Что значит zigbee

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:

  • датчики температуры и влажности
  • датчики движения
  • датчики которые фиксирует открытие и закрытие дверей и окон
  • и еще множество других устройств

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:

  • Zigbee координатор — главное устройство — такое устройство всегда одно в сети
  • Zigbee роутер (не путать с Wi-Fi роутерами)
  • Конечное устройство

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:

  • красный прямоугольник — это координатор
  • синие — это роутеры
  • желтые — это конечные устройства

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:

  • CC2531 — самый дешевый и простой вариант. Этот стик можно купить на AliExpress.
  • Conbee 2 — этот стик может работать как с zigbee2mqtt, так и со специальными софтом deCONZ.
  • CC2538 — это устройство нужно либо собирать самому (инструкция), либо купить — есть множество людей кто собирает это устройство специально для продажи. Найти продавца можно в телеграм чате https://t.me/zigberu.

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:

  • CC2531 Antenna (аккуратно — не перепутайте, там еще есть устройсвво CC2540, выглядит очень похоже, но это совершенно не то, нужно покупать CC2531)
  • CC Debugger
  • CC2540 zigbbe CC2531

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

Zigbee – технология беспроводной связи для систем умный дом

Просто и подробно о том, что такое Zigbee. Разница между Zigbee, Wi-Fi и Bluetooth. ZigBee и голосовые помощники.

Содержание

Яндекс Станция 2 с Zigbee

Первая умная колонка в России с поддержкой протокола Zigbee. Смотреть видео

Когда человек начинает погружаться в тему умного дома, он сталкивается с новым для себя словом – Zigbee. Этот логотип часто встречается на упаковках различных устройств для умного дома, например его можно встретить на продукции Xiaomi Smart Home, на лампочках Philips Hue и IKEA TRÅDFRI.

Логотип Zigbee на упаковке набора умных лампочек

При этом в комплекте с такими лампочками производитель продаёт еще и устройство, называемое «мост» или «хаб», которое необходимо для полноценной работы системы умного освещения. В этой статье мы доступным языком подробно расскажем о том, что такое «зигби», и почему именно этот стандарт всё чаще используется в системах умного дома.

Что такое Zigbee

Zigbee – это стандарт беспроводной связи, подобный Wi-Fi и Bluetooth, но созданный специально для интернета вещей и умного дома. Благодаря протоколу ZigBee устройства в умном доме “общаются” друг с другом.

Zigbee создан специально для интернета вещей и умного дома.

Существовавшие 15 лет назад стандарты беспроводных сетей, например WiFi и Bluetooth, не подходили для новых возникших потребностей – таких, как умный дом. Эти стандарты были недостаточно надёжны, а их модули были слишком дорогими. Для разработки нового сетевого протокола была создана ассоциация из ведущих технологических компаний (Philips, Samsung, LG, Siemens и другие) под названием Zigbee Alliance. И в 2004 году был принят международный стандарт, регламентирующий новый протокол Zigbee, работающий на частотах, не требующих специального разрешения.

Название Zigbee происходит от слов “зигзаг” (zigzag) и “пчела” (bee), на западе термином “зигби” называют танец медовых пчёл. Такое название по мнению разработчиков стандарта подчёркивает то, что сеть Zigbee имеет ячеистую топологию (структуру) и, благодаря специальным алгоритмам маршрутизации, является надёжной и способной к самовосстановлению при потере связи между отдельными узлами. При этом оборудование для Zigbee компактное и имеет низкую стоимость.

Разница между Zigbee, Wi-Fi и Bluetooth

По некоторым характеристикам стандарты Wi-Fi и Zigbee похожи:

  • Оба работают на частоте 2.4 ГГц, не требующей специальных разрешений при использовании
  • Оба протокола имеют радиус действия до 20 метров

Но у зигби есть ключевые отличия, которые и делают этот стандарт гораздо более подходящим для коммуникации между собой устройств умного дома.

В Zigbee-сети между узлами существует прямая связь, а не только связь с «центром».

Топология. Главное отличие Zigbee от Wi-Fi – это использование ячеистой топологии, а не топологии типа “звезда”, где все узлы сети соединяются через центральный роутер. В структуре “звезда” при потере соединения с роутером, узел не может связаться с остальными участниками сети. Например, если ваш компьютер отключится от роутера, вы не сможете передать на него фотографию с планшета – Wi-Fi не даёт возможности прямого соединения между устройствами в сети.

В сети Wi-Fi устройства могут связываться между собой только через центральный узел – роутер

А вот благодаря ячеистой структуре, при обрыве одного соединения, будет проложен обходной маршрут, и сигнал дойдёт до получателя по новому пути. Это возможно благодаря тому, что между узлами существует прямая связь, а не только связь с «центром». Такая топология гораздо надежнее и используется, например, в самой сети интернет.

