Yeni bir teknoloji olan ZigBee; IEEE 802.15.4 altyapısında ve standart sarmal ağlar (Mesh Network dizilişi) ile uygulama profilleri kullanılarak kurulan kısa mesafe kablosuz ağ standardı olarak tanımlanır. Güvenirliği, düşük maliyeti ve enerji tasarrufu gibi avantajları göz önüne alındığında ZigBee, PC girdi aygıtları gibi sensör ve yönetim ürünlerinin kablosuz bağlantıları için kullanılabilmektedir. ZigBee, kablosuz iletişim kanallarının otomatik olarak aranmasına ve çok sayıda kablosuz ağın bir arada var olmasına imkân tanımaktadır. ZigBee’yi farklı bir tanımla açıklamak gerekirse; küçük ve düşük güçlü radyolar için protokollerin özelleştirilmesidir. ZigBee 1.0'ın kurulumu  Mayıs 2003 tarihinde IEEE 802.15.4 tarafından tamamlanmış, Aralık 2004 tarihinde ZigBee özelliği onaylanıp ve Haziran 2005 tarihinde kullanıma sunulmuştur. ZigBee 2007 yeni teknik özellikleri ile 30 Eylül 2007'de piyasaya sürülmüştür. Son olarak ilk ZigBee uygulama profili olan ev otomasyonu da 2 Kasım 2007'de kullanıma açılmıştır.

ZigBee teknolojisi ürünleri, dünya çapında kullanıma açık olan 2,4 GHz frekans bandını kullanmaktadır. Buna ek olarak, Amerika kıtasında 915 MHz ve Avrupa'da 868 MHz de kullanılabilmektedir. 2,4 GHz frekansında 10 kanal ile 250 kbps, 915 MHz frekansında 6 kanal ile 40 kbps ve 868 MHz frekansında 1 kanal ile 20 kbps hızlarına erişilebilmektedir. Ürünlerin erişim mesafesi iletim gücü ve çevre etkilerine bağlı olarak 10 ile 75 metre arasında değişmektedir.
 
ZigBee standartları, IEEE 802.15.4 global standardının içine bulunan ortam erişim yönetimi ("MAC" Medium Access Control) katmanının üzerine uygulama profil tabakası, güvenlik ve ağ tabakaları eklenerek belirlenmiştir. ZigBee IEEE 802.15.4 standardının özelliğini kullanarak güvenilir, düşük güçlü izleme ve kontrol ürünlerinin telsiz iletişimini sağlamaktadır. IEEE 802.15.4 ve 802.15 standartlarının bir parçasını ve kişisel yerel ağ ("PAN" Personal-Area Network) teknolojisini desteklemektedir. Protokolün amacı düşük maliyetli, uzun süreli (senelik) pil kullanan sensörlerin kullanılmasını desteklemektir.

	Özellik	ZigBee	GPRS/GSM	Wi-Fi	Bluetooth
1	Odaklanma Alanı	İzleme ve Kontrol	Geniş alan ses ve veri	Web, E-mail, Video	Kablo Yerine
2	Sistem Kaynağı	4-32 Kb	16 Mb +	1 Mb +	250 Kb +
3	Pil Ömrü (Gün)	100-1000 +	1-7	0,5-5	1-7
4	Ağ Boyutu	Sınırsız 264	16 Mb +	32	7
5	Ağ Veri Genişliği (kb/sn)	100-1000 +	64-128 +	11000-54000	720
6	Kapsama Alanı (metre)	1-100 +	1000 +	1-100	1-10 +
7	Başarı Alanları	Dayanıklılık, Maliyet Güç tüketimi	Ulaşılabilirlik, Kalite	Hız, Esneklik	Maliyet, Rahatlık

 

 

 

 

 

 

 

Yukarıdaki tabloda görüldüğü üzere; dosyaların akışına bağlı olarak ZigBee aygıtları uyku moduna geçerek enerji tasarrufu sağlamaktadır. Bu sayede saatler süren uyku devreleriyle birlikte bataryanın kullanım süresi, ideal bağlantı tekniği ile birlikte aylarca (1 yıla kadar) sürebilmektedir. ZigBee’nin 2008 yılının sonuna kadar dünya çapında 150 milyon kişisel kullanımı olabileceği öngörülmektedir.

