원문은 다음에서 확인할 수 있습니다.
http://www.energy.gov/news2009/7408.htm

몇몇 부분만 간추리면 다음과 같습니다.

A Smart Grid would replace the current, outdated system and employ real-time, two-way communication technologies to allow users to connect directly with power suppliers.

Before it can be constructed, however, there needs to be agreement on standards for the
devices that will connect the grid.
==> 디바이스간의 표준안,, 즉 기기와 기술간의 표준안이 먼제 제정되어야 합니다.

The Smart Grid is an urgent national priority that requires all levels of government as well as
industry to cooperate
==> 오바마 정부에서 초기부터 중요성을 강조해 왔던 것이 Green Energy로써 Smart Grid이죠.

일단 미국에서는 작은 프로젝트에서부터 End-to-end 단까지 이루어지는 대규모 프로젝트에
막대한 자금을 투입할 생각을 하고 있으며, 국내에서도 한창 주가를 올리고 있는 중이지요.

일단 Smart Grid에 요소 기술과 Application으로써의 표준은 다음과 같습니다.
일단 정확히 표준화된 것은 아니지만 이를 바탕으로 점점 구체화 되어질 것으로 보이네요.


Initial Smart Grid Interoperability Standards Framework, Release 1.0

Standard   Application
AMI-SEC System Security Requirements  Advanced metering infrastructure (AMI) and Smart Grid end-to-end security
ANSI C12.19/MC1219 Revenue metering information model
 BACnet ANSI ASHRAE 135-2008/ISO 16484-5 Building automation
DNP3 Substation and feeder device automation
IEC 60870-6 / TASE.2 Inter-control center communications
IEC 61850 Substation automation and protection
IEC 61968/61970 Application level energy management system interfaces 
IEC 62351 Parts 1-8 Information security for power system control operations
IEEE C37.118 Phasor measurement unit (PMU) communications
 IEEE 1547 Physical and electrical interconnections between utility and distributed generation (DG)
IEEE 1686-2007 Security for intelligent electronic devices (IEDs)
NERC CIP 002-009 Cyber security standards for the bulk power system
NIST Special Publication (SP) 800-53, NIST SP 800-82 Cyber security standards and guidelines for federal information systems, including those for the bulk power system
 Open Automated Demand Response (Open ADR) Price responsive and direct load control
OpenHAN Home Area Network device communication, measurement, and control
ZigBee/HomePlug Smart Energy Profile Home Area Network (HAN) Device Communications and Information Model

마지막에 보시다시피 ZigBee 관련 기술도 Smart Grid의 요소기술로써 한 부분을 차지하고 있습니다.
아직 ZigBee에 이렇다할 뚜렷한 성과와 시장이 형성되지는 않았지만 Smart Grid의 Home Solution에
최적이 될 수 있다고 봅니다.
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ZigBee의 버전업이 되면서 어드레스 할당 방법이 노드마다 랜덤한 어드레스 할당을
추가하였다.

이런 경우 가장 먼저 생각되는 것이 동일한 어드레스가 발생할 수 있다는 것이다.
그렇다면 이의 확률은 어느 정도 될까?

먼저 이를 알아보기 위해서는 이는 Birthday Paradox와 같은 문제이다.
Birthday Paradox는 다음에서 자세히 알 수 있다.
http://doortts.tistory.com/entry/생일-역설-Birthday-Paradox

간단히 프로그래밍을 하여 확인을 해보니 다음과 같았다.


16비트의 어드레스이므로 대략 64K라고 보았을 때 302개의 노드가 있을 경우 어드레스 충돌이
발생할 확률이 50%가 된다.

물론 ZigBee에서는 이를 회피하기 위해서 어드레스 충돌이 감지되었을 경우 이를 해결하는
매커니즘을 또한 프로토콜에서 제공하고 있다.

다음번에는 ZigBee에서 어드레스 충돌이 발생하였을 때 어떻게 해결하는지를 확인해 보아야
겠다.
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어떤분으로부터 다음과 같은 내용에 대한 메일을 받았습니다.
>> 저는 센서네트워크 미들웨어 관련하여 과제를 수행중인데 zigbee에 궁금한게 있어서..
>> zigbee를 tinyos에 심어서 micaz에 올리려고 하는데요 자료가 많이 부족하네요.
...
>> z-stack이라는 걸 무료로 배포 하고 있는데 그걸 바로 사용해도 될까요?