В сети Zigbee устройства могут связываться друг с другом напрямую

Конкретный пример. Датчик протечки воды, подключаемый через Wi-Fi, находится на большом расстоянии от Wi-Fi роутера и между ними стоят 2 бетонные стены. В момент аварии датчик может попросту не передать сигнал о протечке из-за слабого Wi-Fi сигнала. Роутер не получит сигнал о срабатывании датчика, не передаст этот сигнал в центр управления, центр управления не перекроет вентиль, и произойдёт затопление. Но если бы ваш умный дом работал на зигби, то при слабой прямой связи между датчиком и центром управления сигнал был бы передан не напрямую, а через другие устройства: лампочку в коридоре, выключатель в комнате или умную розетку. То есть другие приборы выступили бы промежуточными станциями при передаче сигнала о протечке в контроллер умного дома и обратного сигнала о перекрытии вентиля.

Энергопотребление. Очень низкое энергопотребление Zigbee-модулей достигается за счёт специального режима “сна”, когда устройство не используется, и низкой пропускной способности передачи данных (250 Кбит/с против 300-1000 Мбит/с у Wi-Fi). Высокая пропускная способность не нужна зигби, ведь нужно передавать совсем небольшие объёмы данных от датчиков и электроприборов, а вот Wi-Fi должен обеспечивать просмотр видео в реальном времени и т.п. В результате Zigbee-модуль может работать несколько месяцев на простой батарейке.

Скорость. До появления Zigbee в системах умного дома пытались использовать Bluetooth. Радиус действия у этих протоколов примерно одинаковый, но у блютус слишком большие задержки. Задержка при передаче сигнала у Bluetooth-модуля составляет несколько секунд против 30 миллисекунд у Zigbee-модуля! 30мс это намного меньше скорости реакции у человека – для нас включение и выключение зигби-лампочки происходит моментально.

Количество узлов. Wi-Fi попросту не приспособлен к подключению большого количества участников к сети. В теории к одному Wi-Fi роутеру возможно подключить несколько сотен устройств, но каждому активному пользователю известно, что это не достижимо на практике. Роутеры средней ценовой категории начинают зависать и требовать перезагрузки уже после подключения 15-20 гаджетов: ноутбуков, смартфонов, планшетов и других девайсов вашей семьи. А вот одна Zigbee-сеть может иметь тысячи узлов и при этом стабильно работать. Способность надёжно функционировать при большом количестве подключённых устройств – необходимая характеристика сети для умного дома и интернета вещей.

Устройства с Zigbee-модулем значительно дешевле, чем с Wi-Fi.

Стоимость. Производителям zigbee-модуль обходится дешевле, чем Wi-Fi. Устройства для умного дома с Zigbee-подключением тоже стоят значительно дешевле, чем аналогичные приборы с Wi-Fi. Пример: zigbee-лампочка IKEA Trådfri с регулировкой яркости стоит около 700 рублей, а аналогичный продукт wifi-лампочка TP-Link LB110 стоит 2300 рублей.

Умный дом и Zigbee

Сети Zigbee используются в промышленной автоматике, в коммерческой недвижимости и в медицинском оборудовании. Но, безусловно, наиболее широкое и популярное применение Zigbee – это системы умного дома.

До того как на рынок умного дома вышли компании Apple, Google и Amazon, некоторое время был популярен стандарт Z-Wave. Этот протокол был конкурентом Zigbee, но он закрытый, и производители устройств для умного дома должны покупать модуль Z-Wave у европейского производителя. Zigbee же – открытый стандарт, и любая компания может производить свои модули согласно открытой спецификации. Поэтому Zigbee-устройства дешевле, чем приборы с Z-Wave, и сейчас уже однозначно можно сказать, что протокол Zigbee победил и стал де-факто стандартом для систем умного дома. ZigBee используют все крупные компании на рынке умного дома: Amazon, Philips, Samsung, Xiaomi, LG, Logitech, IKEA и многие другие.

Умные лампочки Икея Тродфри работают через Зигби

Наличие зигби-модуля не делает устройства разных брендов совместимыми.

В продаже есть все электроприборы с Zigbee, какие только можно себе представить: лампочки, выключатели, розетки; датчики движения, утечки и дыма, открытия дверей и окон; кондиционеры, термостаты, камеры и многое другое. Но нужно отметить, что само наличие Zigbee-модуля не делает устройства от разных производителей совместимыми между собой (также, как в устройствах для умного дома с Wi-Fi модулем). Например, зигби-лампочка Икея Тродфри не будет работать с зигби-хабом Xiaomi Smart Home Gateway. Но некоторые компании добавляют поддержку конкретных устройств от других производителей, например те же лампочки от Икеи будут работать совместно с мостом Philips Hue Bridge.

