Brojni pametni kućni senzori i rasvjetni sustavi koriste se energetski učinkovitim ZigBee radio protokolom. Ulazi pametne kuće omogućuju komunikaciju s drugim sustavima pametne kuće. Objašnjavamo kako ZigBee radi i koji su proizvodi za pametnu kuću kompatibilni.
ZigBee: Najvažnije stvari na prvi pogled
- ZigBee je niskoenergetski bežični protokol za pametni dom koji razvija ZigBee savez.
- Od ZigBee 3.0, ZigBee uređaji različitih proizvođača uglavnom su međusobno kompatibilni.
- Uz takozvane mrežaste mreže, domet uređaja može se povećati, budući da pojedinačni čvorovi djeluju kao repetitori.
- Unutar mreže ZigBee Bridge čini most između uređaja i kontrolne aplikacije. Osim toga, neki mostovi mogu komunicirati i s WLAN-om i Bluetooth uređajima drugih marki. ZigBee proizvodi mogu se koristiti i s Google Homeom ili Apple HomeKitom.
- Amazon Echo Plus, Echo Show i Echo Studio su ZigBee kompatibilni. To znači da se ZigBee uređajima također može upravljati s Alexa bez dodatnog prolaza.
Što je ZigBee?
Prijenosna računala, pametni telefoni i pametni kućni uređaji koriste različite radio protokole za bežičnu komunikaciju. Razlikuju se u pogledu korištenog frekvencijskog raspona, širine pojasa, topologije mreže i načina prijenosa poruka.
ZigBee savez razvio je niskoenergetski radio protokol ZigBee iz 2002. Udruga sada uključuje više od 230 tvrtki, uključujući Samsung, Osram, Somfy, Amazon, Huawei i Ikeu. Navedeni ciljevi su visoka kompatibilnost uređaja različitih proizvođača, niska potrošnja energije i otvoreni standard.
Proizvodi certificirani prije ZigBee Alliance rade s bilo kojom platformom koja podržava ZigBee.
Kako ZigBee djeluje?
Svi radio protokoli sastoje se od nekoliko slojeva prema OSI modelu. Ovim se upravlja raznim zadacima komunikacije. To uključuje fizički prijenos signala, šifriranje, izbjegavanje zagušenja podataka i prikaz u raznim aplikacijama. Korisnici komuniciraju samo s gornjim slojem, dok donji rade u pozadini.
U prva dva sloja, poput Bluetootha, ZigBee koristi IEEE standard 802.15.4, koji koristi ISM opseg (industrijski, znanstveni i medicinski opseg) u frekvencijskom rasponu od 2,4 GHz. Duge stanke u prijenosu podataka značajka su ovog standarda. To znači da svaki mrežni čvor može prijeći u neku vrstu stanja mirovanja, što štedi puno energije u usporedbi s drugim standardima. Baterija s gumbima ugrađena u ZigBee senzor može trajati nekoliko godina.
ZigBee karakterizira mala potrošnja energije i velika međusobna kompatibilnost.
Specifikacija ZigBee definira komunikaciju u gornjim slojevima (3 do 7). Razni ZigBee uređaji čine bežičnu osobnu mrežu (WPAN) za međusobnu komunikaciju. Svaka ZigBee mreža može se jedinstveno identificirati pomoću 64-bitne adrese.
ZigBee definira protokol za slojeve 3 do 7 OSI modela. Gornji sloj Dotdot omogućuje komunikaciju s drugim radio standardima.
Kako funkcionira ZigBee mreža?
Mreža ZigBee sastoji se od koordinatora, usmjerivača i krajnjih uređaja. Usmjerivači međusobno razmjenjuju pakete podataka. Koordinator je usmjerivač koji također aktivira mrežu. Krajnji uređaji komuniciraju samo sa svojim usmjerivačem. Većinu ste vremena u stanju mirovanja i zato trošite vrlo malo energije. Povezuju se s usmjerivačem u određenim intervalima i provjeravaju ima li poruka za njih.
