إنترنت الأشياء باستخدام أجهزة ال Zigbee
الهندسة والآليات >>>> الاتصالات والشبكات
Image: shutterstock
اليوم ومع هذا النموِّ التكنولوجي الهائلِ، بدأنا بالاعتماد على أجهزة إنترنت في شتى مجالات الحياة ولعلَّ أهمها المنزل الذكي. تتصل عديدٌ من الأجهزة والحساسات بالإنترنت كل يومٍ لتُمكِّننا من مراقبة حالتها وتغيُّرِها أو إرسال بعض الأوامر لها، بالإضافة الى أتمتة بعض أعمالها الشائعة (1).
ظهرت عديدٌ من بروتوكولات الاتصال بسبب كثرة أجهزة الاتصال وتنوعِها؛ إذ يمكن استخدام بروتوكولات الاتصال على نحو متزامنٍ في المنزل الذكي لتأمين التواصلِ الدائم مع الإنترنت. وتؤدي المتطلبات الأساسية لهذا الاتصال دورًا مهمًّا في عملية اختيار جهاز الاتصال المناسب لها (1).
تتطلب بعضُ الأجهزة اتصالًا بمعدَّل بياناتٍ عالٍ لتعمل على نحو مرضٍ، كما يتطلب بعضها معدَّلَ نقلِ بياناتٍ أقل كي يتحول التركيز إلى استهلاكٍ منخفض للطاقة وتكلفةِ تصنيعٍ منخفضة والتي يوفرها بروتوكول ZigBee زيجبي (1).
إذا كنت من مستخدمي الأجهزة المنزلية الذكية فيمكنك أن تصادفَ عددًا أكبر من الأجهزة التي تعتمد على بروتوكول ZigBee نظرًا لأنه مفتوح المصدر ويمكن لأي شركة أن تعتمد على الكود البرمجي الخاص به في تطوير أجهزتها (1).
ما هو بروتوكول الـ(زيجبي ZIGBEE)
هو إحدى تقنيات الاتصال اللاسلكي المبنيةِ على المعيار IEEE 802.15.4، تعمل هذه التقنيةُ تحت ترددٍ لاسلكي يبلغ 2.4 جيجا هرتز (Global Pop) و868 ميجا هرتز (Euro-Pop) و915 ميجا هرتز (American Pop)، تبلغُ مسافة نقلها ما بين 10 سم إلى 100سم (1) .
تتميز ZIGBEE عن باقي تقنيات الاتصالات اللاسلكية كونها بسيطةً ومنخفضةَ التكلفة،و تتميز -أيضًا- باستهلاكها المنخفض للطاقة وقُصرِ نطاقِ الإرسال، ويمكن استخدامها على نحوٍ أساسيٍّ في أجهزة نقل البيانات قصيرة المدى، ذات الطاقة المنخفضة الاستهلاك ومعدل النقل المنخفض، ويمكن أيضًا تطبيقه على نقل البيانات دوريًّا وعلى نحوٍ متقطع، بالإضافة إلى قدرته على الاتصال مع ما يقارب 65000 نقطة اتصال (1,2).
مقارنة بين تقنيات أهم ثلاث تقنيات في مجال إنترنت الأشياء
الجدول والرسم البياني التالي يلخِّصان خصائص كل من ZigBee, WIFI وBluetooth
Zigbee
WIFI
Bluetooth
التردد
868/915MHz
2.4 GHz Globally2.4 GHz, 5 GHZ
2.4 GHz
عدد القنوات
161/10;
14 (2.4 GHz)
79
معدل نقل البينات
250 Kb/s
54 Mb/s
1 Mb/s
نظام التعديل (modulation)
BPSK وQPSK
GFSK
طاقة الإشارة المرسلة
(-25) - 0 dBm
15 - 20 dBm
0 - 10 dBm
المدى
من 10 ل 100 متر
100 متر
10 متر
المعيار
802.15.4 IEEE
IEEE 802.11a/b/g
802.15.1 IEEE
استهلاك الطاقة
قليل
عالي
قليل
خوارزمية فك الحماية
16-bit CRC
32-bit CRC
16-bit CRC
عدد نقاط الربط
>65000
2007
8
حقوق الجدول: هنا
Image: https://ieeexplore.ieee.org/abstract/document/4460126/
نستنتج مما سبق أنَّ أجهزة البلوتوث والزيجبي تُصنًّفُ تحت الأجهزة المحمولة ذات المدى القصير واستهلاك الطاقة القليل مما يعطيها عمرًا أطول. في حين صُممَّت أجهزة الـ WiFi لتمنح تغطيةً أوسع ومعدل نقل بيانات أكبر ولكن هذا يتطلب استهلاكًا أكبر للطاقة (3).
مثال لتطبيق تقنية الـ Zigbee مع إنترنت الأشياء:
يهدف نظام مراقبة جودة المياه إلى التنبيه والإعلام عن الحالة الحالية لجودة المياه؛ يقيس هذا النظام المعلمات الفيزيوكيميائية لجودة المياه، وتُستخدم هذه المعلمات الفيزيوكيميائية للكشفِ عن المياه الملوثة (4).
يَستخدمُ هذا النظامُ وحداتڜش اتصال ZigBee للتواصل بين عقدتي القياس والإشعار، تعرضُ عقدة الإشعار قراءة أجهزة الاستشعار ويخرج تنبيهًا صوتيًا عندما تصل معايير جودة المياه إلى مستوياتٍ غير آمنة (4).
يتكون هذا النظام من عقدتي اتصال:
Image: https://ieeexplore.ieee.org/abstract/document/7516589/
Image: https://ieeexplore.ieee.org/abstract/document/7516589/
Image: https://ieeexplore.ieee.org/abstract/document/7516589/
إعداد: Kenan Zeibak
المصادر:
