Протокол ZigBee для умного дома: описание технологии, устройства, возможностей, отличие от WiFi

Умный дом Xiaomi имеет надпись “ZigBee” на многих своих датчиках и устройствах. Статья расскажет о сути нового протокола, его минусах и плюсах. В качестве бонуса в конце читатель узнает, как установить модифицированное приложение.

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

Концепция «интернет вещей» предназначена для превращения бытовой техники из обычных приборов в «умные». Владелец, используя беспроводной интерфейс, подключает технику к сети (WiFi, bluetooth). Вещи, подключённые таким образом к Интернету, после выполнения задачи (вскипячена вода, постирано бельё, приготовлена еда и т. п.) уведомляют об этом хозяина.

Многие «умные» устройства питаются от электрической сети, но иногда у человека появляется потребность в использовании беспроводной техники. Например, беспроводной термометр вполне может передавать данные дистанционно, однако его батарейка будет садиться еженедельно. Удобны и беспроводные выключатели, работающие на небольших аккумуляторах. Прекрасная идея – объединение всех таких устройств в рамках единой распределённой сети, управляемой дистанционно. Она была бы способна к принятию самостоятельных решений на основе показаний, считываемых со счётчика, извещателя или датчика.

Подобные задачи решаются беспроводной специально созданной технологией ZigBee, подробнее о которой – далее.

ZigBee – протокол передачи данных

WiFi-сети есть почти во всех квартирах, люди хорошо знакомы с этой технологией. Они состоят из двух устройств, взаимодействующих между собой: роутера, или передатчика, и приёмников, которыми могут быть ноутбуки, телефоны и др. девайсы. Связаны все элементы единой сетью, создаваемой роутером.

Сеть наиболее популярного типа называется «Звездой», потому что она визуально на неё похожа: с центральным устройством посередине и лучами, которые отходят от него в стороны. Принцип работы сети интуитивно понятен. Система «Умный дом», разработанная компанией Xiaomi, позволяет подключить к ней свои устройства. Значит, WiFi-протокол пригоден для построения системы автоматизации.

Возникает вопрос: для чего нужны дополнительные технологии вроде ZigBee? Для всех устройств обязательно подключение к розеткам или частая подзарядка. Сразу ощущается основной недостаток сетей WiFi: они потребляют очень много энергии. Устройствам, источник питания которых – розетка, разницы нет, но датчики и гаджеты, функционирующие на батарейках, будут постоянно требовать подзарядку. Мало владельцев согласится на ежедневную зарядку аккумулятора для нескольких девайсов.

Среди протоколов передачи информации существует не менее известный, имеющий низкое энергопотребление. Речь идёт о Bluetooth. Он создавался как технология, позволяющая сравнительно быстро передавать данные, а затем начал применяться, когда необходимо подключить беспроводное устройство. Система «Умный дом» работает и с ним. Наиболее часто он используется в паре с технологией WiFi, однако существуют девайсы, не имеющие других протоколов кроме Bluetooth.

Минусы есть и у данного варианта. Подобно WiFi, он работает на «Звезде». Это плохо из-за низкой отказоустойчивости и малой дальности действия. Для обеспечения нормальной связи с остальными гаджетами владелец должен разместить передатчик в центре комнаты, близко ко всем остальным устройствам. Живущим в обычной квартире вариант подойдёт, однако хозяину частного дома добиться постоянной связи между всеми гаджетами, которые подчас неравномерно удалены друг от друга, будет сложно. Эта проблема решается внедрение bluetooth-шлюзов. Получила развитие система Меш (Mesh), снабжённая специальными лампочками.

Передатчики ZigBee-устройств – самые маломощные, однако их приёмник очень чувствительный. Подобное сочетание приводит к очевидному положительному эффекту: люди, которые находятся рабочей зоне сети, получают меньшее облучение. Поэтому беспроводной стандарт ZigBee – самый экологичный и безопасный.

Технология работает в нелицензируемом диапазоне с частотой 2,4 гигагерц, где данные передаются с максимальной скоростью в 250 килобит в секунду (для США и Европы стандартом предусмотрены ещё 2 частоты: 868 и 915 мегагерц соответственно). Он включает минимум 11, максимум – 26 каналов, ширина каждого – 5 мегагерц.

