انواع توپولوژی‌ها در پروتکل ارتباطی ZigBee

انواع توپولوژی‌ها در پروتکل ارتباطی ZigBee

ZigBee از استاندارد802.15.4 موسسهIEEE سال 2003 برای لایه فیزیکی و لایه MAC پیروی می‌کند. توپولوژی‌های این ماژول شبکه شامل ستاره، درخت، درخته خوشه‌ای و مش‌بندی می‌شود.

اینترنت اشیا IoT

ZigBee از استاندارد802.15.4 موسسهIEEE سال 2003 برای لایه فیزیکی و لایه MAC پیروی می‌کند. توپولوژی‌های این ماژول شبکه شامل ستاره، درخت، درخته خوشه‌ای و مش‌بندی می‌شود.

این پروتکل از یک سلسله مراتب ارتباطی استفاده می‌کند. دستگاهی که به شبکه می‌پیوندد می‌تواند یک روتر یا یک گره باشد و روترها می‌توانند دستگاه‌های بیشتری را بپذیرند و پشتیبانی کنند.

توپولوژی ستاره (ُStar):

توپولوژی ستاره شامل یک هماهنگ کننده و چندین گره است. همانطور که در شکل 2.2 نشان داده شده است، در این توپولوژی، گره فقط با هماهنگ‌کننده ارتباط برقرار می‌کند. هرگونه تبادل بسته گره‌ها باید از طریق هماهنگ کننده انجام شود.

از معایب این توپولوژی این است که کارکرد شبکه به هماهنگ کننده شبکه بستگی دارد و از آنجا که همه بسته‌های بین دستگاه‌ها باید از طریق هماهنگ کننده عبور کنند، ممکن است هماهنگ کننده دچار تنگنا شود. همچنین هیچ مسیر جایگزینی از مبدأ به مقصد وجود ندارد.

اما مزیت توپولوژی ستاره این است که ساده است و بسته‌ها برای رسیدن به مقصد خود حداکثر دو هاپ را پشت سر می‌گذارند.


 

شکل 2.2 توپولوژی ستاره

توپولوژی درخت (ُTree):

در این توپولوژی، شبکه از یک گره مرکزی (ریشه درخت) تشکیل شده است که یک هماهنگ‌کننده، چندین روتر و گره را شامل می‌شود. همانطور که در شکل 2.3 نشان داده شده است. عملکرد روتر گسترش پوشش شبکه است. گره‌های انتهایی که به هماهنگ‌کننده یا روتر وصل می‌شوند اصطلاحاً "فرزند" نامیده می‌شوند. فقط روترها و هماهنگ‌کننده‌ها می‌توانند فرزند داشته باشند. هر گره فقط قادر به برقراری ارتباط با والدین خود (روتر یا هماهنگ‌کننده) است. هماهنگ‌کننده و روتر می‌توانند فرزند داشته باشند و بنابراين تنها دستگاه‌هایی هستند كه می‌توانند والدين باشند.

یک مورد خاص از توپولوژی درخت، توپولوژی درخت خوشه‌ای نامیده می‌شود. از مضرات توپولوژی درخت این است که:

  • اگر یکی از والدین غیرفعال شود، فرزند نمی‌توانند با سایر دستگاه‌های موجود در شبکه ارتباط برقرار کنند.
  • حتی اگر دو گره از لحاظ جغرافیایی به یکدیگر نزدیک باشند ، نمی‌توانند مستقیماً ارتباط برقرار کنند.

 

شکل 2.3 توپولوژی درخت

توپولوژی درخت خوشه‌ای یا خوشه‌بندی (Cluster tree):

توپولوژی درخت خوشه مورد خاصی از توپولوژی درخت است که در آن والدین به همراه فرزندان خود، یک خوشه نامیده می‌شوند. همانطور که در شکل 2.4 نشان داده شده است، هر خوشه با شناسه خوشه‌ای مشخص می‌شود. ZigBee از توپولوژی درخت خوشه‌ای پشتیبانی نمی‌کند اما IEEE 802.15.4 از آن پشتیبانی می‌کند.


 

شکل 2.4 توپولوژی درخت خوشه‌ای

توپولوژی مش (Mesh):

توپولوژی مش که از آن به عنوان شبکه همتا استفاده می‌شود شامل یک هماهنگ‌کننده، چندین روتر و گره است. ویژگی‌های توپولوژی مش عبارتند از :

  • توپولوژی مش یک شبکه چندوجهی است و بسته‌ها برای رسیدن به مقصد خود از چندین هاب عبور می‌کنند.
  • با افزودن دستگاه‌های بیشتر به شبکه می‌توان دامنه یک شبکه را افزایش داد.
  • نواحی غیرقابل بازیابی یا اصطلاحاً "مرده" را از بین می‌برد.
  • توپولوژی مش نوعی خوددرمانی می‌کند یعنی در هنگام انتقال اگر مسیری نتواند کار کند گره مسیر دیگری را پیدا می‌کند و به مقصد می‌رسد.
  • دستگاه‌ها می‌توانند به یکدیگر نزدیک باشند تا از انرژی کمتری استفاده کنند.
  • اضافه یا حذف یک دستگاه آسان است.
  • هر دستگاه منبع می‌تواند با هر وسیله مقصد در شبکه ارتباط برقرار کند.
  • مسیریابی مش از پروتکل مسیریابی پیچیده‌تر از توپولوژی ستاره استفاده می‌کند.

مطالب مرتبط

انواع شبکه‌های ارتباطی اینترنت اشیا

اتصال اشیا به اینترنت یک جز اساسی از اینترنت اشیا است اما وقتی می‌توان این فناروی را ارزیابی کرد که بدانیم چه نوع ارتباطی برای شبکه IoT مناسب است. تلفن همراه، ماهواره، WiFi، بلوتوث، RFID، NFC، LPWAN و اترنت همه روش‌های ممکن برای اتصال یک سنسور یا دستگاه هستند و هر یک از این گزینه‌ها را می‌توان به روش‌های مختلفی ارائه داد.

بررسی مختصر 5 پروتکل ارتباطی بی‌سیم

فناوری‌های بی‌سیم به دستگاه‌ها اجازه می‌دهد بدون نیاز به کابل با یکدیگر ارتباط برقرار کنند و به وب (شبکه‌‌های TCP / IP) متصل شوند. چند نوع فناوری بی‌سیم مختلف وجود دارد که می‌توانند در محصولات سخت‌افزاری برای کاربردهای اینترنت اشیا (IoT) و ارتباطات ماشین به ماشین (M2M) پیاده‌سازی و استفاده شوند.

پروتکل ارتباطی دوربرد و کم‌مصرف اینترنت اشیا یا NB-IoT چیست؟

با توجه به اینکه تعداد تجهیزات اینترنت اشیا (IoT) تا سال 2025 به 75 میلیارد دستگاه می‌رسد، برای پشتیبانی از آنها به شبکه‌های بی‌سیم با پوشش گسترده نیاز داریم.

اینترنت اشیا و روند فناوری‌های بی‌سیم

فناوری ارتباطات بی‌سیم به تغییر چشم‌انداز ارتباطات از راه دور می‌پیوندد. رشد فزاینده این تکنولوژی در حوزه‌های مختلف به تسریع سهم تکنولوژی‌های وای‌فای (Wi-Fi) و بلوتوث (Bluethoth) در ارتباطات تجهیزات کمک خواهد کرد.