ZigBee устройства: блок подсветки, сенсор, выключатель, реле, диммер

Описание технологии

ZigBee — это технология, предназначенная для построения распределенных, самоорганизующихся беспроводных сетей с низким энергопотреблением.

Существует множество беспроводных технологий со своими ноу-хау и эксклюзивностью. Например:

1. Wi-Fi: разработан для замены проводного интерфейса Ethernet. Wi-Fi предлагает довольно высокие скорости обмена данными, но не позволяет использовать узлы, работающие от источников питания малой мощности в течение длительного времени из-за значительного энергопотребления.
2. Bluetooth: Начиная с версии 4.0, эта технология стала широко использоваться разработчиками носимых электронных устройств, поскольку энергопотребление снизилось в несколько раз по сравнению с предыдущими стандартами. Технология хороша, но для такой задачи, как прикрытие устройств, расположенных на расстоянии нескольких комнат и зданий, она не подходит из-за топологии звезды».
3. ZigBee — это специально разработанная технология с ячеистой топологией, которая позволяет создавать надежные распределенные сети из основных датчиков и устройств с низкоскоростной передачей информации. Zigby реализует работу узлов, поддерживающих пересылку, самовосстановление. Добавлены мобильные и своеобразные «спящие» узлы. Используемая скорость передачи данных составляет 40 кбит / с, а в режиме ретрансляции — 5-25 кбит / с.

3 лучших Zigbee Hub

1) Wink Hub 2

Этот новый и переработанный домашний концентратор от Wink полностью поддерживает Zigbee, и вы также можете воспользоваться преимуществами других важных протоколов Z-Wave через Bluetooth и многое другое.

В то время как первая итерация позволяла использовать только 2,4 ГГц, эта обновленная модель добавляет 5 ГГц вместе с возможностью подключения к сети Ethernet, что делает ее еще более гибкой, чем когда-либо. Эта дополнительная опция поможет вам избежать некоторых перегрузок, которые могут испортить частоту 2,4 ГГц.

Втулка размером всего 7 x 7 x 1 дюйм меньше и тоньше, чем когда-либо, поэтому вы не испортите чистые линии своего дома неприглядным куском пластика.

Вы можете подключить 530 устройств к Hub 2, и с автоматическим обнаружением и хорошо управляемой настройкой вы сразу будете готовы к работе.

Для гибкого домашнего концентратора, который позволяет вам использовать устройства Zigbee, не ограничиваясь ими, Wink Hub 2 может быть не самым дешевым шлюзом на рынке, но, безусловно, одним из лучших.

Преимущества

• Получите полную поддержку Zigbee, а также Z-Wave, Bluetooth LE и Lutron Clear Connect, чтобы вы могли управлять устройствами от разных производителей, даже если они говорят на разных языках.
• Управляйте всеми совместимыми устройствами в вашем доме из одного адаптивного приложения
• Это работает как с Alexa, так и с Google Assistant, если у вас включено устройство для голосового управления.

2) Samsung Smart Things Hub (третье поколение)

Мощная экосистема SmartThings от Samsung не нуждается в представлении, гордостью является исключительный концентратор.

Персонализация не может быть намного проще. От беспроводного подключения до мастера настройки и процесса обнаружения у вас не должно возникнуть никаких проблем, даже если вы не самый большой дьявол в технологиях. Вам понадобится обновленное приложение Connect для настройки, но вы можете вернуться к исходному приложению SmartThings Classic, когда включите все цилиндры, если хотите.

Этот концентратор также обратно совместим со старыми датчиками и розетками, поэтому не беспокойтесь о том, что устаревшие устройства останутся позади.

Автоматизация лежит в основе любого успешного умного дома, и вы можете легко обучить этот умный центр различным процедурам, чтобы постоянно избавляться от утомительной повседневной работы устройств мониторинга. Позвольте SmartThings позаботиться о бизнесе и сохранить все в фоновом режиме с минимальным вмешательством пользователя.

Этот концентратор SmartThings третьего поколения — фантастический выбор, если в вашем доме есть устройства, которые используют больше, чем Zigbee. И давайте посмотрим правде в глаза, а кто нет?

Преимущества

• Непревзойденное соотношение цены и качества от бренда, которому можно доверять
• Отличная совместимость с широким спектром устройств и устройств, а также с впечатляющими супругами SmartThings.
• Настройка беспроводной сети позволяет обойти соединение Ethernet и разместить концентратор в любом месте дома.