Устройства ZigBee делятся на 3 вида:

  1. Координаторы. Им формируется топология сети, производится установка мостов от неё. Больше одного координатора она содержать не может.
  2. Маршрутизаторы. Они являются промежуточными звеньями. Их функция – передача данных от девайсов в определённую сторону. В отличие от координаторов, одна сеть может содержать несколько маршрутизаторов.
  3. Конечные устройства. Их цель – передача данных маршрутизаторам либо координатору. Связь с аналогичным себе девайсом конечным устройствам не доступна.

Расстояние для осуществления типовой связи в стандарте IEEE 802.15.4 равняется 10 метрам. При этом мощность передатчика не устанавливается жёсткими требованиями. Каждое государство разрабатывает специфические нормативные документы, регулирующие данный параметр.

Значимость ZigBee в системе умного дома Xiaomi

В конце 2017 г. этим протоколом системы пользовалось около 22 видов гаджетов. Для сравнения: WiFi на тот момент работал с 80-ю, а bluetooth – с примерно 25-ю устройствами.

Zigbee имел самую маленькую долю устройств, однако все они предназначались для конкретной цели – автоматизировать жилище, поэтому здесь данный протокол лидирует.

Установка модифицированного приложения

Если разработчики ограничили какие-либо функции, возможно их самостоятельное включение. Разработано готовое приложение, которое получило название “Mi Home”. Оно распространяется в свободном доступе. Установка трудностей не вызовет. Однако лучше заранее дать своей операционной системе разрешение устанавливать приложения, источники которых неизвестны. Программа схожа с оригинальной версией, но включает небольшие доработки. К примеру, создатели слегка изменили её внешнее оформление (дизайн).

Важно: модифицированная версия отображает шлюз, принадлежащий к европейскому набору, а оригинальная его не имеет.

Отличия есть и в разделе, где можно добавить другие устройства: включено большое их количество, работающее в сторонних системах. Разработчики расширили число вещей, охватываемых системой. Однако некоторых нужных девайсов пользователи в перечне предлагаемых могут не встретить. Выбрать китайский регион и добавить европейскую версию шлюза аналогично добавлению китайской версии, задача сводится только к выбору правильной иконки.

Однако этот шлюз поддерживает подключения Zegbee-устройств, принадлежащих только к российскому региону. Сценарии тоже не дают возможности выбора данного шлюза (к примеру, его включения как ночника). Работа возможна, но пользователь столкнётся с ограничениями.

Ответы на часто задаваемые пользователями вопросы

Некоторые люди, купив датчики движения (или температуры) и розетки с надписями “ZigBee”, встречаются с одинаковой проблемой: программа “MiHome” никак не реагирует на попытки подключения к ней новых устройств.

 Единственная ошибка со стороны пользователя здесь – он не купил специальный шлюз, без которого подключение невозможно.

Другая группа людей часто сталкивается с трудностями в привязке удалённых субдевайсов ZigBee.

Когда возникают подобные проблемы, необходимо последовательное:

  1. Отключение всех устройств, связанных с ZigBee, от сети.
  2. Удаление батареек из датчиков.
  3. Вставка батарейки в 1-й датчик.
  4. Включение поиска датчиков в MiHome.
  5. Нажатие и удержание кнопки на подключаемом датчике до мигания индикатора пять-шесть раз (это может получиться не с 1-й попытки).
  6. Последовательная вставка оставшихся батареек и подключение остальных датчиков.

2 описанные проблемы – самые распространённые. Решить другие вопросы пользователям помогает обращение к инструкции.

Заключение

Хорошо заметно, насколько перечисленные способы топорные, имеющие недостатки. Перед покупкой следует внимательно изучить, к какому региону принадлежит устройство. В Интернете размещена информация о магазинах, продающих технику для «умных» домов, с указанием её совместимости с конкретными регионами. Другой вариант – подключение гаджета к сторонней системе. На деле многие специалисты задаются вопросом: почему Xiaomi ввёл подобные ограничения.

Понравилась статья? Поделиться с друзьями:
Добавить комментарий

;-) :| :x :twisted: :smile: :shock: :sad: :roll: :razz: :oops: :o :mrgreen: :lol: :idea: :grin: :evil: :cry: :cool: :arrow: :???: :?: :!: