- - Vocabulary[2] - -

I/O (Input/Output)

OEM (Original equipment manufacturer)
บริษัทผู้ผลิตชิ้นส่วนที่ใช้ใส่ในเครื่องที่ผู้อื่นประกอบและขายWSN(wireless sensor networks)เครือข่ายเซ็นเซอร์ไร้สาย

ISM (industrial, scientific and medical)
ISM band : radio band : ย่านความถึ่วิทยุ

UART (Universal asynchronous receiver/transmitter)
เป็นวงจรรวมในคอมพิวเตอร์ ทำหน้าที่รับและส่งข้อมูล ทางสายอนุกรม ในการสื่อสารแบบไม่ประสานจังหวะ(asynchronous) โดยแปลงข้อมูลแบบขนานที่ผ่านไปมาภายในคอมพิวเตอร์ให้เป็นแบบอนุกรมAddress
ตำแหน่งที่อยู่,การอ้างหรือจัดการกับตำแหน่งต่างๆบนอุปกรณ์เก็บข้อมูล

Broadcast
การส่งข่าวสารในเครือข่ายไปให้แก่ผู้ใช้ทุกคนที่ใช้เครือข่ายอยู่

Unicast or Pointcast
เป็นการกระจายข่าวสารจากเชิร์ฟเวอร์ไปยังclientในลักษณะเจาะจงตัวเป็นแบบหนึ่งเดียว

Multicast
การสื่อสารแบบนี้แตกต่างจากแบบบรอดคาสอยู่บ้าง เพราะบรอดคาสกระจายข่าวสารทั่วทั้งเครือข่าย แต่มัลติคาสกระจายแบบเจาะจงไปยังผู้ใช้ตามที่ได้เรียกขอมา

- - XBee - -

OEM (Original equipment manufacturer) ได้ผลิต XBee ซึ่งอยู่ในมาตรฐาน IEEE 802.15.4 ให้รองรับกับอุปกรณ์ wireless sensor networks ที่มีราคาถูก ใช้กำลังไฟฟ้าต่ำ และสามารถส่งข้อมูลระหว่างอุปกรณ์ได้อย่างถูกต้องครบถ้วน โดยใช้ความถี่ในย่าน 2.4 GHz


ตารางข้อจำกัดของ XBee

การกำหนดขาpinของ XBee

XBeeมีทั้งหมด20ขา โดยกำหนดแต่ละขาไว้ตามตารางดังนี้

แผนภาพการส่งข้อมูลภายในXBee

DI : Data IN
DO : Data Out
Antenna : สายอากาศ

ระบบเครือข่ายของXBee

• NonBeacon เป็นระบบเครือข่ายแบบ Peer-to-Peerโดยไม่มีความสัมพันธ์ของmaster/server แต่ละ moduleในเครือข่ายจะเป็นทั้งclientและserver


• NonBeacon (w/ Coordinator)การทำงานในระบบนี้จะใช้โครงสร้างของการรับส่งโดยตรงหรือโดยอ้อม(direct or indirect Transmissions)
  
  

การส่งข้อมูลของXBee

การส่งข้อมูลแบบRFของแต่ละแพ็กเกจในส่วนของ header จะประกอบไปด้วย Source Address และDestination Address โดยที่ IEEE802.15.4 จะมีโครงสร้าง 2 แบบ นั่นคือแบบshort 16-bit addresses และแบบlong 64-bit addresses ซึ่ง64-bit จะสามารถอ่านคำสั่ง SL (Serial Number Low) และ SH (Serial Number High) และการส่งข้อมูลแบบRFจะส่งได้2โหมด คือUnicast Modeและ Broadcast Mode

• การส่งแพ็คเกจโดยใช้โครงสร้าง 16-bit addressing ให้ตั้งค่า ตัวแปรDL (Destination
  Address Low) ให้เท่ากับ ตัวแปรMY และตั้งค่าตัวแปร DH (Destination Address High)เป็น ‘0’
  
• การส่งแพ็คเกจโดยใช้โครงสร้าง 64-bit addressing ให้ตั้งค่า Destination Address (DL + DH) ให้เข้ากับ Source Address (SL + SH) ของปลายทางที่เราจะส่งแพ็คเกจไป
  

การทำงานของ XBee

การทำงานของ XBee แบ่งได้ออกเป็น 5 โหมด ดังภาพต่อไปนี้

• Idle Mode เป็นโหมดที่ไม่มีการรับส่งข้อมูล และเป็นโหมดกลางที่สามารถเปลี่ยนไปยังโหมดต่างๆได้


• Transmit Mode มีการส่งข้อมูลได้สองวิธี
  - Direct Transmission – ข้อมูลทั้งหมดจะถูกส่งไปยัง Destination Address
  ทันที
  - Indirect Transmission – packetจะถูกเก็บไว้จนกว่าจะถึงเวลาส่งเท่านั้น และจะส่งไปยังที่มีการตอบรับมา(Source Address = Destination Address)