ZigBee Araç Tipleri

ZigBee protokolünün kullanıdığı 3 tip araç vardır.

1. ZigBee Coordinator(ZC): ZigBee protokolünü kullanan araçların en yetenekli olanıdır. ZC aracı ağ bağlantılarını düzenler ve diğer ağlarla olan köprülemeyi sağlar. ZigBee Coordinator (Zigbee Koordinatör) ayrıca ağda bilgi depolayabilme özelliğine sahiptir. ZigBee Koordinatör’ü ağda bilgi depolayabilme özelliğinin yanı sıra güvenlik anahtarlarının da ağda yönetilmesi ile ilgili bilgileri depolayabilir.
2. ZigBee Router(ZR): ZigBee’de uygulama çalıştığı zaman router kendini ara router olarak göstererek veri akışını sağlar. ZigBee sistemlerde geçiş aygıtı olarak görev almaktadır.
3. ZigBee End Device (ZED):  Bağlı diğer ZigBee Koordinatör ve ZigBee Router araçlarıyla iletişim kurmak için yeterli derecede özellik içermektedir. ZigBee End Device (ZigBee Son Cihaz), diğer aygıtlardan veri yayını yapmaz. Ayrıca aradaki bu köprüleme durumu aradaki düğümlerin uyku durumuna geçmesiyle uzun ömürlü kullanıma olanak sağlamaktadır. Ayrıca ZigBee Son Cihazı az miktarda bellekle gerekli işlemleri yapabilmektedir. Bu da maliyetinin ZigBee Koordinatör ve ZigBee Router araçlarından daha az olmasını sağlamaktadır.

ZigBee Profillerinin Tanıtımı

ZigBee sistemlerde verileri değiştirmek için bir dil tanımlanır. Bu dil sunulan servislerin kullanılıp tanımlanmasını gerektirmektedir. Bu servislerde kullanılacak standart profiller ZigBee Alliance’tan temin edilmektedir. Kullanılan profiller alet tanımlarını içermektedir. Bu sistemlerde kullanılan tek sertifikasyon ZigBee Alliance tarafından lisanslıdır.

ZigBee Nod(Düğüm) Tipleri ve Görevleri

1. ZigBee Koordinatörü(ZBC) (IEEE 802.15.4): ZigBee Koordinatörü ağda yalnızca bir tanedir ve ağı başlatmakla görevlidir. Bütün ZigBee aygıtlarıyla iletişim halinde olarak ağ ile ilgili bilgileri depolamakla görevlidir. ZigBee Koordinatörün yalnızca yönlendirme özelliği fonksiyonel olarak çalışmaktadır. Ayrıca diğer ağlarla köprü işlevi yapmaktadır.
2. ZigBee Yönlendiricisi(ZBR) (IEEE 802.15.4 FFD): ZigBee Yönlendiricisi isteğe bağlı bir bileşenlerdir. Düğümler arasında yönlendirme yapmakla görevlidir. Yapılan bu yönlendirmelerle kullanılan ağın kapsamını arttırır. Ayrıca adresleme yapılıp yapılmaması işlevini yönetmektedir.
3. ZigBee Sonlandırıcısı(ZBE) (IEEE 802.15.4 RFD): ZigBee Sonlandırıcısı, düşük güç tüketimini en iyi şekilde belirlemekle görevlidir. ZigBee sistemlerde kullanılan en pahalı alet tipidir. Ağ içinde sadece ZigBee Koordinatörü ile haberleşmektedir. ZigBee sistemlerin çekirdeği sayılan algılayıcılar bu bölümde bulunmaktadır.

Fiziksel Katman Kullandığı Servisler

• Hata Vektörü Büyüklüğü(EVM): ZigBee sistemlerde oluşabilecek hataların büyüklük ve türleri hakkında bilgilendirme yapan servistir.
• Enerji Dedektörü(ED): ZigBee sistemlerin temel elemanlarından "Alıcıların" enerji ihtiyacını belirleyen ve eksikliğinde bildiren servistir.
• Bağlantı Kalite Sağlayıcısı(LQI): Alıcılar arasında yeterli frekansta ve düzgün veri akışının sağlanması için gerekli bağlantıyı sağlayan servistir.

