Zigbee что это такое

Zigbee – что это такое

Технология Zigbee – это технология беспроводного умного дома. За последние несколько лет спрос на устройства для умного дома резко возрос. Рынок, который когда-то называли «домашней автоматизацией» или «интернетом вещей», теперь остановился на «умном доме». Существует множество «умных» устройств, таких как: интеллектуальные термостаты, интеллектуальное освещение, различные датчики, пульты дистанционного управления и даже роботы-пылесосы. Новые устройства появляются каждую вторую неделю, и отследить их сложно.

Возможно, вы уже пользуетесь каким-то устройством. Наверняка, замечали, что не все устройства работают одинаково через одну и ту же беспроводную технологию. Это потому, что есть разные технологии, которые лучше работают с этими уникальными устройствами. Zigbee – одна из технологий умного дома.

Технические характеристики

Открытый стандарт Зигби предназначен для приложений с низким уровнем передачи данных и энергопотреблением.

Теоретически это позволяет смешивать реализации разных производителей, но на практике продукты Zigbee расширены и настроены поставщиками и, таким образом, страдают от проблем совместимости.

В отличие от сетей Wi-Fi, используемых для подключения точек к высокоскоростным сетям, Zigbee поддерживает более низкие скорости и использует протокол ячеистой сети, чтобы избежать использования устройств-концентраторов и создать самовосстанавливающуюся архитектуру.

Итак, Zigbee что это такое?

Протокол Zigbee основан на спецификации 802.15 и создан для сетей управления и датчиков по беспроводному стандарту IEEE для беспроводных персональных сетей (WPAN). Сети работают на частотах 2,4 ГГц, 900 МГц и 868 МГц.

Zigbee устройства взаимодействуют между собой в экосистеме умного дома, использующих топологию ячеистой сети. Устройства находят активные девайсы в его окрестностях, инициируют связь без прерываний. Эффективность системы повышается с помощью связи D2D.

Скорость Zigbee – 250 кбит/с, лучше всего подходит для периодической, а также промежуточной двусторонней передачи данных между датчиками и контроллерами. По технологии Zigbee дальность связи заявлена 10-100 метров. Как показывает практика, этот показатель не превышает 20 метров.

Структура системы Zigbee состоит из трех типов устройств: координатор, маршрутизатор и конечное устройство. Каждая сеть должна состоять минимум из одного координатора, который действует как корень и мост (хаб) сети. Координатор отвечает за обработку и хранение информации при выполнении операций приема и передачи данных. Маршрутизаторы выступают в роли промежуточных устройств, которые обеспечивают обмен между компонентами.

“Зигби” и умный дом

Указанный протокол используется различными кабельными и телекоммуникационными компаниями, включая “Comcast”, “Time Warner Cable”, “EchoStar”, “DirecTV”, “Charter”, “Rogers”, “Deutsche Telekom”, “Videocon”. Эти компании используют Zigbee в своих приставках, спутниковых трансиверах и домашних шлюзах для предоставления клиентам решений для мониторинга дома и управления энергопотреблением.

“Zigbee” также доступен в продуктах розничных сетей по всему миру, что позволяет установить и создать собственный “smart home” для повышения комфорта и эффективности.

Посмотрим, как используется этот стандарт передачи в системе умного дома:

Устройства, которые поддерживают протокол:

Как работает Зигби

Далее расскажем, как работает Zigbee.

Для построения сети используются модули серии ETRX3. Размер всего 19 мм x 25 мм как для стандартной версии, так и для версии PA/LNA, что на 40% меньше по сравнению с модулем ETRX2. Они доступны с встроенными антеннами или разъемом Hirose U.FL для подключения внешних антенн. Мощность радиосигнала канала в 105 дБ на стандартном модуле ETRX3 обеспечивает превосходную производительность. Мощность радиочастот может быть дополнительно увеличена за счет использования ETRX3-LRS.

Серия ETRX3 – это маломощные радиомодули Zigbee 2,4 ГГц, в которые встроен приемопередатчик 2,4 ГГц, совместимый со стандартом IEEE 802.15.4, со вспышкой до 192 КБ, 12 КБ ОЗУ и многие современные периферийные устройства. EM357 и EM351 используют эффективную архитектуру, которая превышает требования к динамическому диапазону, налагаемые IEEE 802.15.

