Affiliate Disclosure: jako Amazon Associate vydělávám z kvalifikačních nákupů.
Zigbee je jednou z nejpopulárnějších možností komunikačních protokolů, které umožňují vzájemnou spolupráci různých inteligentních domácích zařízení od různých výrobců, ale jak přesně to funguje a co dělá to tak dobré pro více než 400 společností, aby ji chtěly používat?
ZigBee pracuje koordinátorem, který se nachází v kořenovém adresáři sítě ZigBee, a posílá zprávu směrovači, který poté předá zprávu koncovému zařízení s pokyny k provedení konkrétního úkolu. Jedná se o standard bezdrátové technologie, který je vhodný pro bezdrátovou komunikaci krátkého dosahu.
udělal jsem nějaký výzkum v Zigbee, abych zjistil více o tom, jak přesně to funguje, kde se nejčastěji používá a jaké výhody nabízí oproti jiným bezdrátovým protokolům, jako je Wi-Fi a Bluetooth. To, co jsem našel, objasňuje, proč se Zigbee používá tak často v inteligentních domácnostech.
jak Zigbee funguje
typická síť ZigBee obsahuje tři různé typy zařízení: koordinátor, směrovače a koncová zařízení. Tato zařízení pracují s každým dodávat zprávy a pokyny z centrálního koordinátora ven na jednotlivých koncových zařízení, jako žárovka.
koordinátor je nejschopnější zařízení a sedí v kořenovém adresáři sítě. V každé síti je pouze jeden koordinátor a je zodpovědný za provádění několika úkolů.
vyberou vhodný kanál provedením skenování kanálů a nalezením nejvhodnějšího kanálu s nejmenším množstvím rušení, přiřadí síti jedinečné ID, přidělí každému zařízení v síti jedinečnou adresu a zahájí a přenese zprávy nebo pokyny v síti.
směrovače sedí mezi koordinátorem a koncovými zařízeními a jsou zodpovědné za směrování zpráv mezi různými uzly.
dostávají zprávy od koordinátora a poté je ukládají, dokud jejich děti, koncová zařízení, nejsou schopny je přijímat. Směrovače mohou také umožnit připojení dalších směrovačů a koncových zařízení k síti; tuto odpovědnost přebírají od koordinátora.
koncová zařízení řídí velmi malé množství informací; jen tolik, aby komunikovala s nadřazeným uzlem, který by mohl být koordinátorem nebo směrovačem v závislosti na typu sítě Zigbee.
často přecházejí do režimu spánku (pohotovostní uzel), díky čemuž jsou zařízení s bateriemi ideální jako koncové zařízení.
koncová zařízení spolu nekomunikují přímo, takže například jedna žárovka nemluví přímo s jinou.
veškerý provoz je nejprve směrován do nadřazeného uzlu, kterým je obvykle router. Směrovač drží tato data, dokud je přijímací koncové zařízení v pozici, kdy je může přijímat tím, že je vzhůru.
koncová zařízení jsou také odpovědná za vyžádání všech zpráv, které čekají od rodiče.
co přesně je Zigbee?
termín Zigbee se ve světě inteligentních domácností hodně označuje, protože je inzerován na obalech mnoha různých inteligentních domácích zařízení, ale co přesně to je?
Zigbee je standard bezdrátové technologie, který byl navržen speciálně pro bezdrátovou komunikaci krátkého dosahu.
Jedná se o open-source standard, který byl vyvinut společností známou jako ZigBee Alliance, která vznikla v roce 2002 a nyní se skládá ze stovek společností po celém světě.
možná se ptáte: Proč potřebujeme další standard bezdrátové komunikace s krátkým dosahem, když již máme Wi-Fi a Bluetooth?
Zigbee je postaven speciálně pro řídicí a senzorové sítě, kde jsou některá zařízení monitorována a jiná kontrolována. Wi-Fi a Bluetooth nejsou pro tento typ nastavení dostatečně vhodné.