아무래도 정리도 할겸 해서 블로그를 통해서 답변을 드리겠습니다.
먼저 ZigBee, TinyOS, Micaz라는 것에 대해서 명확해야겠죠.

1. ZigBee: 간단히 ZigBee Alliance에서 표준화하고 있는 프로토콜이라고 할 수 있습니다.
즉 프로토콜이죠. IEEE 802.15.4라는 MAC단까지 정립되어 있는 프로토콜 상위에 Network
Layer와 Application Layer를 추가하였죠. 좀더 자세히 보면 세분화 되어 있지만 크게는
이렇습니다. 그리고 ZigBee는 Industry 컨소시엄이며 실제 칩벤더에서 스택을 제공하고
있죠. 

2. TinyOS: 말 그래도 OS즉 플랫폼이며, Sensor Network를 위한 설계된 플랫폼이라고
보시면 됩니다. 그렇다면 ZigBee와 TinyOS는 어떠한 관계일까요? ZigBee가 TCP/IP를
기반으로 하는 프로토콜이라고 보신다면 TinyOS는 윈도우 운영체제라고 보시면 됩니다.
물론 많은 비약이 있지만 이해하기는 쉬울 것입니다.

3. Micaz: 그냥 하드웨어죠. 아마 모트(?)라고 부르죠. 먼저 Micaz는 ATmega128L+CC2420
으로 크게 구성이 되어 있네요. 그렇다면 Micaz에 ZigBee나 TinyOS가 올라갈까요? 물론
둘다 올라갑니다. 먼저 따로 따로 올라간다고 말씀 드리겠습니다. <= 요거는 뒷부분을 읽으
면 내용이 조금 이해하실 겁니다.

여기서 부터 아마 답변이 될거 같네요.
TinyOS는 ZigBee보다 먼저 나왔죠. 정확한건 모르겠지만 WSN이라는 개념이 성립되고
이후 버클리의 한랩에서 주도적으로 이에 대한 WSN을 실제 구현할 수 있고 적용할 수 있는
플랫폼의 필요성을 느끼게 되었죠. 그리고 얼마 시간이 지나서 WSN의 시장이 커질거라는
예측과 수요의 발생으로 인해서 정형화된 그 무엇인가가 필요했던거죠. 즉 각각이 제품을
만들면 제품간의 호환성이 가장 문제죠. 우리가 매일 사용하는 USB관련 제품이 이를 잘
설명합니다. 그냥 USB관련 제품끼리는 잘 동작하죠.. 어디에서 만들던지요. 그래서 ZigBee
Alliance에서 ZigBee라는 프로토콜을 제정하게 되었고 이에 참여하는 칩 벤더나 업체들은
자사의 이익을 위해서 ZigBee Stack(ZigBee Software)를 만들어서 쉽게 개발자들이 개발
할 수 있도록 제공했죠. 그러자 ZigBee 시장이 상당히 커지고 사람들도 조금씩 ZigBee라는
것을 알게 되었습니다. 그렇다면 TinyOS에서는? 네 ZigBee 프로토콜을 TinyOS라는 플랫폼
에서 지원하기 위해서 구현을 시작합니다. 왜냐구요? 음... 이건 문화의 차이와 오픈소스의
생태계와 그 뭐랄까... ^^^

ZigBee와 TinyOS의 관계 및 IEEE 802.15.4와 TinyOS의 관계 간단 설명
http://www.tinyos.net/faq.html#SEC-77

네 결론입니다. 이미 TinyOS기반의 ZigBee 프로토콜이 Open Source형태로 구현이
되었으며 되고 있는 중인 듯 합니다. 다음의 URL을 참조하시면 원하는 것울 얻으실
수 있을 겁니다.

http://www.hurray.isep.ipp.pt/activities/ZigBee_WG/default.aspx?AspxAutoDetectCookieSupport=1
http://www.open-zb.net/

그리고 두번째로 Micaz의 H/W에 TI사의 ZStack을 TinyOS에 올리는 것은 감히 불가능이라고
말씀 드릴 수 있습니다. 물론 Micaz가 아닌 다른 센서 하드웨어를 직접 설계하시면 방향을
다르게 하여 TinyOS <--> TI Zstack간의 인터페이스 공유를 통해서 가능은 하지만 그건
조금 Funny한 구현이라서요.. 아니라고 단언할 수 있습니다. 

