Affiliate Disclosure: Mint egy Amazon társult Keresek minősítő vásárlások.
a Zigbee az egyik legnépszerűbb kommunikációs protokollválasztás, amely lehetővé teszi a különböző gyártók különböző intelligens otthoni eszközeinek együttműködését, de pontosan hogyan működik, és mi teszi olyan jó, ha több mint 400 vállalat szeretné használni?
a ZigBee a koordinátor által működik, amely a ZigBee hálózat gyökerében található, üzenetet küld egy útválasztónak, amely aztán továbbítja az üzenetet egy végberendezésnek, utasításokkal egy adott feladat végrehajtására. Ez egy vezeték nélküli technológiai szabvány, amely jól alkalmazható rövid hatótávolságú vezeték nélküli kommunikációhoz.
néhány kutatást végeztem a Zigbee-ről, hogy többet megtudjak arról, hogy pontosan hogyan működik, hol használják leggyakrabban, és milyen előnyöket kínál más vezeték nélküli protokollokkal, mint a Wi-Fi és a Bluetooth. Amit találtam, világossá teszi, hogy miért használják a Zigbee-t olyan gyakran az intelligens otthonokban.
hogyan működik a Zigbee?
egy tipikus ZigBee hálózat három különböző típusú eszközt tartalmaz: koordinátort, útválasztókat és végberendezéseket. Ezek az eszközök mindegyikkel együtt működnek, hogy üzeneteket és utasításokat továbbítsanak a központi koordinátortól az egyes végberendezésekhez, például egy izzóhoz.
a koordinátor a legalkalmasabb eszköz, amely a hálózat gyökerében helyezkedik el. Hálózatonként csak egy koordinátor van, aki több feladat elvégzéséért felel.
kiválasztják a megfelelő csatornát egy csatornakeresés elvégzésével, és megtalálják a legmegfelelőbbet a legkevesebb interferenciával, egyedi azonosítót rendelnek a hálózathoz, egyedi címet rendelnek a hálózaton belüli minden eszközhöz, és kezdeményezik és továbbítják az üzeneteket vagy utasításokat a hálózaton belül.
az útválasztók a koordinátor és a végberendezések között ülnek, és felelősek az üzenetek különböző csomópontok közötti továbbításáért.
üzeneteket kapnak a koordinátortól, majd addig tárolják őket, amíg gyermekeik, a végberendezések nem lesznek képesek fogadni őket. A routerek más Routerek és végberendezések számára is lehetővé teszik a hálózathoz való csatlakozást; ezt a felelősséget leveszik a koordinátorról.
a végberendezések nagyon kis mennyiségű információt vezérelnek; éppen annyira, hogy kommunikáljanak a szülő csomóponttal, amely lehet a koordinátor vagy a router a Zigbee hálózat típusától függően.
gyakran alszanak (készenléti csomópont), ami az akkumulátorral működő eszközöket ideálissá teszi végberendezésként.
a végberendezések nem kommunikálnak közvetlenül egymással, így például az egyik izzó nem beszél közvetlenül a másikkal.
minden forgalmat először a szülő csomópontra irányítanak, amely általában az útválasztó. Az útválasztó addig tartja ezeket az adatokat, amíg a fogadó végeszköz ébren van.
a végberendezések felelősek a szülőtől függőben lévő üzenetek kéréséért is.
mi is pontosan a Zigbee?
a ZigBee kifejezésre sokat hivatkoznak az intelligens otthon világában, mivel sok különböző intelligens otthoni eszköz csomagolásán hirdetik, de mi is ez pontosan?
a Zigbee egy vezeték nélküli technológiai szabvány, amelyet kifejezetten a rövid hatótávolságú vezeték nélküli kommunikációhoz terveztek.
ez egy nyílt forráskódú szabvány, amelyet egy 2002-ben alapított Zigbee Alliance néven ismert vállalat fejlesztett ki, és ma már több száz vállalatból áll szerte a világon.
lehet, hogy kérdezed: Miért van szükségünk még egy rövid hatótávolságú vezeték nélküli kommunikációs szabványra, amikor már van Wi-Fi és Bluetooth?
a Zigbee kifejezetten olyan vezérlő-és szenzorhálózatokhoz készült, ahol bizonyos eszközöket megfigyelnek, másokat pedig vezérelnek. A Wi-Fi és a Bluetooth nem elég alkalmas az ilyen típusú beállításokra.
