Zigbeeワイヤレス通信の仕組み
Zigbeeは、低消費電力、短距離、自己組織ネットワークのワイヤレス通信技術です。IEEE 802.15.4規格に基づき、主にIoT、スマートホーム、産業オートメーションなどの分野で活用されています。
Zigbeeの無線通信の仕組みは次のとおりです。
- 周波数：Zigbeeは、無線周波数2.4 GHz、868 MHz、915 MHzを使用して通信を行い、最も一般的に使用されている周波数帯域は2.4 GHzの帯域です。
- PHY層：ZigbeeのPHY層では、FSK(周波数偏移変調)やOQPSK(直交周波数分割多元変調)などの変調方式が利用されています。FSK変調は低速データ転送に適しており、OQPSK変調は高速データ転送に適しています。このPHY層は、データを無線信号に変換し、空中へ送信する役割を担っています。
- MAC層：Zigbeeのメディアアクセス制御（MAC）層は、無線通信チャネルを管理する役割を果たしています。信頼性および効率性を向上するために低消費電力リスニング（CSMA / CA）や低遅延リスニング（ACK）などの技術を使用しています。
- ネットワークトポロジー: Zigbee ネットワークは、星形、ツリー形、メッシュのトポロジー構造を使用する 1 つ以上のデバイスで構成されます。このうち 1 つのデバイスは、ネットワーク全体を管理するコーディネーター (Coordinator) として機能し、他のデバイスはルーター (Router) またはエンドデバイス (End Device) としてデータを送信できます。
- 自己組織ネットワーク：Zigbeeネットワークは自己組織の特性を備えており、ネットワーク内の機器が自動的にネットワークの検出と参加を行えます。1つの機器がネットワークに参加すると、他の機器との隣接関係を構築し、ルーティング選択アルゴリズムを通じて最良のデータ伝達経路を決定します。
- 省エネ：Zigbee機器は省エネ機能があり、バッテリで駆動することができ、スリープおよびウェイクアップメカニズムを採用してバッテリ寿命を延ばします。機器はデータを転送していないときはスリープ状態に入り、データを転送する必要がある場合のみウェイクアップして通信を行います。
ジグビーの無線通信では、周波数選択、PHY層における変調方式、MAC層のアクセス制御、ネットワークトポロジーなどの技術を駆使しており、低消費電力で短距離の無線通信に適しています。
