######################
تقنية وشبكات ال ZigBee:
######################
أحدثت تقنية Wi-Fi ثورة في مجال شبكات الحاسب الآلي، حيث سهلت لنا الاتصال بالشبكات الداخلية حينما نكون بالخارج. كما سهلت لنا هذه التقنية التوصيلات بين الأجهزة. فقد قللت عدد الكابلات بشكل كبير جداً. مما أدى هذا إلى اهتمام الشركات بهذه التقنية وكذلك أدت هذه التقنية إلى جذب المستخدمين المنزليين لاستخدامها. فقد بدأت الشركات بتطوير التقنيات اللاسلكية، حيث تعددت التقنيات اللاسلكية بمختلف تردداتها مثل:
- تقنية Bluetooth.
- تقنية GSM.
- تقنية CDMA.
ولكن في تلك الأثناء كانت هنالك الكثير من الشركات والمؤسسات تعاني من مشكلة استهلاك الطاقة وكلفة بناء المشاريع بهذه التقنيات. كما كانت هنالك شركات ومؤسسات تعاني من مشكلة كبيرة جداً، وهي أن عطل جهاز واحد يؤدي إلى توقف عمل الأجهزة الأخرى.
ومن ذلك المنطلق بدأ المهندسون يفكرون بتقنية جديدة بحيث تكون مستهلكة للطاقة بنسبة طفيفة وتكلفة تصنيعها رخيصة. فقد شاهد المهندسون حركة النحل عندما تجتمع مع بعضها البعض، تستطيع أن تؤدي مهمات معقدة وصعبة بمشاركة كل نحلة بطاقتها البسيطة. كما لاحظوا أيضاً أن النحل يستخدم لغة ورقصة خاصة بها لتتعارف فيما بينها.
ومن هنا ابتكر المهندسون التقنية الجديدة التي أطلقوا عليها اسم (ZigBee)، أي دوي النحل أو اللغة المستخدمة من قبل النحل لتخاطب فيما بينها للقيام بهمة معينة.
######################
ما هي تقنية ال ZigBee؟!!
######################
هي تقنية ربط شبكي صممت خصيصا للاستخدامات التي تحتاج إلى ربط شبكي يعمل لفترات طويلة دون الحاجة للتزويد بطاقة كهربائية بين فترات قصيرة. حيث زودت هذه التقنية ببطاريات فترة حياتها تصل إلى 360 يوما من العمل بشكلٍ متواصل دون الحاجة لشحنها سواء مرة واحدة. كذلك صممت خصيصاً للاستخدامات التي تحتاج إلى توفر الخدمة بدرجة عالية بحيث يكون هنالك بديل مباشر في حال تعطل أحد الأجهزة.
ولم تركز الشركات المطورة في تطوير هذه التقنية بحيث تكون استخدامها للمؤسسات والمشاريع بل طورتها ليمكن استخدامها في المنازل أيضاً بحيث توفر ربط شبكي لأجهزة التبريد والتسخين وغيرها من أجهزة المنزل الترفيهية لتكون لها وحدة تحكم مركزية. والجدير بالذكر أن هذه التقنية توفر المرونة لتوسعتها بسهولة وتتميز أيضاً بأنها توفر حمايتها قوية.
وتندرج هذه التقنية ضمن المعيار (IEEE 802.15.4) وتستخدم ترددات مختلفة حسب تصنيفها في الدول مثل التردد 902MHz و 868MHz.
وتوضح الصورة أدناه استخدام هذه التقنية في المنازل لربط الأجهزة المنزلية.
######################
بنية تقنية ال ZigBee وعناصرها:
######################
تتكون هذه التقنية من عدة عناصر رئيسية حيث أن هذه العناصر تكون موصولة فيما بينها بعدة أنواع من التوبولوجيا مثل (Star, Cluster-Tree, Mesh) كما في الصورة أدناه.
ولكل عنصر من هذه العناصر المرتبطة مع بعضها البعض وظيفة معينة. حيث أن الـ Coordinator مسؤول عن بدء العمل في الشبكة والتحكم بها. كما أنه يخزن المعلومات عن الشبكة والتي تتضمن معلومات عن الحماية والمراكز الموثقة للبث. أما الـ Routers فهو المسؤول عن عملية توسيع الشبكة بطريقة ديناميكية وعن توفير نسخة من إعدادات الراوترات وأيضاً توفر تقنية Fault Tolerance أي عدم توقف الأجهزة الأخرى في حال توقف أحد الأجهزة. أما عن ال Devices فما هي إلى الأجهزة التي تستقبل وترسل فقط.
والأكثر شيوعا في ربط عناصر تقنية الـ ZigBee يكون بتبولوجيا الـ Mesh كما هو ظاهر في الصورة أدناه.
وتتميز هذه التبولوجيا بأنها أكثر ضماناً لوصول البيانات كما أنها صعبة الانهيار. بالإضافة إلى قدرتها على إتاحة لنا القضاء على مشكلة أجزاء الشبكة المتوقفة عن نقل البيانات أو الضعيفة في نقل البيانات بمعالجتها بكل سهولة وذلك بإضافة راوتر جديد موصول بهذه الأجزاء لتكوين جزء جديد يساعد على زيادة أداء الشبكة. ومن المهم ذكره أن هذه التبولوجيا تتميز عن بقيتها، حيث أن عند توقف أحد الأجهزة عن العمل أو عطل في التوصيل، تستطيع نقل البيانات باستخدام الأجهزة الأخرى المرتبطة بالشبكة.
######################
نموذج تقنية ال ZigBee ومقارنتها مع نموذج ال OSI:
######################
إن تقنية ال ZigBee تمتلك أيضاً نموذجاً خاصاً بها يصف كل طبقة ووظيفتها كما هو الحال في نموذج الـ OSI.
######################
الحماية في تقنية ال ZigBee:
######################
تمتلك هذه التقنية 3 مفاتيح للحماية لكل واحد منها دوره الخاص. وهذه الأنواع مبنية على 128-bit AES. فهنالك نوع يسمى Network Key يقوم بعمل حماية على طبقة الشبكة. وتستخدم جميع الأجهزة المرتبطة هذا المفتاح للاتصال فيما بينها لتقوم بتشفير بياناتها. أما Master Key فهو يولد مفاتيح اختيارية لا تستخدم لتشفير الفريمات وإنما تستخدم لتوليد مفتاح سري يتم التشارك به بين جهازين. والنوع الثالث هو Link Key وله علاقة بالمفتاح السابق ويستخدم لعمل Unicast Message.
######################
البروتوكولات التي تعمل في تقنية ال ZigBee:
######################
كما نعلم أن هنالك الكثير من البروتوكولات الشبكية. وأن البروتوكولات هي لغة التخاطب بين الخدمات الشبكية. ولكل برتوكول وظيفته الخاصة. حيث تمتلك تقنية الـ ZigBee الكثير من البروتوكولات التي تعمل على إنجاز خدمات هذه التقنية. يوضح النموذج أدناه هذه البروتوكولات.
ليست هناك تعليقات:
إرسال تعليق