마지막으로
그리고 직접 TinyOS를 분석하시고 ZigBee Pro프로토콜을 분석하시어 실제 구현을 하시면
많은 것을 얻게 되실거라고 확실히 말씀드리고 싶습니다.
아무쪼록 좋은 연구가 되시고 가끔식 연락 주셔도 됩니다. ^^ <== 질문자에게 드리는 글.. ^^
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  1. jinmabus 2009.05.21 22:27 신고  댓글주소  수정/삭제  댓글쓰기

    open-zb사이트는 가봤었는데 답이 거기 있을 줄이야 ...
    많은 도움 되었습니다.
    답변 감사합니다.^^

  2. 상상의공간 2010.01.04 21:49 신고  댓글주소  수정/삭제  댓글쓰기

    그럼 zigbex 모트에는.. 128L 과 센서와 CC2420 이 올려져있고 tinyOS 로 통해서 통신하는거라고 생각하면 되는건가요...?

    제 블로그는 01099496543.tistory.com 입니다..


원문: http://www.daintree.net/news/22-apr-2009-sna-rf4ce-support.php

Daintree Networks, Inc에서 최초로 ZigBee RF4CE 네트워크 프로토콜을 분석할
수 있는 솔루션을 내놓았습니다.

제가 왜 여기에 관심을 가지냐 하면 최초 ZigBee에서 제안하였던 ZigBee 프로토콜은
Home Automation에서 사용하기에는 조금 무겁지 않았을까 했기 때문입니다.
그래서 ZigBee Allinace에서는 RF4CE라는 경량화된 프로토콜을 내놓았습니다.

이는 Consumer 제조 업체에서 리모콘과 같은 기기를 통합하는데 기존 IR방식보다는
네트워크를 구성할 수 있다는 장점이 있기 때문에 향후 Home Entertainment의 구성에는
필수적인 요건이 되지 않을까 하기 때문입니다.

예전 ZigBee 개발할때 잠시 Daintree ZigBee 프로토콜 분석기를 사용해볼 기회가 있었
는데 나름 만족했던거 같습니다. 하지만 잠시동안이라는 것...

어쨌든 나름 WPAN에 가장 발빠르게 Daintree가 대응하고 있지 않을까 합니다.

관심이 있는 분은 해당 홈페이지에서 여러 WPAN에 대한 여러 글들을 참고 하셔도 됩니다.
http://www.daintree.net/

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ZigBee 프로토콜은 Industry 프로토콜입니다.
즉 ZigBee Alliance의 주 멤버들의 제안과 이에 대한 결정으로 지금까지 스펙이 정해져
왔다고 보면 됩니다.

현재까지 가장 WPAN에서 활발했고 그 만큼 많이 사용되었던 프로토콜이 ZigBee라고
할 수 있죠. 그리고 상용버전으로 주요한 메이저 벤더에서도 제품과 ZigBee H/W와
S/W를 개발했었구요.

이에 반해 IETF 기구에서도 현재까지 나름대로 IEEE 802.15.4 기반하의 WPAN에 대한
연구를 진행하고 있었습니다. 아마도 6LoWPAN이겠지요. 이는 WPAN기반하의 무선 센서
네트워크에서 IPv6 네트워크간의 상호 IP하의 운영에 초점을 맞추고 있었다고 보면 됩니다.

기존 ZigBee에서 사용하는 어드레스와 달리 6LoWPAN에서는 각 디바이스마다 IPv6 어드레스
체계를 동일하게 사용한다는 장점이 있었습니다.

이번에 ZigBee Alliance에서 다음과 같이 발표를 하였습니다.
http://news.prnewswire.com/ViewContent.aspx?ACCT=109&STORY=/www/story/04-27-2009/0005013176&EDATE=

ZigBee Allinace Plans Further Integration of Internet Protocol Standards

즉 ZigBee 프로토콜과 기존 인터넷망 표준 프로토콜과의 통합성 계획을 가지고 있다고 합니다.
원본 글에서도 향후 SmartGrid와 같은 솔루션에는 분명 인터넷 인프라가 기본이 되어야 될듯
하기 때문입니다. 이는 새로운 기술의 도래보다는 기존 인프라를 이용하는 것이 비용면이나
검증되었다는 안정성에 무게를 좀더 가질 수 있기 때문인 듯 합니다.