Как построить свой собственный умный дом с “Raspberry Pi” и “Mozilla’s Things Gateway”

Вот что понадобится:

Порядок действий следующий:

Настройка “Raspberry Pi”:

Создание сетевого моста покажем на примере освещения “Philips Hue”:

“Зигби” и голосовое управление

Задачи устанавливаются через приложение на смартфоне.

Например, колонка “Echo” записывает голосовую команду пользователя в цифровом виде. Этот оцифрованный звук затем отправляется на облачные серверы Amazon, где преобразуется в текст. Этот текст затем интерпретируется службой Alexa.

Отличия Zigbee от других протоколов

Ниже приводим сравнительную таблицу характеристик стандарта Зигби и других беспроводных протоколов связи. Более подробную информацию про bluetooth и о маршрутизаторах Wi-Fi вы можете прочесть на нашем сайте.

Имею опыт работы в ИТ сфере более 10 лет. Занимаюсь проектированием и настройкой пуско-наладочных работ. Так же имеется большой опыт в построении сетей, системном администрировании и работе с системами СКУД и видеонаблюдения.
Работаю специалистом в компании «Техно-Мастер».

Источник

Что это за умный дом Zigbee? Разбираемся в системе, устройствах и при чем тут Xiaomi

Система умного дома ZigBee – это не бренд и не готовый набор устройств: хаба, датчиков. Это стандарт связи и взаимодействия совместимых устройств. Поэтому, если вы ищете как побыстрее и проще сделать свой дом умным, лучше обратите внимание на готовые системы: Xiaomi, Amazon Echo или Google Home.

Если же вас интересует возможность сделать умный дом “под себя”, вам нравится копаться в настройках, датчиках, других устройствах, — то читайте о возможностях ZigBee в рамках проектирования умных домов.

Что такое умный дом ZigBee

20$ за штуку. Нужные компоненты свободно находятся и покупаются в интернет-магазинах, в частности на Алиэкспресс.

Как работает

Теперь вы понимаете, зачем нужна и чем интересна эта технология ZigBee.

Итак, если разложить технологию умного дома ZigBee на составляющие, то получится, что она одновременно существует в программном и физическом виде. На программном уровне это сетевой протокол, который описывает специфику работы системы в рамках стандарта низкоскоростной персональной сети IEEE 802.15.4. Если очень просто – стандарт IEEE 802.15.4 это автомобиль, а ZigBee – его тюнинг под специфику гонок по бездорожью.

Слой сторонних приложений

Слой приложений и протоколов ZigBee

Слой стандарта IEEE

ZigBee Alliance

400 участниками, которые поддерживают и развивают стандарт беспроводной связи для умного дома, систем энергосбережения, автоматизации ритейла, строительства и ряда смежных областей. Все эти протоколы ZigBee имеют один общий элемент – они используют ту же базовую технологию радиосвязи, ту же полосу частот 2,4 ГГц, которая соответствуют общемировой сертификации радио.

В 2002 году, когда ZigBee Alliance только появился, специалисты и энтузиасты домашней автоматизации говорили об умном доме под управлением общей сети. Они делали открытия в дистанционном управлении домашней средой, что бы мы управляли безопасностью, освещением, климат-контролем и даже охраной здоровья с одно приложения на ПК или смартфоне.

Отдельные устройства, датчики и исполнительные механизмы этих систем были доступны и раньше. Но они не существовали друг для друга, потому что не было никакого универсального протокола связи, который позволил бы устройствам объединиться, а человеку — легко управлять ими.

Проекты и кейсы умных домов под ZigBee

В последнем десятилетии, умные дома развивались благодаря роскошным персональным проектам и народным умельцам. Однако теперь ZigBee стала доминирующей технологией связи для готовых и недорогих смарт-устройств – клеем, который связал компоненты умного дома. С этим мы получили рост интереса к проектам умных домов под эту систему.