• Receive Mode ข้อมูล RF จะถูกรับทางสายอากาศ


• Sleep Mode RFอยู่ในสถานะที่มีการใช้กำลังไฟฟ้าต่ำหรือไม่มีการใช้ การเข้ามาอยู่ในโหมดนี้นั้นจะต้องเป็นไปตามเงื่อนไขต่อไปนี้อย่างน้อยหนึ่งอย่าง (ค่าของตัวแปรSMต้องไม่เป็น0)
  - มีการใช้งานที่Sleep_RQ (pin 9)
  - อยู่โหมด idle (ไม่มีการรับส่งข้อมูล)เป็นเวลานานมากกว่าที่กำหนดไว้ที่ตัวแปรST (Time before Sleep)


• Command Mode เป็นโหมดคำสั่งโดยจะใช้ลำดับเป็นสำคัญ

- - Vocabulary[1] - -

IEEE (Institute of Electrical and Electronics Engineers)
องค์กรที่ทำหน้าที่กำหนดมาตรฐานในอุตสาหกรรมอิเล็กทรอนิกส์

Topology
รูปโครงของเครือข่าย, แผนภาพเครือข่ายโดยเป็นการบอกว่าเดินสายเชื่อมต่อกันทางกายภาพอย่างไร

QoS (Quality of Service )
คุณภาพของการให้บริการ นั่นคือ การมีให้ใช้งานได้ (Availability)

PAN (Personal Area Network)
ระบบเครือข่ายเฉพาะบุคคล มีหลักการทำงานคือ ผู้ใช้เพียงพกอุปกรณ์รบส่งสัญญาณพิเศษขนาดเล็กไว้กับตัวก็สามารถแลกเปลี่ยนข้อมูลกันได้

WPAN(Wireless Personal Area Network)
อุปกรณ์เครือข่ายไร้สายเฉพาะบุคคล ในที่นี้หมายถึงเครือข่ายไร้สายระยะใกล้ (Bluetooth เป็นตัวอย่างเทคโนโลยีที่ใช้ WPAN)

RF(Radio frequency)
ความถี่วิทยุ หรือ ย่านความถี่วิทยุ หมายถึง ช่วงสเปกตรัมแม่เหล็กไฟฟ้า หรือย่านความถี่แม่เหล็กไฟฟ้านั่นเอง ซึ่งคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้านั้นสามารถถูกสร้างออกมา โดยการจ่ายกระแสไฟฟ้าสลับให้แก่สายอากาศ

FFD(Full - Function Device)

RFD(Reduced - Function Device)

Peer to Peer
เครื่องคอมพิวเตอร์แต่ละเครื่องจะสามารถแบ่งทรัพยากรต่างๆ ไม่ว่าจะเป็นไฟล์หรือเครื่องพิมพ์ซึ่งกันและกันภายในnetworkเครื่องแต่ละเครื่องจะทำงานในลักษณะทีทัดเทียมกัน การเชื่อต่อแบบนี้มักทำในระบบที่มีขนาดเล็กๆ เช่น หน่วยงานขนาดเล็กที่มีเครื่องทีทำการเชื่อมต่อกันประมาณไม่เกิน 10 เครื่อง

- - เริ่มต้นกับ ZigBee - -

บทนำ(เทคโนโลยีไร้สาย)

เทคโนโลยีไร้สายแบ่งได้เป็น5ประเภท(WiFi, WiMax, Mobile-Fi, ZigBee , Ultrawideband)
1.WiFi เป็นระบบเทคโนโลยีไร้สายความเร็วสูง เพื่อเชื่อมต่อระบบอินเทอร์เนตและอุปกรณ์คอมพิวเตอร์อื่น
2.WiMax เป็นระบบเทคโนโลยีที่มีลักษณะคล้ายกับการทำงานของ Wi-Fi แตกต่างกับ Wi-Fi ตรงที่ มีรัศมีการส่งคลื่นสัญญาณได้ไกลกว่าหลายสิบเท่า(รัศมีการส่งคลื่นได้ประมาณ 40-50 กิโลเมตร)
3.Mobile-Fi เป็นระบบเทคโนโลยีที่ใช้เชื่อมต่อระหว่างระบบไร้สายความเร็วสูงกับยานพาหนะกำลังเคลื่อนที่
4.ZigBee เป็นระบบเทคโนโลยีไร้สายที่ร่วมกันสื่อสารข้อมูลผ่านเซ็นเซอร์ขนาดเล็ก
5.Ultrawideband เป็นระบบเทคโนโลยีที่สามารถจะส่งข้อมูลได้เป็นจำนวนมาก แต่ได้ในระยะทางที่สั้นๆ

เทคโนโลยีไร้สายประเภท ZigBee

ZigBee เป็นโปรโตคอลใหม่ที่อยู่บนมาตรฐาน IEEE 802.15.4 โดยมาตรฐาน IEEE 802.15 เป็นการทำงานแบบ WPAN (Wireless Personal Area Network) ซึ่งได้แบ่งเป็น 3 คลาสได้แก่

