Zigbee and Xbee BASIC ตอน Zigbee คืออะไร

ZigBee มาตรฐานสากล กำหนดโดย ZigBee Alliance เป็น การสื่อสารแบบไร้สาย ที่มีอัตราการรับส่งข้อมูลต่ำ ใช้พลังงานต่ำ ราคาถูก จุดประสงค์ก็เพื่อให้สามารถสร้างระบบที่เรียกว่า Wireless Sensor Network ได้ ซึ่งระบบนี้จะสามารถทำงาน ในร่ม กลางแจ้ง ทนแดด ทนฝน และอยู่ได้ด้วยแบตเตอรี่ก้อนเล็ก (เช่นถ่าน AA 2 ก้อน) นานเป็นเดือน เป็นปี เหมาะสมใช้งานกับพวก Monitoring ต่าง ๆ หากยังมีความไม่เข้าใจอยู่ อาจหาความรู้เพิ่มเติมจาก Clip Video ที่บรรยายเรื่อง ระบบเซ็นเซอร์ในการตรวจวัดทางด้านสิ่งแวดล้อม (ต้องใช้โปรแกรม Real Time Player ด้วยครับ) ซึ่งบรรยายโดย รศ. ณัฐวุฒิ ขวัญแก้ว คณะวิศวกรรมศาสตร์ มหาวิทยาลัยเกษตรศาสตร์ โดย slide ที่ใช้บรรยาย สามารถ download ได้จาก ที่นี่ ครับ ขอขอบคุณอาจารย์ผู้ให้ความรู้ด้วยครับ

ZigBee กำหนดย่านความถี่ใช้งานตามมาตรฐานไว้ 3 ย่านความถี่คือ ย่าน 2.4 GHz, ย่าน 915 MHz และย่าน 868 MHz โดยแต่ละย่านจะมีช่องสัญญาณ 16 ช่อง, 10 ช่อง และ 1 ช่อง ตามลำดับ ส่วน อัตรารับส่งข้อมูล (ทางอากาศ) จะอยู่ที่ 250 Kbps, 40 Kbps, 20 Kbps ตามลำดับเช่นกัน

สรุป
1. ย่านความถี่ 2.4 Ghz มี 16 ช่องสัญญาณ อัตรารับส่งข้อมูล 250 Kbps
2. ย่านความถี่ 915 Ghz มี 10 ช่องสัญญาณ อัตรารับส่งข้อมูล 40 Kbps
3. ย่านความถี่ 868 Ghz มี 1 ช่องสัญญาณ อัตรารับส่งข้อมูล 20 Kbps

โดยมากมักสับสน ระหว่าง Zigbee กับ Wifi โดยผู้ที่เริ่มศึกษาจะมีคำถามว่า Zigbee กับ Wifi (หรือ โมดูล 2.4 Ghz) นั้น ย่านความถี่เหมือนกัน จะสามารถสื่อสารกันได้หรือไม่ คำตอบคือ สื่อสารกันไม่ได้ เพราะทางกายภาพ ถึงแม้จะเป็นย่านความถี่เดียวกัน แต่ Protocol ที่ใช้สื่อสารกันนั้นไม่เหมือนกัน

ZigBee นำ Physical Layer และ MAC Layer ของ IEEE 802.15.4 ซึ่งเป็นมาตรฐานการกำหนดการสื่อสารไร้สายแบบ WPAN (Wireless Personal Area Network) มาทำงานใน Layer ที่ต่ำกว่า (2 Layer ล่างสุด) เช่น เรื่องของ ระดับกำลังสัญญาณ, Link Quality, Access control, Security ฯลฯ แต่ใน Layer ถัดไปจะเป็นรูปแบบของ Zigbee

จากที่กล่าวมา ZigBee จะสามารถสร้างเป็นเครือข่ายได้เพราะอิงมาตรฐานตาม IEEE 802.15.4 และมีการจัดการในแบบของ Zigbee ใน Layer ถัดไป ทั้งนี้ IEEE 802.15.4 แบ่งชนิดอุปกรณ์ในเครือข่ายออกเป็น 2 ประเภท คือ FFD ( Full Function Device )ซึ่งหมายถึงอุปกรณ์ที่สามารถทำงานได้ทุกอย่างในเครือข่าย และ RFD (Reduce Function Device) ซึ่งหมายถึงอุปกรณ์ที่ถูกลดความสามารถการทำงานในเครือข่าย

** ZigBee ได้แบ่งตามลักษณะการทำงาน 3 แบบ คือ
1. Coordinator มีหน้าที่สร้างการสื่อสาร เชื่อมโยงเครือข่าย ระหว่าง End Device กับ Router หรือ Coordinator กับ Coordinatorด้วยกัน หรือ Coordinator กับ Router กำหนด address ให้กับ device ที่อยู่ในวงเครือข่าย ไม่ให้ซ้ำกัน ดูแลจัดการเรื่องการRouting เส้นทาง ซึ่งเทียบได้กับ FFD
2. End Device เป็นอุปกรณ์ปลายทางสุด ซึ่งจะใช้รับสัญญาณจาก Sensor ที่ปลายทาง โดยที่ใช้พลังงานต่ำในการทำงาน เทียบได้กับ RFD หรือ FFD บางกรณี ขึ้นอยู่กับ sensor ที่ใช้
3. Router มีหน้าที่ รับส่งข้อมูล ในเส้นทางต่าง ๆ ของเครือข่าย ซึ่งเทียบได้กับ FFD

(** Fred Eady , Hands-On ZigBee Implementing 802.15.4 with Microcontrollers , Elsevier Inc.)