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En anglais
RÉSUMÉ
Après l'arrivée sur le marché des réseaux locaux sans fil WiFi et Bluetooth, le réseau ZigBee semble à son tour promis à un bel avenir. Cette nouvelle technologie Wireless Personal Area Network (WPAN) s’adapte à des applications grand public telles que celles liées à la domotique, mais aussi à des domaines tournés vers les communications en milieu industriel. Le réseau ZigBee possède plusieurs atouts forts, notamment la simplicité d'implémentation et des modes de faible consommation énergétique. De plus, la pile protocolaire proposée par cette technologie est déclinable en plusieurs versions, adaptable selon les besoins et la topologie souhaitée. Cet article présente les connaissances de base permettant d’apprécier les avantages et les limites d’un réseau personnel sans fil comme ZigBee.
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After the arrival on the market of wireless local networks WiFi and Bluetooth, the ZigBee network also appears to have a promising future. This new Wireless Personal Area Network (WPAN) is adapted to general public applications such as the ones destined to domotics and also to domains directed towards communication in the industrial environment. The ZigBee network has numerous strong assets, notably easiness of implementation and low energy consumption modes. Furthermore, the protocol stack offered by this technology can be declined in several versions, adaptable according to the needs and desired topology. This article presents the basic knowledge enabling the advantages and limitations of a wireless personal network such as ZigBee to be assessed.
Auteur(s)
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Thierry VAL : Professeur des universités. - Université de Toulouse ; UTM ; LATTIS IUT de Blagnac
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Eric CAMPO : Université de Toulouse ; UTM ; LATTIS IUT de Blagnac
-
Adrien VAN DEN BOSSCHE : Post-doctorant. - Université de Toulouse ; UTM ; LATTIS IUT de Blagnac
INTRODUCTION
Après l'arrivée sur le marché depuis quelques années des réseaux locaux sans fil WiFi et Bluetooth, une nouvelle technologie semble, elle aussi, promise à un bel avenir commercial, aussi bien pour des applications grand public telles que celles liées à la domotique, que pour des domaines plus liés aux communications sans fil en milieu industriel : il s'agit du réseau ZigBee. Ce réseau personnel sans fil ou Wireless Personal Area Network (WPAN) se démarque de ses deux principaux concurrents précédemment cités par sa simplicité d'implémentation et par ses modes de faible consommation énergétique. La technologie ZigBee, associée à la norme IEEE 802.15.4, propose une pile protocolaire légère, déclinable sous plusieurs versions en fonction des besoins et de la topologie souhaitée, pour des objectifs de transferts de données à faibles débits et de faibles taux d'utilisation du médium.
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Bilan et perspectives
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2. Étude protocolaire de ZigBee / 802.15.4
2.1 Une pile protocolaire en couches
La pile protocolaire ZigBee est représentée en figure 3. On y retrouve le découpage classique en couches recommandé par l'OSI (Open Systems Interconnection). Nous détaillons par la suite les couches implémentées : PHY, LNK, NWK et APL.
HAUT DE PAGE2.2 La couche physique PHY de 802.15.4
2.2.1 Bandes de fréquences et canaux
Conformément à IEEE 802.15.4, ZigBee peut travailler sur trois bandes de fréquences différentes : 868 MHz pour la région Europe, 915 MHz pour l'Amérique du Nord, et 2,4 GHz pour une couverture mondiale. La norme prévoit deux couches physiques différentes (PHY), une pour le 868/915 MHz (PHY868/915) et une seconde pour le 2,4 GHz (PHY2450). Le tableau 2 résume les caractéristiques et les paramètres des deux couches physiques proposées (PHY868/915 et PHY2450).
Au total, 27 canaux (numérotés de 0 à 26) sont répartis sur ces trois bandes. Cette diversité en terme d'utilisation du spectre radiofréquence permet à la technologie de répondre aux nombreuses réglementations et d'être utilisable sur toutes les régions du globe mais aussi de s'adapter aux environnements pollués (fours à micro-onde, appareils RF, WiFi, Bluetooth...). Actuellement, les premiers produits disponibles utilisent majoritairement la bande PHY2450.
HAUT DE PAGE2.2.2 Modulations et étalement de spectre
Comme beaucoup d'autres technologies WLAN/WPAN, 802.15.4 met en œuvre une modulation à spectre étalé [17]. Une modulation utilisant une méthode unique d'étalement de spectre séquentiel (DSSS) permet d'améliorer l'immunité aux interférences et aux multi-trajets, en sacrifiant quelque peu les performances en terme de débit. De plus, grâce au codage réalisé par la séquence pseudo-aléatoire, aussi...
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