Kullanılan Enerji Dedektörü ve Bağlantı Kalite Sağlayıcısı, ZigBee sistemlerin kuruluş mimarisi olan "minimum güç" prensibine uyarak, sistemin devamlılığının sağlanmasına yardımcı olmaktadır.

ZigBee Güvenlik Hizmetleri

ZigBee güçlü şifreleme tekniği olan AES-128 kullanmaktadır. Bu teknik son kullanıcıya yönelik yenilik sağlayarak, ağda oluşan her türlü farklı işlemi kontrol altında tutarak yapılan saldırıların tekrarlanmasını önleyebilmektedir. ZigBee ayrıca gelen ve giden olarak yenilik sayaçları sağlamaktadır. Oluşturulan bu sayaç her yeni anahtar oluştuğunda sıfırlanır ve böylece sistemin çok kısa periyodlar içinde anahtarlarını yenileyerek çalışmasını sürdürebilmesini sağlar.

Ayrıca ZigBee, sistemler arasındaki bütünlüğü sağlamaktadır. Sağlanan bütünlükten dolayı sistem saldırganın mesajını değiştirip farklı yerlere saldırmasını kolaylıkla önlemektedir. Bütünlük seçenekleri olarak 0,32,64,128 bit kullanılabilecek seçenekler arasında bulunmaktadır. Fakat ZigBee sistemler varsayılan olarak 64 bit bütünlük seçeneğini kullanmaktadırlar. Ayrıca bu bütünlük seçeneği mesaj koruma ve mesaj değiştirme arasındaki yer değiştirmeyi de sağlamaktadır.

ZigBee sistemler asıllamayı (doğrulamayı) sağlayarak mesajın doğru yere erişip erişmediğini kontrol etmektedir. Ayrıca sistemlerde kullanılan yüksek güvenlik teknikleri ile saldırganın aygıtları başka aygıtmış gibi göstermesi önlenmektedir. Kullanılan bu asıllama aygıt düzeyinde kullanılabildiği gibi ağ düzeyinde de kullanılabilmektedir. ZigBee sistemlerde kullanılan ağ seviyesindeki asıllama ortak ağ anahtarı kullanarak sağlanmaktadır, aygıt seviyesinde kullanılan asıllama ise yalnızca tek bağlantı anahtarı kullanılarak sağlanmaktadır. Bunların yanı sıra Zigbee şifrelemeyi destekleyerek saldırganın araya girip bağlantıyı dinlemesini önlemektedir ve sisteminde 128 bit AES şifreleme tekniğini kullanmaktadır. ZigBee sistemlerde şifreleme de asıllama gibi ağ seviyesinde ve aygıt seviyesinde kullanılabilmektedir. Ağ seviyesindeki şifrelemede ortak ağ anahtarı kullanılmaktadır, bu sayede çok az bellek kullanılarak saldırganın sisteme sızması önlenmektedir. Aygıt seviyesindeki şifrelemede ise ortak bağlantı anahtarı kullanılmaktadır.

ZigBee’nin Kullanım Alanları

1. Endüstriyel ve ticari alanlarda; enerji kontrolünde, HVAC sistemlerinde, aydınlatma ve erişim kontrolünde kullanılmaktadır.
2. Oyuncak ve eğlence alanlarında ; özel ışıklandırma sistemlerinde, gelişmiş sıcaklık kontrolünde, film ve müzik sistemlerine entegre olarak çalışabilmektedirler.
   
   
   
   
   
3. Bilgisayarda ve çevresel donanımlarda,
4. Taşınabilir servislerin ve aygıtların çevrimiçi (online) ödeme, çevrimiçi kontrol sistemlerinde,
5. Kişisel sağlık-bakım hizmetlerinde,
6. Ev ve iş otomasyonlarında kullanılmaktadır.

Kısacası kısa mesafede kablosuz olarak çalışabilen her sistemde ve cihazda rahatlıkla kullanılabilmektedir.