Affiliate Disclosure: Amazon Associatena ansaitsen kelpoisuusostoista.
Zigbee on yksi suosituimmista viestintäprotokollien valinnoista, joiden avulla eri valmistajien älykotilaitteet voivat toimia keskenään, mutta miten se tarkalleen toimii ja mikä tekee siitä niin hyvän, että yli 400 yritystä haluaa käyttää sitä?
ZigBee toimii koordinaattorin toimesta, joka sijaitsee ZigBee-verkon juurella ja lähettää viestin reitittimelle, joka välittää viestin päätelaitteelle, jossa on ohjeet tietyn tehtävän suorittamiseen. Se on langattoman teknologian standardi, joka soveltuu hyvin lyhyen kantaman langattomaan viestintään.
tein jonkin verran tutkimusta Zigbeestä selvittääkseni tarkemmin, miten se tarkalleen toimii, missä sitä käytetään yleisimmin ja mitä etuja se tarjoaa muihin langattomiin protokolliin, kuten Wi-Fi ja Bluetooth. Mitä löysin tekee selväksi, miksi Zigbee käytetään niin usein älykoteja.
miten Zigbee toimii
tyypillinen Zigbee-verkko sisältää kolme erityyppistä laitetta: koordinaattori, reitittimet ja päätelaitteet. Nämä laitteet toimivat yhdessä välittäen keskuskoordinaattorin viestit ja ohjeet yksittäisiin päätelaitteisiin, kuten lamppuun.
koordinaattori on kyvykkäin laite ja istuu verkon juurella. Verkostoa kohden on vain yksi koordinaattori, ja se vastaa useista tehtävistä.
he valitsevat sopivan kanavan tekemällä kanavaskannauksen ja etsimällä sopivimman kanavan, jossa on vähiten häiriöitä, antavat yksilöllisen tunnuksen verkolle, jakavat yksilöllisen osoitteen jokaiselle verkon laitteelle sekä käynnistävät ja siirtävät viestit tai ohjeet verkon sisällä.
reitittimet istuvat koordinaattorin ja päätelaitteiden välissä ja vastaavat viestien reitittämisestä eri solmujen välillä.
he saavat viestejä koordinaattorilta ja tallentavat ne sitten, kunnes heidän lapsensa, päätelaitteet, pystyvät vastaanottamaan ne. Reitittimet voivat myös sallia muiden reitittimien ja päätelaitteiden liittyä verkkoon; ne ottavat tämän vastuun pois koordinaattorilta.
päätelaitteet ohjaavat hyvin pientä määrää tietoa; juuri sen verran, että ne pystyvät kommunikoimaan kantasolmun kanssa, joka voi olla koordinaattori tai reititin riippuen Zigbee-verkon tyypistä.
ne menevät usein nukkumaan (valmiussolmu), mikä tekee paristojen käyttölaitteista ihanteellisesti päätelaitteita.
päätelaitteet eivät kommunikoi suoraan keskenään, joten esimerkiksi yksi lamppu ei puhu suoraan toiselle.
kaikki liikenne ohjataan ensin kantasolmuun, joka on yleensä reititin. Reititin säilyttää nämä tiedot, kunnes vastaanottava päätylaite pystyy vastaanottamaan ne olemalla hereillä.
päätelaitteet ovat myös vastuussa emoyhtiöltä odottavien viestien pyytämisestä.
mikä Zigbee tarkalleen ottaen on?
termiin Zigbee viitataan paljon älykotimaailmassa, kun sitä mainostetaan monien erilaisten älykotilaitteiden pakkauksissa, mutta mikä se tarkalleen ottaen on?
Zigbee on langattoman teknologian standardi, joka on suunniteltu erityisesti lyhyen kantaman langattomaan viestintään.
se on avoimen lähdekoodin standardi, jonka kehitti Zigbee Alliance-niminen yritys, joka perustettiin vuonna 2002 ja johon kuuluu nyt satoja yrityksiä ympäri maailmaa.
saatat kysyä: Miksi tarvitsemme vielä yhden lyhyen kantaman langattoman viestinnän standardin, kun meillä on jo Wi-Fi ja Bluetooth?
