Affiliate Disclosure: ca asociat Amazon câștig din achizițiile eligibile.
Zigbee este una dintre cele mai populare alegeri de protocoale de comunicare care permit diferitelor dispozitive inteligente de acasă de la diferiți producători să lucreze între ele, dar cum funcționează exact și ce îl face atât de bun pentru peste 400 de companii să vrea să-l folosească?
Zigbee funcționează de către coordonator, situat la rădăcina rețelei Zigbee, trimiterea unui mesaj la un router care apoi trece mesajul pe un dispozitiv final cu instrucțiuni pentru a efectua o sarcină specifică. Este un standard de tehnologie fără fir care este potrivit pentru comunicațiile fără fir cu rază scurtă de acțiune.
am făcut câteva cercetări în Zigbee pentru a afla mai multe despre cum funcționează exact, unde este cel mai frecvent utilizat și beneficiile pe care le oferă față de alte protocoale wireless, cum ar fi Wi-Fi și Bluetooth. Ceea ce am găsit clarifică de ce Zigbee este folosit atât de frecvent în casele inteligente.
cum funcționează Zigbee
o rețea tipică Zigbee conține trei tipuri diferite de dispozitive: un coordonator, Routere și dispozitive finale. Aceste dispozitive funcționează cu fiecare pentru a livra mesaje și instrucțiuni de la coordonatorul central la dispozitivele finale individuale, cum ar fi un bec.
coordonatorul este cel mai capabil dispozitiv și se află la rădăcina rețelei. Există un singur coordonator pe rețea și este responsabil pentru îndeplinirea mai multor sarcini.
ei selectează un canal adecvat prin efectuarea unei scanări a canalului și găsirea celui mai potrivit cu cea mai mică cantitate de interferențe, atribuie un ID unic rețelei, alocă o adresă unică fiecărui dispozitiv din rețea și inițiază și transferă mesajele sau instrucțiunile din rețea.
routerele stau între coordonator și dispozitivele finale și sunt responsabile pentru direcționarea mesajelor între diferitele noduri.
primesc mesaje de la coordonator și apoi le stochează până când copiii lor, dispozitivele finale, sunt în măsură să le primească. Routerele pot permite, de asemenea, altor routere și dispozitive finale să se alăture rețelei; își iau această responsabilitate de la coordonator.
dispozitivele finale controlează o cantitate foarte mică de informații; suficient pentru a comunica cu nodul părinte care ar putea fi coordonatorul sau un router în funcție de tipul de rețea Zigbee.
ei merg adesea la culcare (nod standby), ceea ce face ca bateria să funcționeze dispozitive ideale ca dispozitiv final.
dispozitivele finale nu comunică direct între ele, astfel încât un bec nu vorbește direct cu altul, de exemplu.
tot traficul este mai întâi direcționat către nodul părinte, care este de obicei routerul. Routerul păstrează aceste date până când dispozitivul final receptor este în măsură să le primească fiind treaz.
dispozitivele finale sunt, de asemenea, responsabile pentru solicitarea oricăror mesaje care sunt în așteptare de la părinte.
ce este mai exact Zigbee?
termenul Zigbee se face referire la o mulțime în lumea inteligentă a casei, fiind anunțat pe ambalajul multor dispozitive inteligente pentru casă, dar ce este exact?
Zigbee este un standard de tehnologie fără fir care a fost proiectat special pentru comunicații fără fir cu rază scurtă de acțiune.
este un standard open-source care a fost dezvoltat de o companie cunoscută sub numele de Zigbee Alliance formată în 2002 și acum este formată din sute de companii din întreaga lume.
s-ar putea să vă întrebați: De ce avem nevoie de încă un standard de comunicații fără fir cu rază scurtă de acțiune atunci când avem deja Wi-Fi și Bluetooth?
Zigbee este construit special pentru rețele de control și senzori în care anumite dispozitive sunt monitorizate, iar altele controlate. Wi-Fi și Bluetooth nu sunt destul de potrivite pentru acest tip de configurare.
