AUTHOR: Carlos Paras
UPDATED: November 30, 2021
Zigbee on yksi monista tavoista yhdistää kodin älylaitteet langattomaan verkkoon. Tässä artikkelissa selitän, miten Zigbee toimii ja miksi se on hyödyllinen kodin automaation maailmassa.
mikä on Zigbee? Zigbee on pienitehoinen langaton tiedonsiirtoprotokolla, joka perustuu IEEE 802.15.4-standardiin low-rate personal area Networksille (lr-WPAN). Sitä pidetään energiatehokkaampana ja kustannustehokkaampana vaihtoehtona perinteisille Bluetooth-ja Wi-Fi-tekniikoille.
Zigbeen spesifikaatio on ollut olemassa jo yli 15 vuotta. Yleisimmin sitä käytetään kodeissa ja rakennuksissa yhdistämään langattomasti automaatio-ja turvalaitteet internetiin.
älytermostaatit, älyvalokytkimet ja älylukot voidaan yhdistää langattomaan verkkoon, jota voidaan hallita älypuhelimella tai tietokoneen käyttöliittymällä.
Zigbeetä käytetään myös muissa sovelluksissa, kuten terveydenhuollossa, älykkäässä energiassa, kaukosäätimissä ja vähittäiskaupan palveluissa.
Smart Home Deals @ Amazon
Zigbee Mesh-verkko
Zigbeen erottaa muista viestintäprotokollista se, että tiedonsiirto ei ole pelkästään point-to-point kahden suuritehoisen laitteen välillä. Sen sijaan Zigbee-laitteet toimivat mesh-verkkona, joka voi tarjota käyttäjilleen lisää luotettavuutta.
mikä on mesh-verkko? Mesh-verkko on lähiverkkotopologia, jossa sen infrastruktuurin laitteet ovat yhteydessä toisiinsa.
kaikki mesh-verkon laitteet toimivat yhdessä siirtääkseen tehokkaasti tietoa muihin laitteisiin tai muista laitteista.
kolme yleisintä esimerkkiä mesh-verkoista ovat LAN (local area network), VLAN (virtual LAN) tai WLAN (wireless LAN). Yksi hajautettu yhteys käytetään, onko se osittainen mesh topology tai koko mesh topology.
osittaisessa mesh-topologiassa jotkut laitteet on liitetty jokaiseen verkon laitteeseen, kun taas toiset laitteet on kytketty vain laitteisiin, joiden kanssa ne vaihtavat tietoja.
Zigbeen käyttämän kaltainen täysi mesh-topologia on sellainen, jossa jokainen laite on kytketty verkon jokaiseen muuhun laitteeseen.
ZigBee-verkossa laitteet lähettävät signaaleja lyhyen matkan (10-100 metriä) sisällä, mutta koska Zigbee käyttää mesh-verkkoa, jokainen laite toimii toistimena ja voi laajentaa viestintäaluetta.
lisäksi mesh-verkot ovat ”itsestään paranevia”, eli jos yksi laite ei kuljeta ja anna signaalia, verkon toinen laite voi poimia signaalin ja jatkaa sen lähettämistä kohdelaitteelle.
Zigbee yhteentoimivuus
kaikki Zigbee-yhteensopivat laitteet ovat yhteentoimivia. Tämä tarkoittaa sitä, että vaikka laitteet olisivat eri valmistajien tekemiä, voidaan niiden välillä saavuttaa yhteenliitettävyys.
esimerkiksi sanotaan, että sinulla on yhden valmistajan tekemä älyvalokytkin ja toisen valmistajan tekemä älyvalolamppu. Jos molemmat laitteet ovat Zigbee-käytössä, ne pystyvät kommunikoimaan keskenään ja valokytkin pystyy kytkemään lampun päälle tai pois päältä.
toisaalta, jos vain toinen laitteista on ZigBee-käytössä, laitteet eivät pysty kommunikoimaan tai toimimaan keskenään.
Miten Zigbee Vaikuttaa?
Image Courtesy of: Philipsin
Älykotilaitteet on varustettu pienillä radiolähettimillä, jotka mahdollistavat langattoman yhteyden. Nämä lähettimet lähettävät ja vastaanottavat tietoja henkilökohtaisen verkon kautta, johon vain sinulla on pääsy.
Zigbee käyttää kolmea laitetyyppiä mahdollistaakseen verkon yhteenliitettävyyden ja viestinnän: Zigbee-koordinaattoria (ZC), Zigbee-reititintä (ZR) ja Zigbee-Päätelaittetta (ZED).
Zigbee-koordinaattori
ZigBee-koordinaattori perustaa verkoston perustan (tai juuren). Jokaisella verkolla on oltava yksi (ja vain yksi) ZigBee-koordinaattori, joka hallinnoi verkkotoimintoja ja tallentaa verkkotietoja.
koordinaattori perustaa verkon valitsemalla, mitä kanavaa verkkoviestinnässä käytetään.
koordinaattori toimii myös verkon Luottamuskeskuksena hallinnoimalla ja jakamalla tietoturva-avaimia. Tämän prosessin avulla muut laitteet voivat liittyä tai poistua verkosta. ZigBee-koordinaattorin täytyy olla voimissaan koko ajan, eikä hän saa unta.
Zigbee-reititin
Zigbee-reititin mahdollistaa sovellusten toimintojen ajamisen. Se toimii välireitittimenä muiden tietoja jakavien tai vaihtavien laitteiden välillä. Se voi lähettää, vastaanottaa ja reitittää tietoa omassa verkossaan tai muiden olemassa olevien verkkojen välillä.
se pystyy antamaan myös muille reitittimille ja päätelaitteille luvan liittyä verkkoon. Zigbee-reititin ei voi nukkua ja sen täytyy olla päällä koko ajan.
Zigbee-Päätylaite
Zigbee-Päätylaite voi olla yhteydessä vain Zigbee-reitittimeen tai Zigbee-koordinaattoriin. Se on ZigBee-verkon alkeellisin Laitetyyppi. Se voi vain lähettää tai vastaanottaa tietoja ja on yleensä Paristokäyttöinen.
päätelaitteella ei voi reitittää tietoa muille laitteille eikä se siksi vaadi paljon muistia. Se ei myöskään voi sallia muiden laitteiden liittyä verkkoon.
Zigbee-päätelaitteita ei käytetä usein, jolloin ne voivat nukkua pitkään, mikä pidentää akun käyttöikää.
Zigbee Radio Bands
Kuva: Yale
Zigbee toimii ISM-radiotaajuuskaistoilla. Lyhenne ISM tulee sanoista ” industrial, scientific, and medical.”Kuka tahansa henkilö tai yritys voi käyttää radiotaajuusenergiaa näillä kaistoilla teolliseen, tieteelliseen tai lääketieteelliseen toimintaan liittyviin tarkoituksiin.
ISM-taajuuskaistoja ei ole tarkoitettu tietoliikennetarkoituksiin. Suurimmaksi osaksi ISM-radiokaistoja käytetään pienitehoisissa langattomissa viestintäjärjestelmissä, kuten ZigBee, Bluetooth, Wi-Fi ja RFID (radiotaajuustunnistus).
ISM-radiokaistoja käytetään myös radiotaajuisissa lämmityksissä (eli mikroaaltouunien ruoanvalmistuksessa) ja lääketieteellisissä diatermisissä koneissa.
Zigbee-tietoliikenteessä on hyvin alhainen latenssi, eli tiedonsiirto tapahtuu nopeasti ilman suurempia viiveitä. Jokaiseen Zigbee-yhteensopivaan laitteeseen on integroitu erityinen Zigbee-siru.
jokainen siru sisältää mikrokontrollereita ja radioita, joiden avulla laitteet voivat kommunikoida keskenään.
Zigbee toimii 2,4 GHz: n ISM-taajuusalueella useimmissa paikoissa ympäri maailmaa. Tosin on muitakin paikkoja, joissa Zigbee voi toimia matalammilla taajuuksilla.
esimerkiksi Kiinassa Zigbeen voi käyttää 784 MHz: n taajuuskaistaa ja Euroopassa 868 MHz: n taajuuskaistaa. Australiassa ja Yhdysvalloissa voi käyttää 915 MHz: n taajuusaluetta.
vaikka Zigbee pystyy toimimaan useilla taajuusalueilla, sitä käytetään tyypillisesti 2,4 GHz: n taajuusalueella.
2,4 GHz: n taajuusalueella tiedonsiirtonopeus voi olla jopa 250 kilotavua sekunnissa. 868 MHz: n taajuusalueella datanopeus on 20 kilotavua sekunnissa. 915 MHz: n taajuusalueella datanopeus on 40 kilotavua sekunnissa.
Zigbee History and the Zigbee Alliance
1990-luku oli merkittävä vuosikymmen langattoman viestintäteknologian innovaatiolle. Bluetooth syntyi vuonna 1994 ja Wi-Fi vuonna 1997, kun taas Zigbee kehitettiin vuonna 1998.
vuonna 2002 useat teknologiayritykset liittyivät yhteen perustaakseen Zigbee-Allianssin. Niiden tarkoituksena on hallita ZigBee-standardia, edistää sen käyttöä ja jakaa sovellusprofiileja muiden yritysten käytettäväksi teknologiatuotteissaan.
näiden profiilien avulla eri valmistajat voivat tuottaa Zigbee-yhteensopivia tuotteita, jotka pystyvät työskentelemään yhdessä ja jakamaan tietoa muiden Zigbee-yhteensopivien tuotteiden kanssa.
