IEEE 802.15.4 és una norma que especifica la capa física i la capa d'enllaç de dades del model OSI per a xarxes d'àrea personal sense cables (xarxa sense fil) i baixa velocitat de transmissió. És mantingut pel grup de treball IEEE 802.15 i el va definir l'any 2003.
DIversos protocols de comunicacions utilitzen la norma IEEE 802.15.4 : ZigBee, Thread, WirelessHART, MiWi, SimpliciTI, ISA100.11a.
Introducció Característiques principals de la norma IEEE 802.15.4 : Orientat a dispositius de baix cost, curt abast (100m en camp obert) i baix consum d'energia (ideal per a dispositius a bateria). Baixa potència d'emissió segons normativa del Institut Europeu de Normes de Telecomunicació ETSI 300 220. Utilitza una banda sense llicència ISM. miniatura|Fig.1 Xarxa amb topologia en mallaEmpra una topologia de Xarxa en Malla per a aconseguir un abast més llarg (veure Fig.1) És un protocol totalment obert, programari lliure. Velocitat de transmissió fins a 250 Kb/s. Possibles bandes ISM de treball (868/915/2450 MHz)
Arquitectura Defineix la capa física i la capa d'enllaç de dades del model OSI com es pot veure a la Fig.1
Capa física La capa física (PHY) és on es realitza el servei de transmissió de dades amb les propietats : Bandes de freqüència ISM : 868.0–868.6 MHz: Europa, només 1 canal de comunicació (2003, 2006, 2011) 902–928 MHz: Amèrica del Nord, fins a 10 canals (2003), expandit a 30 canals (2006) 2400–2483.5 MHz: tot el món, fins a 16 canals (2003, 2006) Velocitat de transmissió de 20 KHZ/40 KHz a les bandes 868/915 MHz i de 250 Kb/s a la banda de 2,4 GHz. Modulacions definides : O-QPSK, BPSK, ASK, CSS, UWB i GFSK.
Capa d'enllaç La capa d'enllaç (MAC) és on es defineixen les trames i la topologia de xarxa : Topologies de xarxa : Xarxa en estrella (Fig.2) Xarxa punt a punt o peer-to-peer.(Fig.3) Xarxes combicació de les dues anteriors.(Fig.4) Estructura de la trama, n'hi ha 4 tipus : (Fig.5) Trama de dades. Trama de beacon. Trama de reconeixement. Trama de comanda.
Versions IEEE 802.15.4a : (formalment anomenada IEEE 802.15.4a-2007) va ser un afegit a IEEE 802.15.4-2006 especificant capes físiques addicionals. Va ser fusionada a la versió IEEE 802.15.4-2011. IEEE 802.15.4e : (formalment anomenada IEEE 802.15.4e-2012) va ser un afegit a IEEE 802.15.4-2006 especificant suport al sector industrial i compatibilitat amb la WPAN xinesa.
Circuits integrats per a implementar IEEE 802.15.4 IC de Texas Instruments: CC2520, CC2630, CC2531, CC2533, CC2538 IC de NXP: JN5161, JN5164, JN5168, JN5169, JN5174, JN5174,JN5178, JN5179 IC de Microchip: MRF24J40, MRF24XA , ATSAMR21E16A, ATSAMR21E17A, ATSAMR21E17A, ATmega128RFR2, ATmega644RFR2, ATmega64RFR2, ATmega128RFA1 IC de Silicon labs: EFR32MG, EM358x, EM359x, EM35x, EM34x IC de qorvo: RF6525, RF6535, RF 6545, RF6555, RF6575, RFFM6204, RFFM6205 IC de Lapis secimonductor: ML7246, ML7266, ML7275 Comparativa de paràmetres:
NA: No Aplica ICTransceptor CPU+TransceptorProtocolsCPUFlaix (màx)RAME2PROMOTAFreqüència Cristall
MHzSeguretatPerifèricsE/STempo- ritzadorsADCConsum RxConsum TxSensibilitat RxEncapsulatConsultaCC2520TransceptorZigBee 6LowPANNANANANANA32NANANANANA18,5mA5 dBm -98 dBmVQFN2017CC2630CPU+TransceptorZigBeeARM Cortex-M3128KB30K -Sí48128-bit AESI2C I2S UART DMA RTC10-311285,9mA5 dBm -100 dBmVQFN2017CC2630CPU+TransceptorZigBee 6LowPAN8051256KB8K -Sí48128-bit AESUSB DMA USART SPI212820,5mA4,5 dBm -98 dBmQFN402017CC2531CPU+TransceptorZigBee 6LowPAN8051256KB8K -No24128-bit AESUSB DMA USART SPI192820mA4,5 dBm -98 dBmQFN402017CC2533CPU+TransceptorZigBee805196KB6K -Sí48128-bit AESUSB DMA USART SPI232820mA4,5 dBm -98 dBmQFN402017CC2538CPU+TransceptorZigBeeARM Cortex-M3512KB32KB -Sí24AES128/ 256 SHA2 ECC 128/ 256 RSAUSB DMA USART SPI SSI I2C3212820mA7 dBm -97 dBmQFN2017JN5179 CPU+TransceptorZigBee 6LowPANARM Cortex-M3512KB32KB4KBSí32128-bit AESPWM UART SPI I2C186612,5mA10 dBm -96 dBmHVQFN402017ATmega2564RFR2CPU+TransceptorZigBeeRISC256KB32KB8KBSí16AESPWM RTC USART SPI356710,1mA3,5dBm -100 dBm48 QFN2017EFR32MGCPU+TransceptorZigBee 6LowPAN
Thread
Bluetooth LEARM Cortex-M4256KB32KB -Sí40AES256/128 Hardware Crypto Accelerator with ECC, SHA-1, SHA-2UART SPI IrDA I2S RTC DMA I2C31719,8mA19,5 dBm -94 dBm48 QFN2017EM358xCPU+TransceptorZigBee ThreadARM Cortex-M3512KB32KB -Sí12AES 128 hardware encryption engine with true random number generatorUART SPI USB DMA TWI322127mA8 dBm -100 dBm48 QFN2017
Referències
Vegeu també Protocol ZigBee Protocol Thread Protocol MiWi. Protocol SimpliciTI Protocol WirelessHART
Categoria:IEEE 802