Zigbee a fost răspunsul la o nevoie pe care mulți au avut-o. Acesta oferă o soluție low-cost pentru dispozitive cu putere redusă, cu o rată de date scăzută și funcționează pe o rază scurtă de acțiune.
este cel mai frecvent utilizat standard în IoT (Internet of Things). IoT se referă pur și simplu la miliardele de dispozitive fizice din întreaga lume care sunt conectate la Internet și colectează și partajează date.
când te gândești la asta în acest fel, este clar să vezi cât de popular este Zigbee ca standard de comunicații fără fir și nu doar în spațiul inteligent al casei.
diferite tipuri de rețele Zigbee
există trei tipuri principale de topologii de rețea Zigbee; stea, plasă și copac. O topologie se referă pur și simplu la aspectul și dispunerea diferitelor elemente dintr-o rețea de comunicații.
topologia stelelor
topologia stelelor este atât cel mai simplu, cât și cel mai puțin costisitor tip de Zigbee de implementat. Acestea nu constau din Routere și toate dispozitivele finale comunică direct cu coordonatorul.
cea mai mare problemă cu această configurare este că, dacă coordonatorul eșuează, întreaga rețea se va prăbuși și niciunul dintre dispozitivele finale nu va funcționa, având în vedere că nu există nimeni acolo care să le dea instrucțiunile.
rețelele stelare sunt, de asemenea, limitate de gama coordonatorului în sine și, prin urmare, sunt potrivite doar pentru cele mai mici rețele care constau doar din câteva dispozitive.
topologie Mesh
în topologia mesh, fiecare nod este conectat la un nod vecin, cu excepția dispozitivelor finale care sunt conectate numai cu părintele lor, un router.
coordonatorul se conectează la routerele din apropiere, care apoi se conectează la celelalte routere cele mai apropiate de ele. Deci, unele routere se pot conecta la coordonator și la un alt router, în timp ce altele pot fi conectate la trei sau patru routere diferite, în funcție de dimensiunea rețelei.
când un dispozitiv dorește să comunice cu altul, mesajul sare de la un dispozitiv la altul, luând cea mai scurtă rută posibilă, până când ajunge la destinație.
în cazul în care un anumit nod eșuează, rețeaua va continua să funcționeze, deoarece mesajul poate fi pur și simplu redirecționat urmând o altă cale. Acesta este denumit „procesul de auto-vindecare”.
topologia ochiurilor de plasă este potrivită pentru casele inteligente, deoarece acestea vor avea de obicei mai multe dispozitive decât este potrivită o topologie stelară.
topologia arborelui
topologia arborelui este foarte asemănătoare cu topologia ochiului de plasă, singura diferență reală fiind că routerele nu sunt interconectate.
coordonatorul se conectează la toate routerele din apropiere, iar routerele se conectează la dispozitivele finale din apropiere, dar aceasta este amploarea conexiunilor. Routerele nu se asociază între ele și comunică doar cu coordonatorul și dispozitivele finale.
există un alt tip de configurare, care este menționată ca o rețea copac cluster care permite routere pentru a conecta unele cu altele, care se extinde pe gama de rețea.
ce bandă de frecvență folosește Zigbee?
în prezent, există 3 benzi de frecvență care sunt atribuite Zigbee pentru a utiliza.
banda de 868 MHz utilizează canalul 0 și este disponibilă numai în Europa, iar banda de 915 MHz utilizează canalele de la 1 la 10 și este disponibilă numai în Australia și SUA.
banda de frecvență de 2,4 GHz cu care probabil sunteți mai familiarizați poate fi utilizată în întreaga lume și folosește canalele 11 până la 26.
este demn de remarcat faptul că numai un canal este selectat pentru rețeaua Zigbee pentru a utiliza atunci când este stabilit pentru prima dată.
deci, de ce este important acest lucru?
rețelele Zigbee și Wi-Fi există cel mai frecvent în cadrul 2.Bandă de 4 GHz și au potențialul de a interfera unul cu celălalt, rețeaua Zigbee fiind de obicei cea care a lovit.
deoarece este posibil să aveți deja o rețea Wi-Fi în casa dvs., este nevoie de un pic de planificare atunci când intenționați să utilizați dispozitivele Zigbee pentru a vă asigura că nu experimentați această interferență.
recomandarea mea ar fi să luați în considerare schimbarea canalului pe care funcționează rețeaua Wi-Fi, îndepărtându-vă de canalul 6 foarte aglomerat într-o parte mai puțin aglomerată a benzii de frecvență, cum ar fi 1 sau 11.
acest lucru se schimbă cu ușurință conectându-vă la zona de administrare a routerului, găsind setările wireless și schimbând pur și simplu canalul selectat. Poate fi necesar să dezactivați „selectarea automată a canalelor” dacă este activată, astfel încât să puteți selecta manual canalul preferat.
există, de asemenea, opțiunea de a trece la banda de 5 GHz, care este mult mai puțin aglomerată decât banda de 2,4 GHz, dar există mult mai puține dispozitive care pot utiliza această bandă și ar necesita să aveți deja un router dual-band.
pe lângă faptul că vă confruntați cu mai puține interferențe pe dispozitivele Zigbee, schimbarea canalului de rețea Wi-Fi poate duce, de asemenea, la o creștere a performanței în întreaga rețea.