Среди них такие проекты как:

Устройства, которые работают по технологии ZigBee, управляют диммерами – переключателями освещения, приводами — шторами, жалюзи, воротами. Кроме датчиков проникновения, реализованы готовые модули технической сигнализации для выявления утечек воды или газа.

Свободная концепция ZigBee и оптимизация его работы привлекает всё новых разработчиков. Это значит, что умный дом под этот стандарт стоит рассматривать и в качестве собственного проекта.

Источник

ZigBee

Что такое ZigBee протокол в системе «умный дом» Xiaomi?

У многих устройств и датчиков умного дома Xiaomi мы видим приписку ZigBee, что это за зверь, какие плюсы и минусы он несет, я постараюсь разобрать в этой статье.

Наверное, все представляют что такое Wi-Fi сеть, которая есть почти в каждой квартире. Есть устройство передатчик (роутер) и приемники (телефон, ноутбук и другие устройства), их связывает единая сеть, которая создается на уровне роутера. Схематично это выглядит так:

Такой тип сети называется «Звезда», из-за визуального сходства (Центральное устройство и лучи отходящее от него). Тут все кажется довольно просто.

А зачем тогда что-то придумывать?

Но ведь есть протокол передачи данных, с низким энергопотреблением, который нам давно известен и до сих пор активно используется. Вспомните фразу: «включи блютуз, я тебе перекину фотки.». Да, именно Bluetooth, который раньше использовался для передачи данных, а сейчас занял нишу подключения беспроводных аудио-устройств и гаджетов, так же применяется в системе «Умный дом». Чаще конечно идет в пару с Wi-Fi, но есть и устройства только с bluetooth, например чайник Mi Smart Kettle.

Но и тут все не так гладко, как хотелось бы. Как и Wi-Fi, Bluetooth использует топологию «Звезда». А что в этом страшного? Ответ прост, малая дальность действия и низкая отказоустойчивость. Основное устройство необходимо размещать максимально по центру помещения, чтобы обеспечить связь со всеми устройствами. И если для квартиры это не так критично, то в частном доме просто не получится обеспечить постоянную связь между устройствами, находящимися на заметном удалении друг от друга. Для решения этой проблемы были внедрены Bluetooth шлюзы. И постепенно развивается система Mesh, для которой выпустили специальные лампочки.

ZigBee

В ней подразумевается наличие 3 типов устройств:

На схеме умного дома Xiaomi протокол будет выглядеть так:

Ничего не понятно? Давайте попробуем разобраться.

У нас на схеме есть шлюз Gateway 2, он выполняет роль координатора. К нему, в приложении MiHome мы подключаем все остальные устройства. Как и в Wi-Fi и Bluetooth, только стрелочек тут заметно больше. Все это потому, что розетки и выключатели выполняют роль «Роутера», они принимают сигнал от головного устройства и транслируют его дальше по сети до конечных датчиков. Это позволяет масштабировать сети до уровня дома или даже большого производственного здания. А выход из строя одного из устройств-роутеров не скажется на работоспособности всей сети.

Сравнительная таблица характеристик этих протоколов связи:

Обратите внимание, если в вашей системе 2 шлюза, то это будет 2 разных, независимых ZigBee сети только в случае недосягаемости. А так второй и последующий шлюз подхватывает сеть первого. Но если вдруг один из шлюзов умрет, то датчики можно переподключить к другому.

Значимость ZigBee в системе умного дома Xiaomi

На конец 2017 года, в системе Xiaomi 22 устройства, которые используют ZigBee протокол. Wi-Fi используют около 80, а блютуз около 25.

Да, самая маленькая доля устройств, но стоит отметить, что ZigBee устройства предназначены именно для автоматизации жилища, и их доля в вашей системе скорее будет доминировать.

Если у вас появились вопросы, смело задавайте в комментариях.

Источник

Что такое Zigbee

Как и у многих, мое знакомство с умным домом началось с умной Wi-Fi лампочки.

Купил лампочку, подключил к своей Wi-Fi сети и могу включать-выключать свет с телефона из любой точки мира. Потом у меня появились умные розетки, камеры и датчики температуры-влажности. Все устройства Wi-Fi.

Чем больше я погружался в мир умных домов тем чаще я слышал что бывают еще какие-то «зигби» устройства.