Zigbee byla odpovědí na potřebu, kterou mnozí měli. Poskytuje levné řešení pro zařízení s nízkým výkonem s nízkou přenosovou rychlostí a pracuje na krátkém dosahu.
je to nejčastěji používaný standard v rámci IoT (Internet věcí). IoT jednoduše odkazuje na doslovné miliardy fyzických zařízení po celém světě, které jsou připojeny k Internetu a shromažďují a sdílejí data.
když o tom přemýšlíte tímto způsobem, je jasné, jak populární je Zigbee jako standard bezdrátové komunikace, a to nejen v inteligentním domácím prostoru.
různé typy sítí Zigbee
existují tři hlavní typy topologií sítě Zigbee; hvězda, síťovina a strom. Topologie jednoduše odkazuje na uspořádání a uspořádání různých prvků v komunikační síti.
Hvězdná topologie
hvězdná topologie je nejjednodušší a nejméně nákladný Typ ZigBee k implementaci. Nesestávají z žádných směrovačů a všechna koncová zařízení komunikují přímo s koordinátorem.
největším problémem tohoto nastavení je, že pokud koordinátor selže, celá síť se zhroutí a žádné z koncových zařízení nebude fungovat, protože tam není nikdo, kdo by jim dal pokyny.
Hvězdné sítě jsou také omezeny rozsahem samotného koordinátora, a proto jsou skutečně vhodné pouze pro nejmenší sítě, které se skládají pouze z několika zařízení.
topologie sítě
v topologii sítě je každý uzel připojen k sousednímu uzlu, s výjimkou koncových zařízení, která jsou připojena pouze k jejich nadřazenému routeru.
koordinátor se připojí k blízkým směrovačům, které se pak připojí k ostatním směrovačům, které jsou jim nejblíže. Některé směrovače se tedy mohou připojit ke koordinátorovi a jednomu dalšímu směrovači, zatímco jiné mohou být připojeny ke třem nebo čtyřem různým směrovačům v závislosti na velikosti sítě.
když chce jedno zařízení komunikovat s druhým, zpráva přeskočí z jednoho zařízení na druhé a vezme nejkratší možnou trasu, dokud nedosáhne svého cíle.
v případě selhání určitého uzlu bude síť nadále fungovat, protože zprávu lze jednoduše přesměrovat jinou cestou. Toto se označuje jako „samoléčebný proces“.
síťová topologie je vhodná pro inteligentní domy, protože obvykle mají více zařízení, než je topologie hvězd vhodná.
topologie stromu
topologie stromu je velmi podobná topologii sítě s jediným skutečným rozdílem v tom, že směrovače nejsou propojeny.
koordinátor se připojuje ke všem blízkým směrovačům a směrovače se připojují k blízkým koncovým zařízením, ale to je rozsah připojení. Směrovače se navzájem nespojují a komunikují pouze s koordinátorem a koncovými zařízeními.
existuje jiný typ nastavení, který je označován jako klastrová stromová síť, která umožňuje směrovačům vzájemně se spojovat, což rozšiřuje rozsah sítě.
které frekvenční pásmo používá Zigbee?
v současné době existují 3 frekvenční pásma, která jsou přiřazena k použití Zigbee.
pásmo 868 MHz používá kanál 0 a je dostupné pouze v Evropě a pásmo 915 MHz používá kanály 1 až 10 a je dostupné pouze v Austrálii a USA.
frekvenční pásmo 2,4 GHz, které pravděpodobně znáte, lze použít po celém světě a používá kanály 11 až 26.
je třeba poznamenat, že pro síť Zigbee je vybrán pouze jeden kanál, který má být použit při prvním vytvoření.
tak proč je to důležité?
sítě Zigbee a Wi-Fi existují nejčastěji v rámci 2.Pásmo 4 GHz a mají potenciál vzájemně se rušit, přičemž síť Zigbee je obvykle ta, která zasáhne.
protože pravděpodobně již máte doma síť Wi-Fi, při plánování používání zařízení Zigbee je zapotřebí trochu plánování, abyste se ujistili, že toto rušení nezažijete.
mým doporučením by bylo zvážit změnu kanálu, na kterém funguje vaše síť Wi-Fi, odklon od velmi přeplněného kanálu 6 do méně přetížené části frekvenčního pásma, jako je 1 nebo 11.
to lze snadno změnit přihlášením do administrátorské oblasti routeru, vyhledáním nastavení bezdrátového připojení a jednoduše změnou vybraného kanálu. Možná budete muset zakázat „automatický výběr kanálu“, pokud je povolen, abyste mohli ručně vybrat preferovaný kanál.