șansele sunt ca vecinul dvs. să nu-și fi schimbat canalul și, cu majoritatea produselor expediate folosind un canal implicit de 6, probabil că utilizați același lucru. Acest lucru ar putea provoca interferențe pentru amândoi.
există multe instrumente de scanare wireless diferite care pot fi utilizate pentru a scana activitatea pe fiecare canal (acesta este gratuit și nu necesită instalare). Dacă descoperiți că există o mulțime de congestii pe un anumit canal, acesta este un indiciu că ar trebui să luați în considerare alegerea unui nou canal pentru rețeaua dvs.
cele mai frecvente utilizări pentru Zigbee
există multe utilizări diferite pentru tehnologia Zigbee care utilizează consumul redus de energie și rata scăzută de transfer de date.
cele mai frecvente sunt automatizarea locuinței, sistemele de control industrial, colectarea datelor medicale, avertizarea împotriva fumului și a intrușilor și rețelele de senzori fără fir.
scopul principal al standardului Zigbee este fie de a colecta informații, fie de a efectua anumite sarcini de control în cadrul unei clădiri.
în cazul automatizării la domiciliu, în centru se află un controler de automatizare la domiciliu care este mai cunoscut sub numele de „hub”
hub-ul se conectează cu un gateway, care este de obicei routerul dvs. de Internet și este interfața dintre hub-ul Zigbee și Internetul mai larg. Atât controlerul, cât și gateway-ul sunt conectate între ele este ceea ce vă permite să controlați dispozitivele inteligente de acasă de aproape oriunde vă aflați în lume.
unele dintre cele mai comune dispozitive inteligente de acasă care acceptă Zigbee includ lumini, încuietori pentru uși și întrerupătoare; vom arunca o privire mai atentă asupra acestora mai târziu.
de exemplu, pe perete, puteți avea un întrerupător de lumină care nu este conectat la rețeaua de alimentare cu energie electrică și funcționează numai pe baterii.
când porniți sau opriți comutatorul, un mesaj este trimis fără fir către controler (coordonatorul din rețea), care apoi transmite mesajul către becul corespunzător pentru a-l porni sau opri.
se pare că Zigbee funcționează într-un mod foarte similar cu Wi-Fi și Bluetooth, deci de ce nu sunt folosite doar în schimb?
De Ce Este Zigbee Important?
există mai multe motive importante pentru care Zigbee este utilizat în anumite scenarii precum cele descrise mai sus și nu Wi-Fi sau Bluetooth.
mai simplu spus, nici Wi-Fi sau Bluetooth nu sunt potrivite în situațiile în care nu este nevoie de prea multă energie și nici de date sau unde sunt sute de dispozitive în rețea.
Wi-Fi utilizează o mulțime de putere în plus față de o rată ridicată de date, care este doar overkill într-o mulțime de cazuri. Zigbee nu folosește prea multe.
Bluetooth este capabil să suporte până la 7 dispozitive într-o rețea, în timp ce Zigbee poate suporta sute.
să comparăm Zigbee cu Wi-Fi și Bluetooth și să analizăm beneficiile pe care le aduce. Acest lucru va arăta, sperăm, cum Zigbee este foarte potrivit pentru o casă inteligentă.
beneficiile Zigbee
unul dintre avantajele majore ale utilizării Zigbee prin Wi-Fi sau Bluetooth este că consumă considerabil mai puțină energie. Având în vedere că dispozitivele își petrec majoritatea timpului într-un mod de economisire a energiei, acestea vor funcționa de obicei câțiva ani fără ca bateriile să fie schimbate.
dispozitivele Zigbee funcționează, de asemenea, folosind o rată de date foarte scăzută, mai ales atunci când o comparați cu Wi-Fi și Bluetooth. În timp ce Wi-Fi utilizează în jur de 11 Mbps și Bluetooth utilizează 1 Mbps, Zigbee utilizează între 20 Kbps și 250 Kbps. Aceasta este o cantitate foarte mică de date, dar este încă suficientă pentru aplicarea Zigbee.
chiar și la 250 Kbps, Zigbee transferă date de aproximativ patru ori mai rapid decât Bluetooth și de patruzeci de ori mai rapid decât Wi-Fi.
dispozitivele Zigbee funcționează foarte bine la distanță scurtă în interior până la 100 de metri, dar acest lucru se extinde la 300 de metri și dincolo de exterior printr-o linie de vedere.
timpul necesar pentru a vă alătura unei rețele Zigbee este, de asemenea, mult mai mic pentru rețelele Wi-Fi și Bluetooth. Este nevoie de aproximativ 3 secunde pentru a vă alătura unei rețele Wi-Fi, iar Bluetooth poate dura până la 10! Zigbee durează doar 30 de milisecunde pentru a se conecta.