현재 그리 예전에 예상한 만큼 무선 센서네트워크라는 기술의 접목이 그리 크게 확산이 되지는
않고 있으나, 조금씩 발전하는 모습과 향후 비전이 보이고 있다는 것입니다.

아마도 그리 급속도로 퍼질것으로는 보이지 않으나 조금씩 우리 생활에 밀접하게 무선 센서네트
워크라는 기술이 파고 들것으로 예상되기도 합니다.

어쨋든 분명한 것은 WPAN의 기술도 조금씩 발전해 나가고 있으면 여러 시행 착오를 거쳐서 하나
의 표준으로 거듭났으면 하는 바램입니다.


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지그비 얼라이언스에서 새로운 헬스케어 프로파일을 발표했습니다.
아마 향후 헬스케어 시장에 대한 사전 포석과 헬스케어 시스템에 지그비 솔루션이 탑재될 수
있도록 하는 움직이네요. 즉 헬스케어에 저전력 기반의 무선통신은 지그비가 담당할려고
한다고 보면 됩니다.


ZigBee Health Care Profile
http://www.zigbee.org/Markets/ZigBeeHealthCare/Overview/tabid/426/Default.aspx

지그비 헬스케어는 가정, 피트니스 센터, 보양원.. 등 의료 서비스가 필요한 어느 장소에도
사용이 될 수 있도록 하는 것에 디자인 초점을 맞추었다고 합니다.

그리고 혈당기, 맥박 측정기, 심전계, 체중계, 온/습도계, 혈압계 그리고 호흡 측정기등을
포함하는 IEEE 11073 디바이스들을 완전히 지원한다고 합니다.

실제 지그비 얼라이언스에서 생각하고 있는 지그비를 이용하는 서비스 모델과 내용들에 대한
자세한 것은 다음의 PDF 파일을 참조 하시면 됩니다.
"ZigBee Wireless Sensor Applications for Health"

현재도 헬스케어에 지그비가 사용은 되고 있었지만 이는 표준 프로파일 형태가 아닌 단순
측정 데이터의 송, 수신에 의미가 있었으므로 호환성은 없었고 어떠한 정해진 프로토콜이
없었다고 봐도 무방합니다.

앞으로도 헬스케어의 시장은 밝다고 봅니다. 헬스케어와  + 저전력 무선통신이라는 솔루션
형태로 지그비가 어떠한 형태로 발전할지는 좀더 지켜보아야 될것 같습니다.
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  1. 통제불능 2009.03.30 20:32 신고  댓글주소  수정/삭제  댓글쓰기

    국내기업중에는 LG가 신문에 자사 헬스케어 상품을 광고를 자주 하는 것 같은데요. 다른 기업들의 구제적인 진출사항은 잘 모르겠네요. 그리고 아직 지그비와 연계한 헬스케어 상품은 국내에는 아직인듯 한데. 이 분야도 국내기업이 좀 개척해갔으면 하네요.


 Jennic에서 6LoWPAN 프로토콜 스택을 발표했다. (아마 8월달쯤으로 보인다.) 원래 Jennic은 ZigBee에 초점을 맞추고 있었는데, 6LoWPAN에도 손을 펼치는 거 같다. 지그비의 3대 Major라고 볼수 있는 TI, Ember, Jennic중 제일 먼저 Jennic에서 6LoWPAN을 지원하기 시작했다는 것은 아마도 TI, Ember 혹은 다른 칩벤더, 혹은 소프트웨어 업체에서도 6LoWPAN 프로토콜 스택 지원을 검토 혹은 개발을 진행하고 있을걸로 생각된다.

 표준이라는 것은 정말 중요하다고 생각된다. 어떻게 보면 표준을 두고 서로 양립된 단체가 싸우기 마련인데 결국에는 한곳이 이기는 즉 한길로 통하게 된다. 시장 상황이 이렇다 보니 이를 지원해야 하는 벤더들로서는 언제나 표준에 신경을 쓰고 시장 상황에 유동적으로 움직이려는 거 같다. 아직도 6LoWPAN과 ZigBee의 장단점에 대한 논의나 혹은 다른 WPAN 프로토콜과 장단점에 대한 논의가 많이 있는 것으로 보면 앞으로의 전망을 쉽게 유추해야 될텐데. 아직 그럴 능력이 안되는 것이.. 쩝 어쨋뜬 Jennic의 구조는 아래 그림과 같다. 