IEEE802.15.1/Bluetooth รองรับการทำงานในการสื่อสารระหว่าง Mobilephone กับ PDA และมี QoS ที่เหมาะสมกับ Voice Communication

IEEE802.15.3/WiMedia รองรับการการรับส่งข้อมูลประเภทมัลติมีเดีย very high QoS

IEEE802.15.4/LR-WPAN (Low data Rate WPAN)โดยมีชื่อเรียกทางการค้าว่า ZigBee รองรับการทำงานกับอุปกรณ์ประเภท Low Data Rate และ Long Battery Life ซึ่งเป็นอุปกรณ์เกี่ยวกับ sensor ด้านการแพทย์ อุตสาหกรรม และการรักษาความปลอดภัย

ZigBee มีระยะการสื่อสารในช่วง 10-75 เมตร โดยใช้ความถี่ที่ช่วงของ unlicensed RF worldwide(2.4GHz global, 915MHz Americas or 868 MHz Europe). ซึ่งในแต่ละความถี่มีอัตราการรับส่งข้อมูลดังนี้ 250kbps ที่ 2.4GHz , 40kbps ที่ 915MHz และ 20kbps ที่ 868MHz ซึ่งในประเทศไทยใช้ความถี่ที่ 2.4Ghz ซึ่งมีอัตราการรับส่งข้อมูลที่ 250 kbps

ในระบบ ZigBee Network อุปกรณ์แต่ละตัวสามารถที่จะมีสถานะเป็น Full - Function Device หรือ Reduced - Function Device

FFD สามารถที่จะทำงานได้สาม mode คือ PAN coordinator , Coordinator , or Deviceซึ่งใน ZigBee Network ต้องมี FFD อย่างน้อยหนึ่งตัวซึ่งจะทำหน้าที่เป็น PAN coordinator โดย FFD สามารถที่จะติด่อได้ทั้ง FFD และ RFD แต่ RFD จะสามารถติดต่อได้เพียง FFD เท่านั้น

Network Topology
โปรโตคอล ZigBee สามารถสร้างระบบเครือข่าย ได้สามรูปแบบคือ Star , Peer-to-Peer ,และ Cluster Tree

Star Topology
เมื่อ FFD ทำงานเป็นครั้งแรก มันจะทำการสร้าง Network ของตนเอง และจะกลายเป็น PAN coordinator หลังจากนั้นจะทำการเลือก PAN Identifier ซึ่งจะต้องไม่ถูกใช้ในระบบเนตเวิร์กอื่น Applcation : Home Automation , Personal Computer Peripheral , Toys and Games

Peer - to - Peer Topology
จะมีอุปกรณ์ตัวหนึ่งที่ทำหน้าที่เป็น PAN Coordinator ซึ่งอุปกรณ์ทุกตัวสามารถสื่อสารกับอุปกรณ์อื่นๆแบบ Peer - to -Peer ได้ และ Peer - to Peer Network สามารถที่จะเป็นได้ทั้ง ad hoc , Self-Organizing และ Self-healing
Application : industrial control and monitoring , wireless sensor networks asset and inventory tracking

Cluster tree Topology
ในการสร้างระบบ Cluster tree PAN Coordinator จะใช้ตัวเองเป็น Cluster แรกเรียกว่า Cluster Head (CLH)และ Cluster Identifier (CID)เป็นศูนย์ หลังจากนั้นทำการเลือก PAN Identifier และทำการ Broadcasting Beacon Frame ไปยังอุปกรณ์ข้างเคียง และเมื่ออุปกรณ์ตัวอื่นได้รับก็จะส่ง Request ไปที่ CLH จากนั้น CLH ทำการยอมรับและเพิ่มชื่ออุปกรณ์ใน Neighbor List แบบเป็นลูกข่าย(child) ในขณะที่อุปกรณ์ที่เข้ามาใหม่จะเพิ่มชื่อ CLH ตัวนั้นใน Neighbor List ว่าเป็นแม่ข่าย(parent) หลังจากนั้นก็ทำการส่ง Beacon ไปยังอุปกรณ์ตัวอื่นๆ ต่อไป

One ZigBee Coordinator per Network


- Can be very large (255cluster of 254 nodes)

- Span over wide areas

- Mesh and Cluster Tree provides redundant routes

- Automatic retries and acknowledge

- - I n T r o D u c T i o n - -

Project Name : ZigBee Mobility Experiment

Presents by : วัลลดา เหรียญอร่าม 4810611105
ธรานภ สายหรุ่น 4810611220

การทดลองนี้ทดลองในเรื่องของการรับส่งข้อมูลขณะเคลื่อนที่ ในระบบเทคโนโลยีไร้สาย ประเภทZigBee

เพื่อที่จะศึกษา ZigBee Protocol เกี่ยวกับปริมาณข้อมูลที่รับส่งได้กับความเร็วในการเคลื่อนที่ และวิเคราะห์ถึงปัจจัยที่มีผลกระทบต่อการรับส่งข้อมูล