k dispozici je také možnost přepnutí na pásmo 5 GHz, které je mnohem méně přeplněné než pásmo 2.4 GHz, ale existuje mnohem méně zařízení, která mohou toto pásmo používat, a to by vyžadovalo, abyste již měli dvoupásmový směrovač.
kromě toho, že na vašich zařízeních Zigbee dochází k menšímu rušení, může změna síťového kanálu Wi-Fi také vést k tomu, že v síti uvidíte trochu zvýšení výkonu.
je pravděpodobné, že váš soused nezměnil svůj kanál a u většiny produktů, které jsou dodávány pomocí výchozího kanálu 6, je více než pravděpodobné, že používáte stejný kanál. To by mohlo způsobit rušení pro vás oba.
existuje mnoho různých bezdrátových skenovacích nástrojů, které lze použít ke skenování aktivity na každém kanálu (tento je zdarma k použití a nevyžaduje instalaci). Pokud zjistíte, že na konkrétním kanálu dochází k velkému přetížení, je to náznak, že byste měli zvážit výběr nového kanálu pro vaši síť.
nejčastější použití pro Zigbee
existuje mnoho různých použití pro technologii Zigbee, která využívá jejich nízkou spotřebu energie a nízkou rychlost přenosu dat.
nejběžnější jsou domácí automatizace, průmyslové řídicí systémy, sběr lékařských dat, Varování před kouřem a Vetřelci a bezdrátové senzorové sítě.
hlavním účelem standardu Zigbee je shromažďovat informace nebo provádět určité kontrolní úkoly v budově.
v případě domácí automatizace je ve středu umístěn řadič domácí automatizace, který je běžněji známý jako“rozbočovač“
rozbočovač se připojuje k bráně, která je obvykle vaším internetovým routerem a je rozhraním mezi rozbočovačem Zigbee a širším internetem. Ovladač i brána jsou vzájemně propojeny, což vám umožňuje ovládat vaše inteligentní domácí zařízení z téměř kdekoli na světě.
některé z nejběžnějších inteligentních domácích zařízení, které podporují Zigbee, zahrnují světla, zámky dveří a spínače; podrobněji se na ně podíváme později.
například na zdi můžete mít vypínač, který není připojen k elektrické síti a běží pouze na bateriích.
když zapnete nebo vypnete spínač, odešle se bezdrátově do řídicí jednotky (koordinátor v síti) zpráva, která poté předá zprávu příslušné žárovce, aby ji zapnula nebo vypnula.
Zní to, že Zigbee pracuje velmi podobným způsobem jako Wi-Fi a Bluetooth,tak proč se místo toho nepoužívají?
Proč Je Zigbee Důležitý?
existuje několik důležitých důvodů, proč se Zigbee používá v určitých scénářích, jako jsou ty popsané výše, a nikoli Wi-Fi nebo Bluetooth.
jednoduše řečeno, ani Wi-Fi ani Bluetooth nejsou vhodné v situacích, kdy není potřeba příliš mnoho energie ani dat nebo kde jsou v síti stovky zařízení.
Wi-Fi využívá hodně energie kromě vysoké rychlosti přenosu dat, která je v mnoha případech přehnaná. Zigbee toho moc nepoužívá.
Bluetooth je schopen podporovat až 7 zařízení v síti, zatímco Zigbee může podporovat stovky.
porovnejme Zigbee s Wi-Fi a Bluetooth a podívejme se na výhody, které přináší. To snad ukáže, jak je Zigbee velmi vhodný pro inteligentní dům.
výhody Zigbee
jednou z hlavních výhod používání Zigbee přes Wi-Fi nebo Bluetooth je to, že spotřebovává podstatně méně energie. Vzhledem k tomu, že zařízení tráví většinu času v úsporném režimu, obvykle běží několik let, aniž by bylo nutné vyměnit baterie.
zařízení Zigbee také pracují s velmi nízkou přenosovou rychlostí, zejména při porovnání s Wi-Fi a Bluetooth. Zatímco Wi-Fi používá kolem 11 Mbps a Bluetooth používá 1 Mbps, ZigBee používá mezi 20 Kbps A 250 Kbps. Jedná se o velmi malé množství dat, ale stále je dostačující pro aplikaci Zigbee.
i při 250 Kbps přenáší ZigBee data přibližně čtyřikrát rychleji než Bluetooth a čtyřicetkrát rychleji než Wi-Fi.
zařízení Zigbee fungují velmi dobře na krátkou vzdálenost v interiéru až do 100 metrů, ale to se rozšiřuje na 300 metrů a mimo venkovní dohled.
