Zigbee – что это такое

Кулешов Вячеслав

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:

1. Мониторинг безопасности и управление домашними приложениями из удаленных мест.
2. Дистанционное управление приборами.
3. Автоматические двери, окна с датчиками движения.
4. Прогнозирующие датчики дыма, воды и газа.
5. Умные световые решения с приложениями для управления со смартфона.
6. Подключенное освещение с опциями энергосбережения.
7. Интеллектуальные переключатели, которые не требуют батарейного источника питания.
8. Интеллектуальные приложения для розничной торговли: отслеживание местоположения, датчики, торговые марки электроники.
9. Мониторинг безопасности пищевых продуктов.
10. Усовершенствованные беспроводные устройства для улучшения покупок.

Устройства, которые поддерживают протокол:

• “Amazon Echo Plus”;
• “Belkin WeMo”;
• “Bosch Security Systems”;
• Термостаты “Honeywell”;
• “Philips Hue”;
• “Samsung SmartThings”;
• “Xfinity”.

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:

• плата Raspberry Pi (желательно Pi 3 со встроенным Wi-Fi, но ключ Wi-Fi также должен работать);
• чистая карта microSD с минимальным объемом памяти 4 ГБ;
• совместимый USB-ключ Zigbee и / или USB-накопитель с поддержкой Z-Wave для связи с устройствами по этому протоколу;
• совместимые устройства умного дома для добавления.

Порядок действий следующий:

1. Первое, что нужно сделать – загрузить программное обеспечение “Things Gateway” на ваш Mac или ПК.
2. Затем найдите файл в загрузках, и распакуйте пакет. Распакованный файл называется «gateway-0.3.0.img».
3. Отсюда скопируйте файл на чистую SD-карту.
4. Вставьте карту microSD в компьютер и выберите образ с жесткого диска.
5. Нажмите “Flash”.

Настройка “Raspberry Pi”:

1. Теперь запустите “Raspberry Pi. Перед включением вставьте SD-карту, загруженную с помощью программного обеспечения “Things Gateway”.
2. Вам также необходимо вставить USB-ключи Zigbee и / или Z-Wave. Мы использовали Digi XStick (версия ZB-сетки).
3. Если нет встроенного Wi-Fi, вы можете вставить USB-адаптер.
4. Через минуту «Mozilla IoT Gateway» появится в списке доступных сетей Wi-Fi. Подключитесь к этому сетевому идентификатору на своем ноутбуке или смартфоне, и появится всплывающее окно с просьбой ввести SSID и пароль для домашней сети.
5. Затем шлюз подключится к широкополосной сети, и всплывающее окно исчезнет. Войдите в «gateway.local» в браузере, чтобы завершить настройку.
6. Здесь нужно создать уникальный веб-домен для шлюза, чтобы управлять удаленно. Задайте имя пользователя и пароль для защиты соединения.
7. После завершения настройки откроется главный экран “Things Gateway”. Нажмите знак «+» в правом нижнем углу, и шлюз просканирует доступные устройства, поэтому убедитесь, что они подключены.

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

1. Чтобы добавить освещение в “Gateway”, нажмите  Меню> Надстройки> знак +> Philips Hue.
2. Каждая лампочка в списке указана отдельно, чтобы включать и выключать их. Нажав значок «Вещи» рядом с лампочкой, измените цвет на всплывающем колесе спектра цветов.

“Зигби” и голосовое управление

В созданном хабе голосовое управление выполняется и с помощью виртуальных помощников: Siri, Google Assistant или Alexa. В сопроводительной документации или на коробке производитель указывает, какого помощника поддерживает устройство. Для любителей приключений лучшие интернет-клубы подобрали самые популярные игровые автоматы от именитых разработчиков. При выборе площадки многим нравится казино с выводом на карту Сбербанка на oldrushistory.ru , которые позволяют быстро получать деньги в собственное распоряжение. Этот способ выгодный и удобный, ведь в любом банкомате можно обналичить средства. О Siri – виртуальном ассистенте Apple, говорит логотип “HomeKit”, Google Home – “Works with the Google Assistant”.

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.