Меня вполне устраивал Wi-Fi, поэтому я не сильно интересовался чем-то другим. Но в конце-концов я разобрался что такое Zigbee и сейчас очень жалею что не узнал все это раньше.

В этом тексте я хочу рассказать что же такое зигби, чем отличается от Wi-Fi и что нужно для того чтобы работать с Zigbee устройствами.

Как это работает и зачем это нужно

Zigbee — это стандарт беспроводной связи для умных устройств.

Есть Wi-Fi — совершенно привычная технология. Центральный злемент — Wi-Fi роутер — коробочка с антенами. К Wi-Fi роутеру по воздуху подключаются клиенты — ноутбуки и телефоны.

Точно также в Zigbee сети есть центральный элемент — он называтеся «Координатор», к нему по воздуху подключаются разные клиенты: умные лампочки, кнопки, разные датчики. Устройства которые подключаются к Zigbee сети могут быть как с постоянным питанием, так и работающие от батареек.

Огромный плюс Zigbee по сравнению с Wi-Fi — это то как работают устройства на батарейках. Совершенно обычная ситуация что какая-нибудь зигби кнопка работает несколько лет (. ) на одной батарейке.

Бывают разные типы датчиков:

Безумно удобно когда для установки датчика не нужно тянуть никакие провода. Питание — от батарейки, данные передаются по воздуху через Zigbee. Взял, приклеил датчик в нужном месте и на этом установка завершена — не нужно штробить стены и прокладывать провода. Беспроводные датчики на батарейках бывают не только Zigbee, но еще и Wi-Fi и Bluetooth. Выбор Zigbee датчиков больше и живут на батарейке они дольше.

Стандарт Zigbee создан специально для умных устройств. Zigbee — это не замена Wi-Fi. Через Zigbee вы не сможете посмотреть фильм в интернете, не бывает зигби камер, но всякие умные устройства могут использовать Zigbee для эффективной работы.

Самоорганизующая сеть

Интересная особенность Zigbee — это то как устройств объединяются в сеть.

Есть 3 типа устройств в Zigbee сети:

Пример конечного устройства — это какой-нибудь датчик температуры-влажности который работает от батареек, или какая-нибудь беспроводная кнопка.

Роутер — тоже какое-то полезное устройство, например умная розетка или умная лампочка.

Назначение роутеров — это расширение сети Zigbee. Конечные устройства могут подключаться или напрямую к координатору, или к роутеру. Это происходит автоматически. Устройства сами понимают куда и как нужно подключаться и повлиять на это никак нельзя.

Практически всегда если устройство работает от батареек — это конечное устройство, а если к устройству подводится фаза и ноль — это роутер (на самом деле, это не обязательно, бывают исключения, но, по факту, почти всегда это так). Бывают Zigbee реле и выключатели к которым подводится только фаза, без нуля — такие устройства роутерами не являются.

Вот пример как может выглядеть Zigbee сеть:

Первое время после того как появляются Zigbee устройства очень интересно смотреть в карту сети. И тут сразу появляются вопросы «Почему этот датчик температуру идет напрямую в координатор, который находится через 2 стены от него, а не садиться на роутер который находится в 20 сантиметрах?» Ответ — сеть сама понимает как ей лучше. Может быть, когда-нибудь, сеть перестроится, но возможно что все и дальше будет работать именно так. Не стоит ожидать мгновенной перестройки сети. Могут проходить недели перед тем как поменяются маршруты. Нет возможности настроить конечное устройство чтобы оно подключалось к какому-то определенному роутеру. Сеть сам определяет какие маршруты использовать.

Координатор

Координатор — это главное устройство в Zigbee сети. Все устройства подключаются к нему. Есть разные устройства которые могут работать координатором.

Официальные устройства

Давайте сначала рассмотрим официальный подход. Есть много разных производителей умных устройств. Например, Aqara. Можно купить датчик температуры Aqara, датчик движения Aqara, датчик открытия Aqara — все это очень хорошие и популярные устройства. Но чтобы работать этим устройствами нужен Координатор. И компания Aqara продает устройства которое работает Кординатором — Aqara шлюз (есть несколько разных моделей этого устройства).