čas potřebný k připojení k síti Zigbee je také mnohem méně k sítím Wi-Fi a Bluetooth. Připojení k síti Wi-fi trvá přibližně 3 sekundy a Bluetooth může trvat až 10! Zigbee trvá jen 30 milisekund pro připojení.
ZigBee také podporuje malé i velké sítě. Teoreticky byste mohli mít k jedné síti Zigbee připojeno až 6 500 zařízení, ale ve skutečnosti je to pravděpodobně kolem 240. To je stále mnoho zařízení v kontextu inteligentního domu.
Wi-Fi sítě obecně podporují kolem 32 zařízení, zatímco Bluetooth podporuje mnohem méně kolem 7.
dalším důvodem, proč mnoho společností skočí na palubu se Zigbee, je to, jak levné je implementovat. Ve srovnání s Bluetooth a Wi-Fi, které jsou velmi složité, je Zigbee velmi jednoduchá technologie, která se snadno používá.
je to také open-source což je ještě levnější pro společnosti, které jej používají, protože nemusí platit licenční poplatky ani platit licenční poplatky.
Zigbee je také velmi bezpečný.
používá kryptografické algoritmy AES pro šifrování a autentizaci dat; stejně jako to, co používají banky, takže víte, že dělá skvělou práci při ochraně dat.
jak můžete vidět, existuje mnoho výhod, které Zigbee poskytují nejen pro společnosti, které používají technologii k výrobě svých inteligentních domácích zařízení, ale také pro nás jako spotřebitele.
ZigBee být snadno a levněji implementovatelný znamená pro nás nižší náklady, když přijdeme na nákup našeho inteligentního domácího vybavení.
| Wi-Fi | Bluetooth | Zigbee | |
| rychlost přenosu dat | 11 Mbps | 1 Mbps | 250 Kbps |
| čas pro připojení k síti | 3 sekundy | 10 sekund | 30 milisekund |
| počet podporovaných zařízení | 32 | 7 | 240 |
jaká zařízení používají Zigbee?
jak jsem již zmínil v článku, ZigBee vytvořil alianci společností, které se přihlásily k používání protokolu při navrhování a výrobě svých výrobků.
Aliance má nyní více než 400 členů a mezi nimi vyrobila více než 2500 jednotlivých produktů, které pracují se Zigbee.
podívejte se na stránky ZigBee Alliance a uvidíte všechny velké hráče v inteligentní domácí hře, jako je Samsung s řadou zařízení SmartThings, Yale, Philips Hue, IKEA, Amazon Echo, Tuya a mnoho dalších.
zde můžete vidět všechny členy Aliance Zigbee, abyste viděli, že vaše stávající inteligentní domácí zařízení jsou kompatibilní s ZigBee.
zde jsou některé z více dobře vědí inteligentní domácí zařízení, které již mohou vlastnit, které byly certifikovány pro práci s protokolem Zigbee:
- SmartThings víceúčelový senzor
- Philips Hue
- Yale smart locks
- Amazon Echo Show
- Honeywell Home Energy Manager
- Tuya snímač teploty a vlhkosti
- Ecobee inteligentní termostat
měli byste se starat o Zigbee?
otázka, kterou se pravděpodobně nyní ptáte, je, zda byste se měli starat o Zigbee? Je naprosto důležité, aby všechna vaše inteligentní domácí zařízení pracovala se Zigbee a měli byste zapomenout na všechna zařízení, která používají pouze Wi-Fi?
nemyslím si, že se musíte příliš starat o to, zda vaše zařízení používají ZigBee nebo jiný protokol.
určitě by to usnadnilo život, kdyby všichni používali stejný protokol,ale ve skutečnosti je to velmi obtížné dosáhnout zejména s obrovským počtem různých zařízení, která jsou vyráběna různými společnostmi.
pokud chcete, aby vše fungovalo se zařízením Alexa nebo Google a nechcete, aby se přidala komplikace inteligentního rozbočovače, jako většina z nás, budete v pořádku pomocí kombinace zařízení Wi-Fi a Zigbee.
Chcete – li místní ovládací prvek, který je dodáván s rozbočovačem, budou preferovanou volbou zařízení, která pracují pomocí ZigBee.