IEEE 802.15.4 (LR-WPAN) — це технічний стандарт, що визначає роботу низькошвидкісної бездротової персональної мережі (Low-Rate Wireless Personal Area Network чи LR-WPAN). Він задає специфікації для: фізичного рівня (PHY); рівня керування доступом до середовища (MAC) у мережах LR-WPAN і підтримується робочою групою IEEE 802.15, яка вперше визначила стандарт у 2003 році.
IEEE 802.15.4 є основою для таких технологій і протоколів, як: Zigbee
WirelessHART MiWi 6LoWPAN Thread SNAP Clear Connect Type X.
Кожна з цих специфікацій розширює стандарт, додаючи верхні рівні стеку протоколів, які не визначені в IEEE 802.15.4. Зокрема, 6LoWPAN визначає спосіб передавання IPv6 через WPAN-мережі й сама використовується вищими рівнями, такими як Thread.
Загальні відомості
Стандарт IEEE 802.15.4 призначений для забезпечення нижніх мережевих рівнів бездротової персональної мережі (WPAN), орієнтованої на недорогий, низькошвидкісний і розповсюджений зв'язок між пристроями.
Його можна протиставити таким технологіям, як Wi-Fi, що забезпечує вищу пропускну здатність, але потребує більшого енергоспоживання. Основний акцент IEEE 802.15.4 — дешевий зв'язок між близько розташованими пристроями з мінімальною або повністю відсутньою інфраструктурою, що також сприяє ще нижчому споживанню енергії.
Базова концепція передбачає радіус зв'язку близько 10 метрів за умов прямої видимості та швидкість передачі даних 250 кбіт/с. Можливі компроміси щодо пропускної здатності для підтримки ще більш енергоефективних і глибоко вбудованих пристроїв із довшим часом автономної роботи. Для цього стандарт визначає кілька фізичних рівнів, а не один.
Спочатку були визначені швидкості 20 і 40 кбіт/с, а в поточній редакції додано режим 100 кбіт/с.
Можуть використовуватися й ще нижчі швидкості передавання, що дає змогу додатково знизити енергоспоживання. Як уже зазначалося, головною метою IEEE 802.15.4 для WPAN є зменшення вартості виробництва та експлуатації завдяки використанню відносно простих приймально-передавальних модулів, одночасно забезпечуючи гнучкість і адаптивність застосувань.
Основні особливості IEEE 802.15.4: Придатність для систем реального часу завдяки резервуванню гарантованих часових слотів. Уникнення колізій за допомогою механізму CSMA/CA. Вбудована підтримка захищеного зв'язку. Функції керування енергоспоживанням для компромісу між швидкістю та якістю зв'язку, а також споживанням енергії. Підтримка застосунків, чутливих до часу та швидкості передавання даних, через можливість роботи як із режимом CSMA/CA, так і з TDMA. Режим TDMA реалізується через механізм GTS. Пристрої, сумісні з IEEE 802.15.4, можуть працювати в одному з трьох частотних діапазонів: 868 МГц, 915 МГц або 2450 МГц.
Архітектура протоколів Фізичний рвіень
MAC рівень
Вищі рівні
Мережа Типи вузлів
Топологія
Транспортний рівень
Див. також Wi-Fi (стандарт IEEE 802.11) Bluetooth (стандарт IEEE 802.15.1) High Rate WPAN (стандарт IEEE 802.15.3) LoRaWAN LPWAN UWB-IR Інтернет речей
Посилання 802.15.4 Task Group Get IEEE 802.15 IEEE standard 802.15.4z IEEE standard 802.15.4v-2017 IEEE standard 802.15.4u-2016 IEEE standard 802.15.4t-2017 IEEE standard 802.15.4p-2014 IEEE standard 802.15.4n-2016 IEEE standard 802.15.4-2015