Zigbee on rakennettu erityisesti ohjaus-ja sensoriverkkoihin, joissa tiettyjä laitteita valvotaan ja toisia ohjataan. Wi-Fi ja Bluetooth eivät aivan sovellu tarpeeksi tämän tyyppinen setup.
Zigbee oli vastaus tarpeeseen, joka monilla oli. Se tarjoaa edullisen ratkaisun pienitehoisille laitteille pienellä datanopeudella ja toimii lyhyen kantaman yli.
se on yleisimmin käytetty standardi IoT: ssä (Internet of Things). IoT tarkoittaa yksinkertaisesti niitä kirjaimellisesti miljardeja fyysisiä laitteita ympäri maailmaa, jotka ovat yhteydessä Internetiin ja keräävät ja jakavat tietoa.
kun asiaa ajattelee näin, on selvää, kuinka suosittu Zigbee on langattoman viestinnän standardina, eikä vain älykotitilassa.
erityyppisiä Zigbee-verkkoja
Zigbee-verkkotopologioita on kolmea päätyyppiä; tähti, mesh ja puu. Topologia tarkoittaa yksinkertaisesti eri elementtien asettelua ja järjestelyä tietoliikenneverkossa.
Tähtitopologia
tähtitopologia on sekä yksinkertaisin että edullisin ZigBee-tyyppi toteuttaa. Ne eivät koostu reitittimistä ja kaikki päätelaitteet kommunikoivat suoraan koordinaattorin kanssa.
tämän asetelman suurin ongelma on se, että jos koordinaattori epäonnistuu, koko verkko kaatuu eikä yksikään päätelaitteista toimi, koska siellä ei ole ketään antamassa heille ohjeita.
Tähtiverkkoja rajoittaa myös koordinaattorin oma valikoima, joten ne soveltuvat oikeastaan vain pienimmille verkoille, jotka koostuvat vain parista laitteesta.
Verkkotopologiassa
jokainen solmu on liitetty viereiseen solmuun, lukuun ottamatta päätelaitteita, jotka ovat yhteydessä vain emäänsä, reitittimeen.
koordinaattori muodostaa yhteyden lähellä oleviin reitittimiin, jotka sitten kytkeytyvät niitä lähimpänä oleviin muihin reitittimiin. Jotkut reitittimet voivat siis muodostaa yhteyden koordinaattoriin ja yhteen muuhun reitittimeen, kun taas toiset voivat olla yhteydessä kolmeen tai neljään eri reitittimeen riippuen verkon koosta.
kun yksi laite haluaa kommunikoida toisen kanssa, viesti siirtyy laitteesta toiseen käyttäen lyhintä mahdollista reittiä, kunnes se saapuu määränpäähänsä.
jos tietty solmu epäonnistuu, verkko jatkaa toimintaansa, koska viesti voidaan reitittää uudelleen toista polkua seuraamalla. Tätä kutsutaan ”itseparantumisprosessiksi”.
mesh-topologia sopii hyvin älykoteihin, sillä niissä on yleensä enemmän laitteita kuin mihin tähtitopologia oikeasti sopii.
Puutopologia
puutopologia on hyvin samankaltainen verkkotopologian kanssa ainoana todellisena erona on, että reitittimet eivät ole yhteydessä toisiinsa.
koordinaattori yhdistää kaikkiin lähellä oleviin reitittimiin ja reitittimet yhdistävät lähellä oleviin päätelaitteisiin, mutta se on yhteyksien laajuus. Reitittimet eivät yhdistä itseään toisiinsa, vaan kommunikoivat vain koordinaattorin ja päätelaitteiden kanssa.
on olemassa toinen asetustyyppi, jota kutsutaan klusteripuuverkoksi, jonka avulla reitittimet voivat muodostaa yhteyden toisiinsa, mikä laajentaa verkon kantamaa.
mitä taajuusaluetta Zigbee käyttää?
tällä hetkellä Zigbeen käyttöön on määrätty 3 taajuusaluetta.
