Що це за розумний будинок Zigbee: стандарт, пристрої та при чому тут Xiaomi

Система розумного будинку ZigBee – це не бренд і не готовий набір пристроїв: хаба, датчиків. Це стандарт зв’язку і взаємодії сумісних пристроїв. Тому, якщо ви шукаєте як швидше і простіше зробити свій будинок розумним, краще зверніть увагу на готові системи: Xiaomi, Amazon Echo або Google Home.

Якщо ж вас цікавить можливість зробити розумний будинок “під себе”, вам подобається копатися в настройках, датчиках, інших пристроях, – то читайте про можливості ZigBee в рамках проектування розумних будинків.

Що таке розумний будинок ZigBee

У цій системі пристрої використовуються як центр управління та бездротова мережа, по системі нагадує – або Bluetooth, але з рядом переваг перед ними.

  • Енергоефективність. – передає до 54 Мбіт в секунду, а стелю для ZigBee – 250 Кбіт. Цього достатньо сет розумного домакоторая обмінюється тільки базовою інформацією – на рівні спрацьовування, відключення або оновити стан пристрою. Відсутність надлишкової потужності у системи додає пару років роботи тих компонентів розумного будинку, які не підключаються до розетки. Крім того, коли ZigBee-елементи не використовуються, то переходять в режим «сну».
  • Самоорганізація. Незважаючи на маломощность, ZigBee об’єднує пристрої в мережу без залежного підключення один від одного. Тут немає лінійної ієрархії типу: «команда від центру йде до кінцевого пристрою тільки тим маршрутом, який запланований заздалегідь». Це означає, що якщо один учасник ZigBee-мережі зникне або зламається, то мережу самостійно реорганізується і команда дійде до потрібного пристрою через інші вузли. Це вільне, «пористу» підключення робить розумний будинок ще і надійним.
  • Доступність і ціна. Ви можете купити окремий радіомодуль і припаяти його до плати датчика, наприклад. Продаж в стані «напівфабрикату» з необхідністю супутньої роботи, позитивно позначається на ціні модулів в межах ~ 20 $ за штуку. Потрібні компоненти вільно перебувають і купуються в інтернет-магазинах, зокрема на Аліекспресс.

Вигідна покупка!Ми знайшли для вас пристрою на Aliexpress.com:

  • Стандартизація Бібліотека ZigBee Cluster Library -, описує +200 попередніх налаштувань під датчики, модулі управління електромеханічними приводами, компоненти розумного освітлення, вимикачі. Бібліотека триває поповнюватися. Понад це, модулі ZigBee використовують профілі, які пов’язують бездротові пристрої різних компаній і екосістем.Еті спеціалізовані пресети об’єднані в «публічні профілі», так для розумного будинку це «Automation», але ще доступні профілі для організації мережі в лікарнях, на будівництві або заводах . Оскільки вихідний код у системи відкритий: доступний через проект ZBOSS, у сторонніх розробників спостерігається зустрічний процес стандартизації. Так, наприклад, модулі компанії Atmel сумісні з ZigBee за замовчуванням.

Читайте огляд: Що таке розумний будинок: різні системи: різні можливості

Як працює

НЕ пропустіть:

Тепер ви розумієте, навіщо потрібна і чим цікава ця технологія ZigBee.

Отже, якщо розкласти технологію розумного будинку ZigBee на складові, то вийде, що вона одночасно існує в програмному і фізичному вигляді. На програмному рівні це мережевий протокол, який визначає специфіку роботи системи в рамках стандарту низкоскоростной персональної мережі IEEE 802.15.4. Якщо дуже просто – стандарт IEEE 802.15.4 це автомобіль, а ZigBee – його тюнінг під специфіку гонок по бездоріжжю.

До програмного рівня відносяться і додатки, з яких ви керуєте розумним будинком і загальний профіль для додатків «Automation». Фізичний рівень – спеціальні пристрої ZigBee, які зв’язуються між собою на радіочастоті 2,4 ГГц. Серед них:

  1. Тільки один координатор для формування мережі. Підключається до комп’ютера через -роз’єм, через нього управляються нижчестоящі пристрою і задаються параметри безпеки.
  2. Будь-яка кількість маршрутизаторів для поширення мережі. Працюють постійно, тому для роботи їм потрібно харчування від розетки. Один маршрутизатор пов’язує з координатором до 32 пристроїв.
  3. Модулі-приймач в кінцевих пристроях розумного будинку для підключення їх до мережі ZigBee. Це ті самі датчики, електромеханічні приводи і інші зрозумілі штуки. Вони відсилають відгук на запит координатора або маршрутизатора, але вже не підключають до себе інших пристроїв.

Це тільки загальний опис структури і вам поки не ясно, де саме знаходяться учасники вийшла мережі, що є самим ZigBee, а що доповненням до нього. Уявіть це як листковий пиріг, де найсмачніший верхній шар джему або глазурі покриває основні коржі.

Шар сторонніх додатків

  • Найближче до кінцевого користувача знаходяться сторонні додатки для смарт-пристроїв. Вони мають зрозумілу графічну оболонку, доступні на ПК, планшеті і смартфоні. Смарт-пристрої «інтернету речей» управляються додатками.

Шар додатків і протоколів ZigBee

  • Загальний профіль «Automation» – об’єднує програми сторонніх розробників. Технічно, це теж додаток, але заздалегідь встановлений самим ZigBee. Через Automation ви керуєте пристроями в домашній мережі централізовано, а не перемикайтеся між додатком термостата і розумного вимикача для настройки.
  • Фреймворк додатків – це основа для загального профілю. Він працює вже не з користувачем, а скоріше з кінцевими пристроями, їх кластерами і групами. Він також запам’ятовує унікальні кожних учасників домашньої мережі ZigBee. Це і частина захисту розумного будинку від зловмисників. Фреймворк фільтрує пристроїв запитувачів підключення до мережі, але які не занесені до його список допущених до підключення.
  • Мережевий протокол ZigBee – описує формування пористої структури мережі і роботу фізичних вузлів з нею (топологія мережі). Це сполучна ланка між програмним і фізичним рівнем ZigBee. Він відповідає за відповідність радіоканалів, економію енергії через гібернацію незадіяних модулів ZigBee в кінцевих пристроях. Так само в його веденні ще ряд специфічних функцій.

шар стандарту

  • -адреса – Кожен пристрій має свій унікальний адресу, зрозумілий для фрейма. За цією адресою Фреймворк запам’ятовує пристрій. Також, потрібен для підвищення надійності мережі, що б з в разі скидання або підключення нового пристрою, його адреса залишався незмінним.
  • -рівень – Описує фізичний рівень передачі даних радіохвилями та фізичних же учасників мережі ZigBee, як координатор і маршрутизатори.

Звичайно, це все ще вкрай спрощене бачення ZigBee, але його цілком достатньо, що б зібрати розумний будинок з готових ZigBee-орієнтованих смарт-пристроїв.

ZigBee Alliance

Добре, прийшов час розповісти про самих розробників – некомерційної організації ZigBee Alliance. Це асоціація з ~ 400 учасниками, які підтримують і розвивають стандарт бездротового зв’язку для розумного будинку, систем енергозбереження, автоматизації рітейлу, будівництва та ряду суміжних областей. Всі ці протоколи ZigBee мають один загальний елемент – вони використовують ту ж базову технологію радіозв’язку, ту ж смугу частот 2,4 ГГц, яка відповідають загальносвітовій сертифікації радіо.

Протоколи альянсу нагадує такі в WiFi Alliance. Обидва йдуть багаторівневої моделі «шарів» і засновані на IEEE, через що у них однакові і рівні. Збігаються вони і в використанні діапазонів, які долають меблі, стіни і підлоги. Головне ж відмінність між ними в підходах до стандартизації, через що ZigBee тепер асоціюється з самодостатніми проектами розумних будинків. ZigBee Alliance прийняв на себе відповідальність за стандартизації верхніх шарів, аж до рівня додатків – тому він пише бібліотеки пристроїв і створює «загальні профілі.

У 2002 році, коли ZigBee Alliance тільки з’явився, фахівці і ентузіасти домашньої автоматизації говорили про розумного будинку під управлінням загальної мережі. Вони робили відкриття в дистанційному управлінні домашньої середовищем, що б ми управляли безпекою, освітленням, клімат-контролем і навіть охороною здоров’я з одне додатки на ПК або смартфоні.

Окремі пристрої, датчики і виконавчі механізми цих систем були доступні і раніше. Але вони не існували один для одного, тому що не було ніякого універсального протоколу зв’язку, який дозволив би пристроїв об’єднатися, а людині – легко управляти ними.

Проекти та кейси розумних будинків під ZigBee

В останньому десятилітті, розумні будинки розвивалися завдяки розкішним персональним проектам і народним умільцям. Однак тепер ZigBee стала домінуючою технологією зв’язку для готових і недорогих смарт-пристроїв – клеєм, який пов’язав компоненти розумного будинку. З цим ми отримали зростання інтересу до проектів розумних будинків під цю систему.

Серед них такі проекти як:

  1. Xiaomi Smart,
  2. Wulian,
  3. Legrand.

Пристрої, які працюють за технологією ZigBee, керують диммерами – перемикачами освітлення, приводами – шторами, жалюзі, воротами. Крім датчиків проникнення, реалізовані готові модулі технічної сигналізації для виявлення витоків води або газу.

Так само, набори модулів на зразок XBee ZigBee Mesh, дозволяють створювати власні смарт-пристрої, поєднуючи з ZigBee мікроконтролери і плати. Тільки в 2016 році, про співпрацю з Альянсом оголосили такі компанії як Phillips, International, EnerBee, GreenPeak Technologies, Jiuzhou Gre
eble: MMB Networks, Murata і Ubisys.

Вільна концепція ZigBee і оптимізація його роботи привертає все нових розробників. Це означає, що розумний будинок під цей стандарт варто розглядати і як власного проекту.

Ссылка на основную публикацию