Практически все производители которые делают умные зигби устройства продают Координаторы. Обычно эти устройства называются Шлюз, Хаб, Gateway, Центр умного дома.

Но тут есть одна тонкость. Чаще всего к Координатору компании можно подключить только устройства которые производит эта же компания. Если у вас Sonoff Шлюз, то к нему будут подключаться только Sonoff Zigbee устройства. Если у вас Konke Шлюз, то к нему можно подключить только Konke устройства. Бывают небольшие исключения (например, в Aqara Шлюз можно подключать не только устройства Aqara, но и Mi), но в общем случае — к Координатру можно подключать только устройства этой же компании.

И это, конечно, ужасно. В мире Wi-Fi все совершенно не так: к Wi-Fi роутеру любой компании без проблем подключаются все Wi-Fi устройства любых других производителей.

Когда-нибудь наступит порядок и в мире Zigbee — к любым Координатором можно будет подключать любое оборудование, но пока прозводители пытаются удержать пользователей в рамках своих закрытых системы.

USB Стики

Но кроме больших компаний которые производят оборудование есть еще множество энтузиастов, которые создают свои собственные устройства и софт.

Можно вообще не использовать официальные устройства в качестве Координатора, а использовать так называемые «USB стики». USB стик втыкает в компьютер. На компьютер ставится специальный софт. И вот совокупность этого стика + софт — это получается zigbee Координатор.

Но, использование подобных решений требует достаточно серьезных знаний компьютера. А для некоторых задач еще и нужно уметь паять.

Самый популярный софт который работает с zigbee стиками — это zigbee2mqtt. Этот софт поддерживает более 1000 Zigbee устройств разных производителей. При использовании стика + zigbee2mqtt в одной сети могут быть устройства разных брендов: датчики Aqara, кнопки Konke, лампочки Ikea.

Софт zigbee2mqtt может работать с разными стиками (список). Вот несколько популярных стиков:

DIY устройства

Официальные Координаторы очень ограниченые — к нем нельзя подключать устройства разных производителей.

Для того чтобы работать с USB стиком должен быть компьютер в который этот стик вставлен.

Есть несколько проектов которые пытаются создать устройство, которое лишено этих недостатков. Эти проекты не разрабатывают устройство с нуля, а модифицируют официальные устройства.

Кроме этого, нужно упомянять проект github.com/AlexxIT/XiaomiGateway3 — это дополнение к популярной системе умного дома Home Assistant, которое использует недокументированные возможности Xiaomi шлюза для того чтобы он хорошо работал с системой Home Assistant.

С чего начать

Итак, вы хотите попробовать Zigbee. Что это этого нужно?

Нет единого мнения с чего лучше начинать. Кто-то рекомендует использовать официальные шлюзы, кто-то говорит что нужно сразу покупать хороший и дорогой стик, кто-то рекоменюует использовать перепрошитый шлюз.

Я начал с того что купил самый простой и дешевый стик CC2531 и стал использовать его с zigbee2mqtt.io.

Я решил что на первое время (10-20-30 устройств) мне этого стика будет достаточно, а дальше, если возникнет необходимость, можно будет и что-то другое купить.

Если решите покупать, то лучше всего сразу купить 3 лота:

Второй и третий лот — это программатор и кабель для подключения. Для того чтобы стик работал на него нужно залить прошивку. Это можно сделать с помощью arduino/raspberry pi/orange pi, но, гораздо проще и быстрее это сделать с помощью специального устройства. Иногда приходится эту прошивку менять, так что очень удобно когда это оборудование есть под рукой.

После того как у вас есть аппаратная часть (стик), нужно поставить софт. Есть много разных способов как можно установить zigbee2mqtt (и тут разные люди будут советовать разные решения). Я используют экосистему умного дома Home Assistant и с помощью этого бесплатного софта можно установить zigbee2mqtt в несколько кликов мышкой (но после установки нужно еще выполнить некоторые настройки). Home Assistant использовать не обязательно, но, на мой взгляд, это хорошая идея использовать Home Assistant и zigbee2mqtt.

Источник