ZigBee volt a válasz, hogy szükség van, hogy sok volt. Alacsony költségű megoldást kínál alacsony fogyasztású, alacsony adatátviteli sebességű eszközökhöz, és rövid hatótávolságon keresztül működik.
ez az IoT (tárgyak internete) leggyakrabban használt szabványa. Az IoT egyszerűen arra a szó szerinti milliárd fizikai eszközre utal, amelyek világszerte csatlakoznak az internethez, és adatokat gyűjtenek és osztanak meg.
ha így gondolunk rá, egyértelmű, hogy mennyire népszerű a ZigBee vezeték nélküli kommunikációs szabványként, és nem csak az intelligens otthoni térben.
a Zigbee hálózatok különböző típusai
a ZigBee hálózati topológiáknak három fő típusa van: csillag, háló és fa. A topológia egyszerűen a kommunikációs hálózaton belüli különböző elemek elrendezésére és elrendezésére utal.
csillag topológia
a csillag topológia a ZigBee legegyszerűbb és legolcsóbb típusa. Nem tartalmaznak routereket, és az összes végberendezés közvetlenül kommunikál a koordinátorral.
a legnagyobb probléma ezzel a beállítással az, hogy ha a koordinátor meghibásodik, az egész hálózat összeomlik, és egyik végberendezés sem fog működni, mivel nincs ott senki, aki megadja nekik az utasításokat.
a Csillaghálózatokat maga a koordinátor is korlátozza, ezért valóban csak a legkisebb hálózatokhoz alkalmasak, amelyek csak néhány eszközből állnak.
Mesh topológia
a mesh topológiában minden csomópont egy szomszédos csomóponthoz van csatlakoztatva, kivéve azokat a végberendezéseket, amelyek csak a szülőjükhöz, egy útválasztóhoz kapcsolódnak.
a koordinátor csatlakozik a közeli útválasztókhoz, akik ezután csatlakoznak a hozzájuk legközelebb eső többi útválasztóhoz. Tehát egyes útválasztók csatlakozhatnak a koordinátorhoz és egy másik útválasztóhoz, míg mások a hálózat méretétől függően három vagy négy különböző útválasztóhoz csatlakozhatnak.
amikor az egyik eszköz kommunikálni akar a másikkal, az üzenet az egyik eszközről a másikra ugrik, a lehető legrövidebb úton haladva, amíg el nem éri a rendeltetési helyét.
ha egy adott csomópont meghibásodik, a hálózat továbbra is működni fog, mivel az üzenet egyszerűen átirányítható egy másik útvonal követésével. Ezt nevezik “öngyógyító folyamatnak”.
a hálós topológia jól alkalmazható intelligens otthonokhoz, mivel általában több eszközzel rendelkeznek, mint amennyire egy csillag topológia valóban alkalmas.
fa topológia
a fa topológia nagyon hasonlít a háló topológiájához, azzal az egyetlen valódi különbséggel, hogy az útválasztók nincsenek összekapcsolva.
a koordinátor csatlakozik az összes közeli útválasztóhoz, a routerek pedig a közeli végberendezésekhez, de ez a kapcsolatok mértéke. A routerek nem társulnak egymással, csak a koordinátorral és a végberendezésekkel kommunikálnak.
van egy másik típusú beállítás, amelyet fürtfa-hálózatnak neveznek, amely lehetővé teszi az útválasztók közötti kapcsolatot, amely kibővíti a hálózat hatókörét.
melyik frekvenciasávot használja a Zigbee?
Jelenleg 3 frekvenciasáv van hozzárendelve a Zigbee használatához.
a 868 MHz-es sáv a 0.csatornát használja, és csak Európában, a 915 MHz-es sáv pedig az 1-10. csatornát használja, és csak Ausztráliában és az Egyesült Államokban érhető el.
a 2,4 GHz-es frekvenciasáv, amelyet valószínűleg jobban ismer, az egész világon használható, és a 11-től a 26-ig terjedő csatornákat használja.
érdemes megjegyezni, hogy a Zigbee hálózatnak csak egy csatornája van kiválasztva az első létrehozásakor.
miért fontos ez?
a ZigBee és a Wi-Fi hálózatok leggyakrabban a 2-en belül léteznek.4 GHz-es sáv, és képesek zavarni egymást, a Zigbee hálózat általában az, aki a találatot veszi.
mivel valószínűleg már rendelkezik Wi-Fi hálózattal otthonában, egy kis tervezésre van szükség, amikor a Zigbee eszközök használatát tervezi, hogy megbizonyosodjon arról, hogy nem tapasztalja ezt az interferenciát.
javaslatom az lenne, hogy fontolja meg annak a csatornának a megváltoztatását, amelyen a Wi-Fi-hálózat működik, elmozdulva a nagyon zsúfolt 6-os csatornától a frekvenciasáv kevésbé túlterhelt részéhez, például az 1-hez vagy a 11-hez.
ez könnyen megváltoztatható, ha bejelentkezik az útválasztó adminisztrációs területére, megtalálja a vezeték nélküli beállításokat, és egyszerűen megváltoztatja a kiválasztott csatornát. Lehet, hogy le kell tiltania az “automatikus csatornaválasztást”, ha engedélyezve van, így manuálisan kiválaszthatja a kívánt csatornát.
lehetőség van az 5 GHz-es sávra való áttérésre is, amely sokkal kevésbé zsúfolt, mint a 2,4 GHz-es sáv, de sokkal kevesebb eszköz tudja használni ezt a sávot, és ehhez már rendelkeznie kell kétsávos útválasztóval.
amellett, hogy kevesebb interferenciát tapasztal a Zigbee készülékein, a Wi-Fi hálózati csatorna megváltoztatása azt is eredményezheti, hogy egy kis teljesítménynövekedést tapasztal a hálózaton.
valószínű, hogy a szomszédod nem változtatta meg a csatornáját, és a legtöbb termék alapértelmezett 6-os csatornáját használva több mint valószínű, hogy ugyanazt használja. Ez interferenciát okozhat mindkettőjüknek.
számos különböző vezeték nélküli szkennelő eszköz használható az egyes csatornák tevékenységének szkennelésére (ez szabadon használható és nem igényel telepítést). Ha úgy találja, hogy egy adott csatornán sok a torlódás, ez arra utal, hogy fontolóra kell vennie egy új csatorna kiválasztását a hálózatához.
a Zigbee leggyakoribb felhasználási módjai
a Zigbee technológiának számos különböző felhasználási módja van, amelyek alacsony energiafelhasználást és alacsony adatátviteli sebességet használnak.
a leggyakoribbak az otthoni automatizálás, az ipari vezérlőrendszerek, az orvosi adatgyűjtés, a füst és a behatolók figyelmeztetése, valamint a vezeték nélküli érzékelő hálózatok.
a ZigBee szabvány fő célja, hogy információkat gyűjtsön, vagy bizonyos vezérlési feladatokat hajtson végre egy épületen belül.
az otthoni automatizálás esetében a központban egy otthoni automatizálási vezérlő található, amely közismertebb nevén “hub”
a hub egy átjáróval csatlakozik, amely általában az internetes útválasztó, és a ZigBee hub és a szélesebb Internet közötti interfész. Mind a vezérlő, mind az átjáró összekapcsolása lehetővé teszi az intelligens otthoni eszközök vezérlését nagyjából bárhol a világon.
