IEEE 802.15.4 무선 근거리 네트워크 통신 정리

IEEE 802.15.4

1. 정의

IEEE 802.15.4 란

• 802.15.4 표준은 다음을 포함하는 기존 무선 네트워크 표준이 남긴 틈새를 채우기 위해 IEEE에 의해 도입되었습니다.
  • IEEE 802.15.1 : Bluetooth는 점대점 통신을 위한 비교적 저 전력, 저속 무선 네트워크 기술
  • IEEE 802.15.3 : 고속 WPAN(Wireless Personal Area Network)

핵심 기능

• 이 표준의 핵심 기능은 매우 낮은 전력 소비에 대한 요구 사항입니다. 이 엄격한 전력 요구 사항에 대한 동기는 케이블 연결이 전혀 없는(네트워크 또는 전원 케이블 없음) 배터리 전원 네트워크 장치의 사용을 가능하게 하여 쉽고 저렴하게(비용이 많이 드는 케이블 설치가 필요 없음) 가능하면 케이블을 설치하기 어렵거나 불가능한 위치. 그러나 낮은 전력소비는 짧은 범위를 필요로 함

RF 대역

2. 네트워크 포톨로지

정의

• IEEE 802.15.4로 다양한 네트워크 토폴로지가 가능합니다. 네트워크는 최소 2개의 장치로 구성되어야 하며, 그 중 하나의 장치는 PAN 코디네이터라고 하는 네트워크 코디네이터 역할을 해야합니다.

💡 네트워크 코디네이터 : 네트워크에 대한 채널, PAN ID, 보안 정책 및 스택 프로파일을 선택하는 역할을 합니다. 코디네이터는 네트워크를 시작할 수 있는 유일한 장치 유형입니다.

스타 포톨로지

• 네트워크의 기본 유형으로 엔드 디바이스라고 하는 네트워크의 다른 노드로 둘러싸인 중앙 PAN 코디네이터로 구성
• 각 노드는 PAN 코디네이터와만 통신할 수 있음 (즉, 노드 끼리의 클러스터링 X)
• 이 PAN 코디네이터는 각 노드의 중개자 역할을 함

트리 토폴로지

• 트리 네트워크 토폴로지는 부모-자식 관계를 기반으로 하는 구조를 가지고 있음
• 각 노드는 PAN 코디네이터 제외하고 조정자 역할을 하는 부모 노드가 있음
• 각 노드는 오직 부모 노드와 통신 할 수 있음

 

메쉬 토폴로지

• 메시 네트워크 토폴로지에서 장치는 동일할 수 있음
• 모든 노드는 서로 통신을 할 수 있음
• 메세지는 최종 목적지에 도달할 때까지 한 노드에서 다른 노드로 전달 될 수 있음
• 따라서 RF 링크 오류가 발생한 후에도 메세지 전달이 유지되도록 하는 대체 경로를 일부 대상에 사용할 수 있음

3. 장치 유형

PAN 코디네이터

역할

• 네트워크에 PAN ID 할당
• 네트워크 운용에 적합한 무선 주파수 찾기
• 자신에게 Short Address 할당
• 다른 장치의 네트워크 가입 요청 처리
• 한 노드에서 다른 노드로 메세지 중계

4. 장치 주소 지정

IEEE(MAC) 주소

• IEEE(MAC) 주소: IEEE에서 할당한 64비트 주소로 장치를 고유하게 식별합니다. 전 세계의 두 장
  치가 동일한 IEEE 주소를 가질 수 없습니다.

Short Address

• 이 16비트 주소는 네트워크의 노드를 식별하고 해당 네트워크에 로컬입니다(따라서 별
  도의 네트워크에 있는 두 노드가 동일한 짧은 주소를 가질 수 있음). 짧은 주소는 노드가 네트워크에 가입할 때 조정자가 할당 할 수 있습니다.

5. 네트워크 설정

6. 데이터 전송 유형

7. 참고 자료

https://standards.ieee.org/ieee/802.15.4/7029/

IEEE SA - IEEE 802.15.4-2020

https://www.nxp.com/products/wireless/zigbee/ieee-802-15-4-for-jn516x-7x:IEEE802.15.4

IEEE 802.15.4 for JN516x and JN517x | NXP Semiconductors