Поэтому, выбирая зигби-устройства для умного дома, нужно выбирать качественного производителя, которому вы доверяете, ведь подключать к его мосту вы сможете только его продукцию. Также нужно убедиться в том, что мост этого бренда поддерживает интеграцию с современными платформами: Apple HomeKit, Google Ассистент или Alexa (об этом ниже).

Хаб для умного дома – Zigbee мост

Современный умный дом нельзя себе представить без возможности удалённого управления. Например: открыть мобильное приложение на своём айфон или андроид и включить кондиционер в гостиной, возвращаясь с работы, или проверить, выключили ли вы утюг из розетки, находясь в такси, которое везёт вас в аэропорт, а если всё-таки забыли – отключить розетку.

Для удалённого управления, в том числе и из мобильного приложения на Android или iOS, сеть Zigbee-устройств должна быть подключена к интернету, и именно для этого используются сетевые мосты (Bridge, как их называет Apple и Philips), они же смарт хабы (Smart Hub, как их называет Google, Amazon и Samsung). Ещё одно название устройств такого типа – шлюз (Gateway), такое название используют IKEA и Xiaomi.

Сетевой мост является координатором в Zigbee-сети, и в отличии от конечных устройств (например, датчиков открытия двери на батарейке) он должен быть всегда подключён к электричеству, так как координатор в зигби-сети никогда не спит. Для связи с вашей домашней сетью и интернетом хаб подключается обычным проводом из витой пары к вашему Wi-Fi роутеру (проводное соединение является наиболее надёжным).

Сетевой мост связывает беспроводную зигби-сеть умного дома с интернетом

Как видно на картинке, хаб работает буквально как мост между устройствами умного дома и интернетом. Он позволяет вам из любой точки мира соединяться с домом, отслеживать его состояние и управлять всеми устройствами. Для соединения с умным домом используется мобильное приложение или голосовой помощник (об этом ниже).

Линейка Zigbee-устройств умного дома от конкретного производителя имеет и мост этого же бренда, к которому и подключаются приборы. При этом, как правило, зигби-устройства других брендов будут несовместимы с “чужим” мостом, и для того чтобы добавить устройства нового производителя в свою систему умного дома – нужно будет купить еще один хаб, «родной» для нового производителя.

Список самых популярных Zigbee хабов/мостов/шлюзов:

  • Aqara Hub
  • Xiaomi Smart Home Hub
  • Xiaomi Gateway
  • Philips Hue Bridge
  • IKEA TRÅDFRI Gateway
  • Samsung SmartThings Hub

Компания Яндекс выпустила умную колонку Яндекс Станция 2 поколения в которую встроен Zigbee хаб и колонка может искать zigbee устройства и управлять ими.

Apple Сири, Яндекс Алиса, Google Ассистент, Amazon Alexa и Zigbee

Современный хаб предоставляет возможность голосового управления умным домом через голосового помощника.

Помимо возможности удалённого использования, подключение умного дома из Zigbee устройств к интернету открывает ещё одну возможность, без которой в 2022 году нельзя себе представить современный умный дом. Это возможность голосового управления умным домом через голосового помощника: Яндекс Алиса, Apple Siri, Google Ассистент или Amazon Alexa.

Чтобы эта функция работала, у производителя хаба должна быть сертификация от соответствующей IT-компании. Скажем, если вы хотите управлять Zigbee лампочками с помощью Сири на iPhone или HomePod, вы должны выбирать умный хаб с поддержкой HomeKit – ищите логотип “Works with Apple HomeKit”.

На умных устройствах с поддержкой Яндекс Алисы пишут «Работает с Алисой». Хабом является умная колонка Яндекс Станция 2

Аналогично, если хотите управлять с помощью Ассистента в своём Android-телефоне или Google Home, ищите логотип “Works with the Google Assistant”.


Ну а если у вас есть колонка Amazon Echo и ваш любимый виртуальный помощник это Алекса, то вам нужны мосты с логотипом “Works with Amazon Alexa”


Будьте очень внимательны, некоторые хабы предоставляют интеграцию сразу со всеми голосовыми помощниками, например Philips Hue Bridge, в то время как другие поддерживают только одного помощника.

Надеемся, что наша статья помогла вам разобраться в отличиях Zigbee от Wi-Fi, и теперь вы понимаете, почему зигби так широко используется в системах умного дома, и зачем нужен сетевой мост. Будем рады, если вы поделитесь этой статьёй в социальных сетях.

Подпишитесь на YouTube канал и Telegram канал, чтобы узнавать больше об умных устройствах.

Источник

Adblock
detector