ZigBee mreže koriste topologiju zvijezda, stabla ili mreže. Topologija zvijezda osigurava koordinatora / usmjerivača i nekoliko krajnjih uređaja. Potonji ne mogu međusobno komunicirati izravno, već samo putem koordinatora. Ako ovaj središnji čvor zakaže, razmjena podataka više nije moguća.
U topologiji stabla nalazi se koordinator, nekoliko usmjerivača i terminala. Svaki krajnji uređaj (dijete) komunicira s odgovarajućim usmjerivačem (roditeljem), usmjerivač s koordinatorom u strukturi stabla.
U mrežnoj topologiji usmjerivači su također međusobno povezani. To omogućuje mnoge alternativne putove za prijenos podataka od čvora A do čvora B. Iz tog razloga većina pametnih kućnih sustava kojima upravlja ZigBee koristi mrežaste mreže. Dopušteno je do 65.000 čvorova. S druge strane, usmjerivači zahtijevaju više energije od jednostavnih krajnjih uređaja. To smanjuje vijek trajanja baterija.
U mrežaste mreže podaci se mogu prosljeđivati unatoč neispravnim čvorovima.
Što je ZigBee most?
Most djeluje kao most između ZigBee uređaja za pametnu kuću i kontrolne aplikacije na pametnom telefonu ili oblaku. Ovisno o proizvođaču, most se naziva i čvorište ili prolaz. Ponekad mostovi mogu kontrolirati i ZigBee uređaje drugih proizvođača. Na primjer, most Philips Hue može komunicirati s kruškama Ikea Tradfri. To štedi novac za drugi ulaz.
Uz to, ZigBee uređaji ne mogu se jednostavno upariti s WLAN-om, Bluetooth-om ili Z-Wave uređajima jer govore drugi jezik. Međutim, neki ZigBee pristupnici poput sjedišta Homee, Philips Hue Bridge ili SmartThings Hub mogu prevesti između različitih bežičnih standarda. To znači da se žarulje pametne kuće Philips Hue mogu koristiti s proizvodima Google Home, na primjer, za stvaranje rutina, iako se Google Home temelji na WiFi mreži.
Svjetiljke Ikea Tradfri koriste ZigBee. Gateway čini most između izvora svjetlosti i aplikacije.
Koliko daleko ide ZigBee?
Raspon proizvoda ZigBee Smart Home je 10 do 15 metara. Međutim, može se povećati u mrežnim mrežama. Pojedinačni uređaji čine mrežne čvorove koji djeluju kao repetitori i pojačavaju signal. Prema tvrtki Signify (Philips Hue) mogući su dometi do 100 metara.
Što je ZigBee 3.0?
Osim glavnog ZigBee protokola, u prošlosti su postojale različite specifikacije.
U usporedbi sa standardnim ZigBee protokolom, ZigBee Pro (2007) ponudio je poboljšanu sigurnost i više mogućnosti topologije. Poput bežičnog standarda EnOcean, Green Power koristio je princip prikupljanja energije, koji omogućuje senzore samodostatne energije. RF4CE (radio frekvencija za potrošačku elektroniku) korišten je za daljinsko upravljanje električnim uređajima s daljinskim upravljačima. ZigBee IP regulirao je komunikaciju između lokalne mreže i Interneta. Svaka se specifikacija sastojala od nekoliko modula, ovisno o području primjene (automatizacija zgrada, rasvjeta, zdravstveni sektor).
Zbog različitih specifikacija, uređaji pametne kuće ZigBee često nisu bili međusobno kompatibilni. 2015. godine ZigBee savez najavio je novi bežični standard ZigBee 3.0, koji kombinira ZigBee Pro, Green Power, IP i RF4CE. Namijenjen je povećanju interoperabilnosti među pametnim kućnim uređajima i kompatibilan je prema dolje.
Kako ZigBee osigurava sigurnost podataka?
ZigBee koristi simetričnu AES enkripciju s ključem duljine 128 bita za prijenos podataka. Međutim, na kraju 2019. godine otkriven je sigurnosni jaz u svjetlima Philips Hue koji je iskoristio slabost ZigBee protokola. To je napadačima omogućilo pristup mreži preko mosta. U naknadnom ažuriranju softvera, proizvođač Signify otklonio je ranjivost.