a ZigBee-t támogató leggyakoribb intelligens otthoni eszközök közé tartoznak a lámpák, az ajtózárak és a kapcsolók; ezeket később közelebbről megvizsgáljuk.
például a falon lehet egy villanykapcsoló, amely nincs csatlakoztatva a hálózati áramellátáshoz, és csak akkumulátorokkal működik.
a kapcsoló be-vagy kikapcsolásakor a rendszer vezeték nélkül üzenetet küld a vezérlőnek (a hálózaton belüli koordinátornak), amely továbbítja az üzenetet a megfelelő izzónak, hogy be-vagy kikapcsolja.
úgy hangzik, hogy a Zigbee nagyon hasonló módon működik, mint a Wi-Fi és a Bluetooth, miért nem használják inkább őket?
Miért Fontos A Zigbee?
számos fontos oka van annak, hogy a Zigbee-t bizonyos, a fent leírtakhoz hasonló esetekben használják, nem pedig a Wi-Fi-t vagy a Bluetooth-ot.
egyszerűen fogalmazva: sem a Wi-Fi, sem a Bluetooth nem alkalmas olyan helyzetekben, ahol nincs szükség túl sok energiára vagy adatra, vagy ahol több száz eszköz van a hálózaton.
a Wi-Fi sok energiát használ a magas adatátviteli sebesség mellett, ami sok esetben csak túlzás. Zigbee egyikből sem használ túl sokat.
a Bluetooth csak 7 eszközt képes támogatni egy hálózatban, míg a Zigbee több százat képes támogatni.
hasonlítsuk össze a Zigbee-t a Wi-Fi-vel és a Bluetooth-szal, és nézzük meg, milyen előnyökkel jár. Ez remélhetőleg megmutatja, hogy a Zigbee mennyire alkalmas intelligens otthonra.
a Zigbee előnyei
a Zigbee Wi-Fi vagy Bluetooth feletti használatának egyik fő előnye, hogy lényegesen kevesebb energiát fogyaszt. Tekintettel arra, hogy az eszközök idejük nagy részét energiatakarékos üzemmódban töltik, általában több évig működnek anélkül, hogy az elemeket cserélni kellene.
a Zigbee eszközök nagyon alacsony adatátviteli sebességgel is működnek, különösen, ha összehasonlítjuk a Wi-Fi-vel és a Bluetooth-szal. Míg a Wi-Fi körülbelül 11 Mbps-ot, a Bluetooth pedig 1 Mbps-ot használ, addig a Zigbee 20-250 Kbps-ot használ. Ez egy nagyon kis mennyiségű adat, de még mindig elegendő a Zigbee alkalmazásához.
a Zigbee még 250 Kbps sebességgel is négyszer gyorsabban továbbítja az adatokat, mint a Bluetooth, és negyvenszer gyorsabb, mint a Wi-Fi.
a Zigbee készülékek nagyon jól működnek rövid hatótávolságon belül, akár 100 méterig is, de ez a látóhatáron keresztül 300 méterre terjed ki a szabadban.
a Zigbee hálózathoz való csatlakozáshoz szükséges idő sokkal kevesebb a Wi-Fi és a Bluetooth hálózatokhoz. Körülbelül 3 másodpercet vesz igénybe a Wi-fi hálózathoz való csatlakozás, a Bluetooth pedig akár 10-et is igénybe vehet! A ZigBee mindössze 30 milliszekundumot vesz igénybe a csatlakozáshoz.
a Zigbee támogatja mind a kis, mind a nagy hálózatokat. Elméletileg akár 6500 eszköz is csatlakoztatható egyetlen Zigbee hálózathoz, de a valóságban ez inkább 240 körül van. Ez még mindig sok eszköz az intelligens otthon összefüggésében.