868 MHz: n taajuusalue käyttää kanavaa 0, ja se on saatavilla vain Euroopassa ja 915 MHz: n taajuusalue käyttää kanavia 1-10 ja on saatavilla vain Australiassa ja Yhdysvalloissa.
luultavasti tutumpaa 2,4 GHz: n taajuusaluetta voi käyttää kaikkialla maailmassa ja se käyttää kanavia 11-26.
on syytä huomata, että vain yksi kanava on valittu Zigbee-verkon käyttöön, kun se ensimmäisen kerran perustetaan.
joten miksi tämä on tärkeää?
Zigbee-ja Wi-Fi-verkot ovat molemmat yleisimmin 2.4 GHz taajuusalueella ja on mahdollista häiritä toisiaan, ZigBee verkko on yleensä yksi ottaa osuma.
koska kotonasi on todennäköisesti jo Wi-Fi-verkko, tarvitaan hieman suunnittelua, kun suunnittelet käyttäväsi Zigbee-laitteita varmistaaksesi, ettet koe tätä häiriötä.
suositukseni olisi harkita sitä kanavaa, jolla Wi-Fi-verkkosi toimii, siirtämistä pois erittäin ahtaalta kanavalta 6 taajuuskaistan vähemmän ruuhkaiseen osaan, kuten 1 tai 11.
tämä on helppo muuttaa kirjautumalla reitittimen ylläpitoalueeseen, etsimällä langattomat asetukset ja yksinkertaisesti vaihtamalla valittua kanavaa. Sinun täytyy ehkä poistaa ”automaattinen kanavan valinta”, jos se on käytössä, jotta voit manuaalisesti valita haluamasi kanavan.
on myös mahdollisuus siirtyä 5 GHz: n taajuusalueelle, joka on paljon vähemmän ahdettu kuin 2,4 GHz: n taajuusalue, mutta on paljon vähemmän laitteita, jotka voivat käyttää tätä taajuusaluetta ja se vaatisi jo kaksikaistaisen reitittimen.
sen lisäksi, että koet vähemmän häiriöitä ZigBee-laitteissasi, Wi-Fi-verkkokanavan vaihtaminen voi myös johtaa siihen, että näet hieman suorituskykyä kaikkialla verkossasi.
on todennäköistä, että naapurisi ei ole vaihtanut kanavaa ja useimpien tuotteiden lähetyksessä käytetään oletuskanavaa 6, joten käytät todennäköisesti samaa. Tämä voi aiheuttaa häiriöitä teille molemmille.
on olemassa monia erilaisia langattomia skannaustyökaluja, joilla voidaan skannata kunkin kanavan toimintaa (tämä on vapaa käyttää eikä vaadi asennusta). Jos huomaat, että tietyllä kanavalla on paljon ruuhkia, tämä on vihje siitä, että kannattaa harkita uuden kanavan valitsemista verkkoon.
Zigbee
Zigbee-teknologialle on monia eri käyttötarkoituksia, joissa hyödynnetään niiden vähäistä virrankulutusta ja alhaista tiedonsiirtonopeutta.
yleisimpiä ovat kotiautomaatio, teollisuuden ohjausjärjestelmät, lääketieteellinen tiedonkeruu, savu-ja tunkeilijavaroitus sekä langattomat sensoriverkot.