Zigbee acceptă, de asemenea, atât rețele mici, cât și mari. Teoretic, ai putea avea până la 6.500 de dispozitive conectate la o singură rețea Zigbee, dar în realitate, este mai probabil să fie în jur de 240. Aceasta este încă o mulțime de dispozitive în contextul unei case inteligente.
rețelele Wi-Fi acceptă în general aproximativ 32 de dispozitive, în timp ce Bluetooth acceptă mult mai puțin la aproximativ 7.
un alt motiv pentru care multe companii SAR la bord cu Zigbee este legat de cât de ieftin este să implementezi. În comparație cu Bluetooth și Wi-Fi, ambele fiind foarte complexe, Zigbee este o tehnologie foarte simplă, ușor de utilizat.
este, de asemenea, open-source, ceea ce îl face și mai ieftin pentru companiile care îl folosesc, deoarece nu trebuie să plătească taxe de licență sau să plătească redevențe.
Zigbee este, de asemenea, foarte sigur.
folosește algoritmi criptografici AES pentru criptarea și autentificarea datelor; la fel ca ceea ce este folosit de bănci, deci știți că face o treabă excelentă la protejarea datelor.
după cum puteți vedea, există multe beneficii pe care Zigbee le oferă nu doar companiilor care utilizează tehnologia pentru a-și face dispozitivele inteligente pentru casă, ci și pentru noi, în calitate de consumator.
Zigbee a fi ușor și mai ieftin de implementat înseamnă costuri mai mici pentru noi atunci când venim să achiziționăm echipamentul nostru inteligent pentru casă.
| Wi-Fi | Bluetooth | Zigbee | |
| rata de date | 11 Mbps | 1 Mbps | 250 Kbps |
| timp să se alăture rețelei | 3 secunde | 10 secunde | 30 milisecunde |
| Numărul de dispozitive acceptate | 32 | 7 | 240 |
ce dispozitive folosesc Zigbee?
după cum am menționat mai devreme în articol, Zigbee a format o alianță de companii care s-au înscris pentru a utiliza protocolul atunci când își proiectează și fabrică produsele.
Alianța a fost acum peste 400 de membri și între ei, au produs peste 2.500 de produse individuale care lucrează cu Zigbee.
Uită-te pe site-ul Zigbee Alliance și vei vedea toți jucătorii mari din jocul smart home, cum ar fi Samsung cu linia lor de dispozitive SmartThings, Yale, Philips Hue, IKEA, Amazon Echo, Tuya și multe altele.
puteți vedea toți membrii Alianței Zigbee aici pentru a vedea că dispozitivele dvs. inteligente existente sunt compatibile cu Zigbee.
iată câteva dintre cele mai cunoscute dispozitive inteligente de acasă pe care le puteți deține deja, care au fost certificate pentru a lucra cu Protocolul Zigbee:
- SmartThings senzor multifuncțional
- Philips Hue
- Yale smart locks
- Amazon Echo Show
- Honeywell Home Energy Manager
- Tuya senzor de temperatură și umiditate
- Ecobee Smart termostat
ar trebui să vă pese de Zigbee?
întrebarea pe care probabil o întrebați acum este dacă ar trebui să vă pese de Zigbee? Este absolut esențial ca toate dispozitivele dvs. inteligente de acasă să funcționeze cu Zigbee și ar trebui să uitați totul despre orice dispozitive care utilizează numai Wi-Fi?
nu cred că trebuie să vă faceți griji prea mult dacă dispozitivele dvs. utilizează Zigbee sau un protocol diferit.
cu siguranță ar face viața un pic mai ușoară dacă toți ar folosi același protocol, dar, în realitate, acest lucru este foarte dificil de realizat, în special cu numărul masiv de dispozitive diferite care sunt produse de companii diferite.
dacă doriți doar ca totul să funcționeze cu un dispozitiv Alexa sau Google și nu doriți complicația suplimentară a unui hub inteligent, la fel ca majoritatea dintre noi, veți fi bine folosind o combinație de dispozitive Wi-Fi și Zigbee.
dacă doriți controlul local care vine cu un hub, dispozitivele care funcționează folosind Zigbee vor fi opțiunea preferată.