a Wi-Fi hálózatok általában körülbelül 32 eszközt támogatnak, míg a Bluetooth sokkal kevesebbet támogat 7 körül.
egy másik oka annak, hogy sok vállalat a ZigBee fedélzetére ugrik, az, hogy mennyire olcsó megvalósítani. Összehasonlítva a Bluetooth és a Wi-Fi, mindkettő nagyon összetett, Zigbee egy nagyon egyszerű technológia, amely könnyen használható.
nyílt forráskódú is, így még olcsóbb az azt használó vállalatok számára, mivel nem kell licencdíjat vagy jogdíjat fizetniük.
a Zigbee szintén nagyon biztonságos.
AES kriptográfiai algoritmusokat használ az adatok titkosításához és hitelesítéséhez; ugyanaz, mint amit a bankok használnak, így tudod, hogy nagyszerű munkát végez az adatok védelmében.
mint látható, számos előnye van annak, hogy a Zigbee nemcsak a technológiát használó vállalatok számára nyújt intelligens otthoni eszközöket, hanem nekünk, fogyasztóknak is.
a Zigbee könnyű és olcsóbb megvalósítása alacsonyabb költségeket jelent számunkra, amikor intelligens otthoni felszerelésünket vásároljuk.
| Wi-Fi | Bluetooth | Zigbee | |
| adatátviteli sebesség | 11 Mbps | 1 Mbps | 250 Kbps |
| a hálózathoz való csatlakozás ideje | 3 másodperc | 10 másodperc | 30 milliszekundum |
| támogatott eszközök száma | 32 | 7 | 240 |
milyen eszközök használják a Zigbee-t?
mint korábban említettem a cikkben, a Zigbee szövetséget hozott létre olyan vállalatokból, amelyek aláírták a protokoll használatát termékeik tervezésekor és gyártásakor.
a Szövetségnek már több mint 400 tagja van, és közöttük több mint 2500 egyedi terméket gyártottak, amelyek a Zigbee-vel működnek együtt.
nézd meg a ZigBee Alliance oldalon, és látni fogja az összes nagy játékosok az intelligens otthon játék, mint a Samsung a SmartThings vonal eszközök, Yale, Philips Hue, IKEA, Amazon Echo, Tuya, és még sok más.
itt láthatja a Zigbee Alliance összes tagját, hogy lássa, a meglévő intelligens otthoni eszközök kompatibilisek-e a Zigbee-vel.
Íme néhány a jól ismert intelligens otthoni eszközök közül, amelyek már rendelkeznek a Zigbee protokollal való együttműködésre:
- SmartThings többcélú érzékelő
- Philips Hue
- Yale intelligens zárak
- Amazon Echo Show
- Honeywell Home Energy Manager
- Tuya hőmérséklet és páratartalom érzékelő
- Ecobee intelligens termosztát
érdekel a Zigbee?
valószínűleg most felteszi a kérdést, hogy törődnie kell-e a Zigbee-vel? Teljesen kritikus, hogy az összes intelligens otthoni eszköz működjön a Zigbee-vel, és el kell felejtenie minden olyan eszközt, amely csak Wi-Fi-t használ?
nem hiszem, hogy túl sokat kell aggódnia amiatt, hogy készülékei Zigbee-t vagy más protokollt használnak-e.
minden bizonnyal megkönnyítené az életet, ha mindannyian ugyanazt a protokollt használnák, de a valóságban ezt nagyon nehéz elérni, különösen a különféle eszközök hatalmas számával, amelyeket mind különböző vállalatok gyártanak.
ha csak azt szeretné, hogy minden működjön egy Alexa vagy Google eszközzel, és nem akarja az intelligens hub további komplikációját, mint a legtöbbünk, akkor a Wi-Fi és a Zigbee eszközök kombinációját használhatja.
ha azt szeretné, hogy a helyi vezérlő, hogy jön, amelynek hub, eszközök működnek a Zigbee lesz a preferált lehetőség.