ZigBee-standardin päätarkoitus on joko kerätä tietoa tai suorittaa tiettyjä valvontatehtäviä rakennuksen sisällä.
kun kyseessä on kotiautomaatio, keskellä istuu kotiautomaatio-ohjain, joka tunnetaan yleisemmin nimellä ”napa”
napa yhdistyy yhdyskäytävään, joka on yleensä Internet-reitittimesi ja joka toimii ZigBee-keskiön ja laajemman Internetin rajapintana. Sekä ohjain että yhdyskäytävä ovat yhteydessä toisiinsa on mitä voit hallita älykkään kodin laitteita melko paljon missä tahansa maailmassa.
eräitä yleisimpiä zigbeetä tukevia älykotilaitteita ovat valot, ovilukot ja kytkimet; tarkastelemme näitä myöhemmin tarkemmin.
esimerkiksi seinällä voisi olla valokytkin, joka ei ole kytketty verkkovirtaan ja toimii vain paristoilla.
kun kytket kytkimen päälle tai pois päältä, viesti lähetetään langattomasti ohjaimelle (koordinaattorille verkossa), joka välittää viestin vastaavaan hehkulamppuun kytkemään sen päälle tai pois päältä.
kuulostaa siltä, että Zigbee toimii hyvin samalla tavalla kuin Wi-Fi ja Bluetooth, joten miksi niitä ei vain käytetä sen sijaan?
Miksi Zigbee On Tärkeä?
on useita tärkeitä syitä, miksi zigbeetä käytetään tietyissä skenaarioissa, kuten edellä on kuvattu, eikä Wi-Fi: tä tai Bluetoothia.
Yksinkertaisesti sanottuna Wi-Fi tai Bluetooth eivät sovellu tilanteisiin, joissa ei tarvita kovin paljon virtaa tai dataa tai joissa verkossa on satoja laitteita.
Wi-Fi käyttää paljon virtaa korkean datanopeuden lisäksi, mikä on monessa tapauksessa vain liioittelua. Zigbee ei juuri käytä kumpaakaan.
Bluetooth pystyy tukemaan vain korkeintaan 7 laitetta verkossa, kun taas Zigbee voi tukea satoja.
verrataan Zigbeetä Wi-Fi: hen ja Bluetoothiin ja tarkastellaan sen tuomia hyötyjä. Tämä toivottavasti osoittaa, miten Zigbee sopii erittäin hyvin älykotiin.
Zigbeen edut
yksi Zigbeen käytön suurimmista eduista Wi-Fi: n tai Bluetoothin yli on se, että se kuluttaa huomattavasti vähemmän virtaa. Koska laitteet viettävät suurimman osan ajastaan virransäästötilassa, ne toimivat tyypillisesti useita vuosia ilman, että akkuja tarvitsee vaihtaa.
Zigbee-laitteet toimivat myös hyvin alhaisella datanopeudella, varsinkin kun sitä vertaa Wi-Fi: hen ja Bluetoothiin. Siinä missä Wi-Fi käyttää noin 11 Mbps ja Bluetooth 1 Mbps, Zigbee käyttää välillä 20 Kbps ja 250 Kbps. Tämä on hyvin pieni määrä tietoa, mutta se on silti riittävä Zigbeen soveltamiseksi.
jopa 250 Kbps: n nopeudella Zigbee siirtää dataa noin neljä kertaa nopeammin kuin Bluetooth ja neljäkymmentä kertaa nopeammin kuin Wi-Fi.
Zigbee-laitteet toimivat erittäin hyvin lyhyen kantaman sisällä aina 100 metriin asti, mutta tämä laajenee 300 metriin ja sen ulkopuolelle näköyhteyden kautta.
ZigBee-verkkoon liittyminen vie paljon vähemmän aikaa kuin Wi-Fi-ja Bluetooth-verkkoihin. Se kestää noin 3 sekuntia liittyä Wi-fi-verkkoon ja Bluetooth voi kestää niin kauan kuin 10! Zigbeen kytkeytyminen kestää vain 30 millisekuntia.
Zigbee tukee myös sekä pieniä että suuria verkkoja. Teoriassa yhteen Zigbee-verkkoon voisi olla kytkettynä jopa 6 500 laitetta, mutta todellisuudessa määrä on todennäköisemmin noin 240. Älykodin yhteydessä on vielä paljon laitteita.
