (De agua, de humedad, temperatura). • Control de acceso. • HVAC Aire acondicionado y calefacción. • Control de audio y video. • Manejo de electrodomésticos.

  19. Resumen

  20. GRACIAS

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