Što je DotDot?
DotDot (također poznat kao ZigBee Cluster Library) je aplikacijski sloj ZigBee protokola u OSI modelu. Kao univerzalni jezik za IoT uređaje, DotDot također omogućuje jednostavnu komunikaciju između pametnih kućnih uređaja u različitim mrežama. Zbog toga je ZigBee klaster knjižnica prilagođena drugim protokolima. To uređajima s različitim radio standardima kao što su WiFi, Bluetooth, Z-Wave, NB-IoT i Sigfox daje zajedničku razinu na kojoj mogu komunicirati.
DotDot pruža zajednički jezik za proizvode pametne kuće.
Koje su razlike između ZigBee i ostalih bežičnih standarda?
|
Maksimalna brzina |
Domet |
frekvencijski |
Potrošnja |
Područja primjene |
|
|---|---|---|---|---|---|
|
ZigBee |
250 kbit / s |
10-15 m |
2,4 GHz |
niska |
Senzori, |
|
BEŽIČNI PRISTUP INTERNETU |
1.000 - |
50 m |
2,4-2,4835 GHz 5,0-5,7 GHz |
Visoko |
Usmjerivači, |
|
Bluetooth |
1 - 3 Mbit / s |
10 m |
2.400 - 2.483 MHz |
niska |
Potrošačka |
|
Z-val |
9,6 - 40 Kbit / s |
30 m |
868 MHz |
niska |
Senzori, |
|
EnOcean |
125 kbit / s |
30 m |
868 MHz |
vrlo nisko |
Senzori, |
- WLAN: Konvencionalni WLAN standard WiFi 5 prenosi podatke više od tisuću puta brže od ZigBeea, ali također troši puno električne energije. To je neophodno prilikom prijenosa video zapisa s pametne nadzorne kamere zbog velike količine podataka. S druge strane, baterijski termostat koji samo šalje temperaturu, ne zahtijeva tako veliku propusnost i koristi ekonomičniji bežični standard kao što je ZigBee.
- Bluetooth: Također nudi veću brzinu prijenosa podataka od ZigBeea, ali s kraćim dometom. Iz tog razloga Bluetooth prevladava posebno u bežičnim slušalicama i nosivim uređajima koji šalju signale na nekoliko metara. Što se tiče senzora u različitim sobama, ZigBee je očito korak ispred.
- Z-Wave: ZigBee je glavni konkurent na području pametnih kuća. Niskoenergetski protokol također se koristi s mnogim senzorima i izvorima svjetlosti, nudi visoku kompatibilnost i, poput ZigBee, veliki domet zahvaljujući mrežnim mrežama. Međutim, američka tvrtka Silicon Labs posjeduje prava na tehnologiju. Za razliku od ZigBee, Z-Wave nije standard otvorenog koda. To znači da proizvođači ne mogu prilagoditi protokol.
- EnOcean: Koristi se samo s ultra niskoenergetskim senzorima koji proizvode električnu energiju temperaturnim razlikama i kretanjima i tako upravljaju bez baterija i vanjskih izvora energije. ZigBee 3.0 također podržava ovu funkciju sa specifikacijom Green Power. Sve u svemu, EnOcean je rjeđi od ZigBeea.
Koje su prednosti i nedostaci ZigBee-a?
Prednosti ZigBeea
- Niska potrošnja energije: senzori i drugi pametni kućanski uređaji mogu se godinama baviti baterijama.
- Visoka kompatibilnost: ZigBee savez ima nekoliko stotina članova, uključujući proizvođače kao što su Osram, IKEA, Belkin i Signify. Počevši od ZigBee 3.0, proizvodi pametnih kuća različitih proizvođača mogu se lakše umrežiti.
- Otvoreni izvorni kod: ZigBee kôd dostupan je svima. Stoga proizvođači mogu slobodno implementirati dodatne funkcije u svoje proizvode.
- Duge domete: u mrežnim mrežama čvorovi djeluju kao repetitori. U velikim kućama i stanovima to značajno poboljšava domet u odnosu na WLAN.