Wi-Fi-verkot tukevat yleensä noin 32 laitetta, kun taas Bluetooth tukee paljon vähemmän noin 7.
toinen syy monien yritysten hyppäämiseen Zigbeen kyytiin on se, kuinka halpaa se on toteuttaa. Verrattuna Bluetooth-ja Wi-Fi-laitteisiin, jotka molemmat ovat hyvin monimutkaisia, Zigbee on erittäin yksinkertainen tekniikka, jota on helppo käyttää.
se on myös avoin lähdekoodi, mikä tekee siitä vieläkin halvemman sitä käyttäville yrityksille, koska niiden ei tarvitse maksaa lisenssimaksuja tai rojalteja.
Zigbee on myös erittäin varma.
se käyttää AES-salausalgoritmeja tietojen salaukseen ja todennukseen; samaa kuin mitä pankit käyttävät, joten tiedät, että se tekee hienoa työtä tietojen suojaamisessa.
kuten näette, Zigbee tarjoaa monia etuja paitsi yrityksille, jotka käyttävät teknologiaa älykotilaitteidensa valmistukseen, myös meille kuluttajille.
Zigbee on helppo ja halvempi toteuttaa, mikä tarkoittaa meille alhaisempia kustannuksia, kun tulemme ostamaan älykotilaitteita.
| Wi-Fi | Bluetooth | Zigbee | |
| datanopeus | 11 Mbps | 1 Mbps | 250 Kbps |
| aika liittyä verkkoon | 3 sekuntia | 10 Sekuntia | 30 millisekuntia |
| tuettujen laitteiden määrä | 32 | 7 | 240 |
mitkä laitteet käyttävät Zigbeetä?
kuten aiemmin artikkelissa mainitsin, Zigbee muodosti allianssin yrityksistä, jotka ovat sitoutuneet käyttämään protokollaa suunnitellessaan ja valmistaessaan tuotteitaan.
allianssissa on nyt yli 400 jäsentä ja heidän välillään he ovat valmistaneet yli 2 500 Zigbeen kanssa toimivaa yksittäistä tuotetta.
Katso Zigbee Alliance-sivustolta ja näet kaikki älykotipelin isot toimijat, kuten Samsungin SmartThings-laitteineen, Yalen, Philips Huen, Ikean, Amazon Echon, tuyan ja paljon muuta.
voit nähdä kaikki ZigBee Alliancen jäsenet täällä nähdäksesi nykyiset älykotilaitteesi ovat ZigBee-yhteensopivia.
Tässä muutamia tunnetumpia älykotilaitteita, joita saatat jo omistaa ja jotka on sertifioitu toimimaan Zigbee-protokollan kanssa:
- SmartThings Monikäyttötunnistin
- Philips Hue
- Yalen älylukot
- Amazon Echo Show
- Honeywell Home Energy Manager
- Tuya lämpötila-ja kosteustunnistin
- Ecobee Smart Termostaatti
pitäisikö Zigbeestä välittää?
kysymys, jota nyt luultavasti kysyt, on, pitäisikö sinun välittää Zigbeestä? On ehdottoman tärkeää, että kaikki älykäs koti laitteet toimivat Zigbee ja sinun pitäisi unohtaa kaikki laitteet, jotka käyttävät vain Wi-Fi?
mielestäni sinun ei tarvitse huolehtia liikaa siitä, käyttävätkö laitteesi Zigbeetä vai jotain muuta protokollaa.
elämä olisi varmasti hieman helpompaa, jos he kaikki käyttäisivät samaa protokollaa, mutta todellisuudessa se on hyvin vaikea saavuttaa, varsinkin kun on valtava määrä erilaisia laitteita, joita kaikki valmistavat eri yritykset.
jos haluat vain kaiken toimivan Alexa-tai Google-laitteen kanssa etkä halua älykeskuksen lisäkomplikaatiota, kuten useimmat meistä tekevät, pärjäät hyvin Wi-Fi-ja Zigbee-laitteiden yhdistelmällä.
jos haluat paikallisen ohjauksen, jonka mukana tulee napa, laitteet, jotka toimivat Zigbeen avulla, ovat ensisijainen vaihtoehto.