Краткий обзор Zigbee

Теперь у нас есть большая часть технических деталей — и мы надеемся, что вы не спите! — мы дадим вам краткий обзор Zigbee для непрофессионалов в 6 важных категориях:

• Безопасность
• конфигурация сети
• Требования к питанию
• Диапазон сигнала
• Совместимость
• Надежность

Безопасность

Сети Zigbee, как и их конкурент Z-Wave, защищены 128-битными симметричными ключами. Это стандарт шифрования, обычно используемый банками для своих онлайн-транзакций. Это также обычное явление в государственных учреждениях, что делает его более чем достаточно безопасным для нужд большинства умных домов.

Всегда существует риск нарушения безопасности в любом подключенном доме, но это маловероятно из-за компрометации сигнала Zigbee.

конфигурация сети

В ячеистой сети — мы поговорим об этом в ближайшее время — каждое устройство действует как повторитель, ретранслируя сигнал следующему устройству, без необходимости постоянного взаимодействия с центральным концентратором.

Zigbee обеспечивает неограниченное количество переходов между устройствами.

Вы можете добавить до 65 000 устройств в сеть Zigbee, что делает ее достаточно большой для коммерческих операций с использованием интеллектуальных коммутаторов и, конечно же, более чем достаточно надежной даже для самого большого умного дома.

Требования к питанию

Wi-Fi и Bluetooth — мощные вампиры, а Zigbee очень компактен.

Поскольку у вас, вероятно, будет много устройств в вашем подключенном доме, которые работают от батарей, а не от кабелей, последнее, что вам нужно, — это протокол связи, который потребляет эту драгоценную энергию.

Требуя даже меньшей мощности, чем Z-Wave, Zigbee является идеальным выбором для интеллектуальных замков или датчиков — устройств, где перебои в подаче электроэнергии могут иметь разрушительные последствия.

Диапазон сигнала

Если вы думаете о создании своего умного дома, возможно, вам нужен сигнал, который может достичь внешнего мира. Все больше и больше людей благоустраивают свои сады, и, поскольку все больше сотрудников работают удаленно, домашние офисы становятся скорее нормой, чем исключением.

Zigbee разумен с точки зрения дальности сигнала, но определенно не мирового класса. Внутри вы можете рассчитывать на дальность до 40 футов, но это зависит от прямой видимости. Кроме того, любые препятствия, такие как стены, могут мешать сигналам Zigbee, иногда оставляя вас в пределах 10 футов от вас.

Что ж, высокие частоты не могут эффективно преодолевать препятствия. Вот почему Wi-Fi 5 ГГц может вызывать меньше помех, чем переполненная сеть 2,4 ГГц, но это не так хорошо, если ваш маршрутизатор находится внизу, а вы подключены к сети вверху.

Хотя, как правило, это не впечатляющее покрытие проблематично, Zigbee не подходит для традиционных умных домов.

Совместимость

Благодаря Zigbee Alliance — подробнее об этом — существует более 2500 устройств с поддержкой Zigbee.

Чтобы убедиться, что и оборудование, и программное обеспечение сертифицированы Zigbee, проверьте наличие сертификата Zigbee Home Automation, а не надеетесь, что Zigbee-совместимое устройство полностью соответствует требованиям. Без этой сертификации этого могло бы не произойти.

Надежность

Само собой разумеется, что вам понадобится абсолютно надежный сигнал для устройств умного дома.

Прерывание сигнала может быть неудобным для некоторых второстепенных устройств. С другой стороны, с устройствами, связанными с безопасностью, вы можете получить очень дорогое нарушение. Представьте, что детектор утечки воды или, что еще хуже, детектор дыма и угарного газа не сработал. Тогда есть беспроводная камера безопасности или умный замок.

При правильной настройке сеть Zigbee может быть достаточно надежной для самых разумных потребностей.

Проблема заключается в перегрузке, с которой вы можете столкнуться, если полагаетесь на частоту 2,4 ГГц. Поскольку большинство других устройств и ваша сеть Wi-Fi используют эту частоту, все становится немного переполненным, и возможны пропадания сигнала.

Мы упоминали Zigbee Alliance ранее, а теперь кратко рассмотрим, что это означает в реальном выражении.

Сравнение с другими технологиями

Для сравнения беспроводных технологий лучше всего взглянуть на таблицу.

ТехнологииWi-FiBluetoothZigBee

Протокол	802.11	802.15.4	802.15.4
Скорость обмена данными	300+ Мбит / с и 433 Мбит / с в перем	До 3 Мбит / с	Приемлемо 30-40 кбит / с Максимум 250 кбит / с
Потребление энергии	Высокий	Бас	Бас
Частота	2,4 и 5 ГГц	2,4 ГГц	2,4 ГГц
Поддержка IP	+	−	−
Топология	Звезда	Звезда	Свитер

Разница между звездообразной и сеточной топологиями четко видна на диаграмме взаимодействия между устройствами, расположенными в одном здании.

Wi-Fi и Bluetooth используют центральный шлюз, который обменивается данными со всеми подключенными устройствами по одному каналу. Эта схема уязвима, если:

• на пути группы элементов появится препятствие и они будут изолированы от шлюза;
• шлюз вышел из строя, и вся сеть упала вместе с ним.

В ZigBee все иначе. Каждый элемент связывается со своим соседом в сети и, в случае такого же препятствия, найдет альтернативный путь к главному шлюзу. Даже если шлюз по умолчанию отключен, устройства, которые не вошли в спящий режим, принимают на себя роль маршрутизаторов. Они создают новые оптимальные маршруты и ретранслируют пакеты.

Если вы используете дополнительные узлы с фиксированной мощностью, они смогут полностью заменить маршрутизатор до того, как он будет отремонтирован напрямую.

Что же в сухом остатке?

Zigbee и Bluetooth полезны в различных типах решений IoT. Что еще более важно, они могут работать вместе для создания очень гибких приложений, сочетающих сильные стороны каждого протокола. Сегодня с точки зрения доступности на рынке Zigbee вне конкуренции, есть полный набор обоих датчиков: конечные устройства и роутеры, устройства с фиксированным питанием. Сеть Bluetooth все еще находится в разработке, но, тем не менее, на рынке появляется все больше и больше новых устройств IoT с поддержкой этого протокола.

О государственном регулировании

В большинстве стран нет ограничений на использование беспроводных протоколов. Организованная сеть с этой сертификацией не может мешать другим сигналам или вызывать другие проблемы.

ZigBee на планете

Технология используется в Европе, России и Азии. Компании, использующие Zigbee:

• Samsung;
• Logitech;
• Амазония;
• Xiaomi;
• Philips;
• ИКЕА;
• LG.

А также ряд других производителей.

ZigBee в России. Есть ли ограничения

Использование сетей ZigBee на территории Российской Федерации на частотах 2400–2483,5 МГц не требует специальной регистрации или согласования. Правовая основа — документ Государственного комитета по радиочастотам Минкомсвязи России № 07-20-03-001. Хотя документ постоянно обновляется, по состоянию на 2019 год ограничений на использование технологии Zigby нет.

Zigbee — это безопасный и открытый стандарт беспроводной сети, который помогает управлять электронными устройствами дома, на рабочем месте и в других сферах бизнеса. Скорость Zigbee не считается большим недостатком, так как основное назначение сети — не передача больших объемов информации, а управление другими устройствами. В последние годы количество пользователей в Евразии, которые начали применять стандарт, быстро выросло. Но в США по-прежнему предпочитают Z-Wave, хотя знают, что такое Zigbee.

INFO

Мы поговорим о ZigBee, но ZigBee основан на IEEE 802.15.4. Более того, тот же стандарт взят за основу для WirelessHART и ISA100.11a.

ZigBee, а точнее IEEE 802.15.4, может работать в трех частотных диапазонах.

И, как видите, если вы выберете частоту 2,4 ГГц, Wi-Fi и ZigBee могут начать мешать друг другу. Чтобы уменьшить перекрестные помехи между Wi-Fi и ZigBee, лучше всего выбрать следующие каналы.

Хорошая новость заключается в том, что стандарт содержит такую ​​концепцию, как ED — Energy Detection. Эта функция используется в координаторе умного дома, чтобы он выбирал канал с наименьшими помехами.

Общий вид пакета для PHY выглядит следующим образом.

Если у вас дома валяется SDR и вы хотите проверить каждый бит в модуляции OQPSK, то эта схема вам поможет.

Этот тип модуляции используется на частоте 2,4 ГГц, а пока мы продвигаемся дальше по стеку протоколов, и нас ждет уровень MAC.

Структура сети

В сети ZigBee есть три основных узла:

1. Координатор: собирает данные с конечных устройств, дает им команды, устанавливает политику безопасности. В сети он всегда один. Этот узел также выполняет работу маршрутизатора.
2. Маршрутизатор: сочетает в себе функции конечного устройства и может пересылать пакеты от координатора другим элементам сети.
3. Конечные устройства: датчики, исполнительные устройства, подключенные к сети через родительский узел и лишенные возможности организовать маршрутизацию трафика.

Благодаря этой технологии и работе, проделанной по стандартизации сети и уровня приложений, появилась обширная библиотека ZCL, описывающая более 200 устройств. Н