Protiv ZigBeea
- Kompatibilnost među ZigBee uređajima: Otvoreni kod bio je posebno nepovoljan u prošlosti s aspekta kompatibilnosti. Budući da je svaki proizvođač implementirao dodatne specifikacije, stariji ZigBee uređaji različitih marki nisu nužno međusobno kompatibilni. Međutim, od uvođenja ZigBee 3.0, standard je postao ujednačeniji.
- Kompatibilnost s drugim radio standardima: Svatko tko želi umrežiti proizvode ZigBee Smart Home s WLAN ili Bluetooth uređajima treba pristupnik. Budući da se mnogi pametni kućni sustavi poput HomeKit ili Google Home oslanjaju na WLAN, korisnici moraju planirati troškove pristupnika.
Podržavaju li Amazon Alexa, Apple HomeKit i Google Smart Home ZigBee?
- Ako upravljate svojim pametnim kućnim uređajima putem Alexa, Echo Plus, Echo Show ili Echo Studio pametno su kućno središte koje također može kontrolirati ZigBee uređaje. Naredbom "Otkrij moje uređaje" Alexa traži postojeće komponente pametne kuće.
- Proizvodi Google Home ne mogu izravno komunicirati sa ZigBee uređajima. Problem rješavaju pristupnici poput SmartThings Hub-a tvrtke Samsung ili Philips Hue Bridge. Ovim se, na primjer, utičnice SmartThings mogu uključivati i isključivati putem Google asistenta.
- Apple HomeKit proizvodi mogu se uparati samo izravno s WLAN-om ili Bluetooth Smart Home uređajima. I ovdje pomaže pristupnik. Na primjer, Homee Smart Home Center kompatibilan je s HomeKit-om. Mixtile Hub kineske marke Focalcrest također prevodi između uređaja HomeKit i ZigBee.
Koji sustavi pametnih kuća koriste ZigBee?
- Philips Hue
- Ikea Tradfri
- Osram
- Xiaomi
- Samsung SmartThings
- Pametna kuća Homee
- Bosch
Koji proizvodi za pametnu kuću koriste ZigBee?
ZigBee kompatibilni izvori svjetlosti
- Philips Hue
- Osram Smart +
- Paulmann LED
- Sengled (Telekom Magenta)
- Ikea Tradfri
- Shyne
- Immax Neo Smart LED
- Q pametna svjetla za dom (Neuhaus grupe za munje)
- LG uključeno / isključeno prigušeno LED svjetlo
- Müllerova svjetlost
ZigBee kompatibilni senzori pokreta, senzori vode i temperaturni senzori
- Philips Hue vanjski detektor pokreta, detektor pokreta
- Osram Smart + detektor pokreta
- Schwaiger detektor pokreta
- Samsung SmartThings (senzor za prozore i vrata, senzor za vodu)
- Ecolink senzor za vrata i prozore
- Vjerujte senzoru pokreta za pametnu kuću
- Heiman senzor za pametnu kuću za vodu
- Zipato senzor za vodu
- Xiaomi senzor za vodu
- Vjerujte senzoru vode ZWLD-1000
- Aqara pametni temperaturni senzor (Xiaomi)
- Somfy senzor temperature i vlažnosti
- Lupus Electronics Mini temperaturni senzor
- Bitron senzor temperature i vlažnosti
- WeMo senzor alarma (Belkin)
Prekidači kompatibilni sa ZigBee, senzori zatamnjenja i utičnice
- Tahoma prekidač
- Pametni prekidač Tint / Müller-Licht
- Sonoff Touch pametni prekidač
- Utičnica Ikea Tradfri
- Osram Smart + utikač
- Ledvance Smart + utikač
ZigBee kompatibilni detektori dima i sirene za uzbunu
- Telekomov pametni kućni detektor dima (Bitron Home)
- Pametni detektor dima Tuya
- W4 detektor dima (Honeywell)
- SwannOne vanjska sirena
- Heiman ZigBee sirena alarma
- Heiman ZigBee detektor ugljičnog monoksida
Pametne brave kompatibilne sa ZigBee
- Inteligentna brava za vrata 365plusZ3 (Samsung)
- Kwikset Smartcode SmartCode Deadbolt