                    



 제닉의 스택을 보면 IEEE 802.15.4의 Layer위에 ZigBee, 6LoWPAN, JenNet(제닉이 자체 라우팅 프로토콜)등이 올라 갈 수 있는 구조다. 그리고 이를 상위에서 바라볼때는 6LoWPAN은 JenNet과 마찬가지로 Jenic의 Network Stack API를 통해서 호출이 되는 것을 볼 수 있다. 이는 JenNet으로 개발이 되어있으면 이를 쉽게 6LoWPAN으로 마이그레이션 할수 있으면 또한 역도 가능할것으로 생각된다.

제닉의 6LoWPAN 홈페이지
제닉의 6LoWPAN 설명 PDF

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지그비 관련 일을 많이 하면서 관심을 가지고 있었던게 6lowpan이었다. 실제 아직은 Field에서 6lowpan에 대해서 많이 쓰지는 않고 있다. 예전 etri에서 자체 ipv6 over 802.15.4를 구현한 것을 전시회에서 본적은 있다.

NanoStack을 만든 곳은 sensinode라는 Company이다. 기본적은 Stack과 Source는 해당 회사 홈페이지에서 다운로드를 할 수 있었는데, 올해 초부터 sourceforge에 프로젝트를 등록해 두고 GPL License하에서 개발을 진행한단다. 근데 재미 있는 것은 이분야의 개발자들에게 메일을 보내고 해당 프로젝트에 참여를 유도하는 것이었다. 물로 나도 메일을 받았다. (혹시 Sourceforge에 비슷한 프로젝트를 등록해 두어서 그런가???)

We are just about to release our NanoStack 6lowpan stack project to
Sourceforge. This has 2 years of development behind it and a large industrial,
IETF and academic following. It would be great for you to join the effort as your
project didn't make it past planning yet. Project should go live within a week,
feel free to get in touch.

간단히 참여하겠다는 의사의 메일을 보내니...
몇일 후 해당 프로젝트의 Developer로 되어 있지 않은가!!!.??.. ㅎ
NanoStack Project Page

어쨋뜬 아직 소스만 받아 보고 어떠한 패치나 리포팅을 하지는 않았다. 좀더 시간을 내서 살펴보고 진행을 해보아겠다. 한가지 아쉬운 것이 있다면 Sensor Network 플랫폼에 탑재된 OS(WOS)가 FreeRtos라는 점.. 개인적으로 좀 별로라고 생각하고 있던 rtos라고 생각하고 있었는데... 왜냐하면? 이건 담에 생각나면,, ㅋㅋㅋ

그리고 좀더 할려고 하면 DK나 Hardware가 필요한데,, 지금 내가 가지고 있는 것은 MSP430 시리즈는 없고, CC2430 Toolkit만 가지고 있는데 이걸 어떻게 잘 Hack해야 겠다. 그리고 정말 중요한 것은 컴파일러가 SDCC? 쩝... 아무리 그래도 그렇지...쩝쩝...

시간날때 6lowpan SPEC이나 보자.. 아직 ZigBee 2006,Pro도 쩝쩝..
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Ember

ZigBee Chip
 - EM250 SOC: Ember에서 ZigBee 1-chip형태로 나온 프로세서이다. 기본적으로 16bit Processor Core를 탑재하고 있다.
   Reference: http://ember.com/products_zigbee_chips_e250.html#block

사용자 삽입 이미지


ZigBee Software
 - EmberZNet
 
사용자 삽입 이미지

  현재 EmberZNet의 경우 3.1까지 Release되어 있으며, ZigBee Pro까지 지원하는 걸로 알고 있다. 아직 2006은 구현이 되어 있지 않을 걸로 알고 있다.

ZigBee Development Tools
 - Development Kits
 - Insight Desktop
 - Insight Adapter
 - xIDE
 - RF Evalution Kit
 - Insight USB Link
  와 같이 다른 ZigBee 업체보다 상당히 많은(?) Tools를 가지고 있다.

Document
 - http://ember.com/products_documentation.html

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