ZigBee-allianssissa on kolme jäsentasoa: Adopter-taso, Participant-taso ja Promotor-taso.
Adopter-taso antaa jäsenille oikeuden tutustua valmiisiin Zigbee-standardeihin ja-määrityksiin. Adopterin jäseniä ovat ARC Technology Company Limited, Emporia Energy, Verizon, SmartPlus Inc., AXIS Labs Inc., Katapultti Technologies, ja kantaja.
Osallistujataso antaa jäsenille äänioikeuden ja oikeuden vaikuttaa Zigbeen tulevaan kehitykseen. Niillä on myös oikeus tutustua tuotekehityksen standardeihin ja spesifikaatioihin varhaisessa vaiheessa.
osallistujia ovat V-Mark Universal Electronics, Toshiba, Telink Semiconductor, Data Communications Company, Samsung, Bosch, Lowe ’ s, IKEA ja Spectrum.
Promoottoritasolla on lopullinen hyväksyntä kaikille standardeille. He kuuluvat Zigbee Alliancen hallitukseen ja antavat jokaiselle työryhmälle automaattisen äänioikeuden.
suurimpia Promotor-jäseniä ovat Amazon, Comcast, Huawei, MMB Networks, NXP, Legrand ja Texas Instruments.
perustamisensa jälkeen Zigbee-allianssi on laajentunut yli 400 eri järjestöön 37 maassa ympäri maailmaa.
Zigbee-standardointi tapahtui vuonna 2003, ja IEEE 802.15.4-spesifikaation ratifiointi tapahtui vuonna 2004. Seuraavana vuonna ZigBee-spesifikaation julkinen saatavuus julkistettiin 13. kesäkuuta 2005.
Zigbee Security
Kuva: SmartThings
Zigbee käyttää AES 128-bittistä salausta ja perustuu IEEE 802.15: ssä määriteltyyn suojausmalliin.4 vakio. Zigbee-Verkot ja laitteet käyttävät kahdentyyppisiä tietoturva-avaimia viestintään: verkkoavainta ja linkkiavainta.
verkkoavain
verkkoavain on jaettu ja sitä käyttävät kaikki verkon laitteet viestien turvalliseen siirtämiseen. Sen tuottaa Trust Center (joka useimmiten on koordinaattori verkossa) ja lähetetään kaikille uusille laitteille, jotka liittyvät verkkoon.
Linkkiavain
verkkoavainta ei koskaan lähetetä laitteisiin salaamattomana. Luottamuskeskus on valmiiksi konfiguroitu linkkiavaimella, jota käytetään verkkoavaimen suojaamiseen, kun sitä siirretään liittyviin laitteisiin.
Linkkiavaimia käytetään myös salattuun viestintään kahden laitteen välillä. Nämä ainutlaatuiset linkkiavaimet jaetaan vain kahden laitteen välillä, ja Trust Center luo ja tarjoaa ne.
Zigbee Security Models
Zigbee tarjoaa kahdenlaisia tietoturvamalleja: hajautettuja ja keskitettyjä. Nämä kaksi mallia eroavat toisistaan siinä, miten ne mahdollistavat uusien laitteiden liittymisen verkkoon ja miten ne turvaavat tietoliikenteen koko verkossa.
hajautettu tietoturvamalli
hajautettu tietoturvamalli on yksinkertainen, mutta vähemmän turvallinen Järjestelmätyyppi. Se koostuu kahdesta laitetyypistä, reitittimistä ja päätelaitteista. Kun reititin on päällä, se voi muodostaa hajautetun suojausverkon, jos se ei havaitse olemassa olevaa verkkoa.
tämän tyyppisessä verkossa mikä tahansa reititin voi sallia muiden reitittimien ja päätelaitteiden liittyä antamalla verkkoavaimen. Kaikki hajautetun tietoturvaverkon laitteet käyttävät samaa verkkoavainta viestien salaamiseen.
liittyäkseen verkkoon reitittimillä ja laitteilla on oltava valmiiksi määritetty linkkiavain. Tätä linkkiavainta käytetään verkkoavaimen salaamiseen, kun se siirretään vasta yhdistetyille laitteille.
keskitetty Turvamalli
keskitetty turvamalli tarjoaa korkeamman turvallisuustason, mikä tekee järjestelmästä hieman monimutkaisemman. Reitittimien ja päätelaitteiden lisäksi tähän malliin kuuluu kolmas Laitetyyppi: verkkokoordinaattori tai luottamuskeskus.
luottamuskeskus muodostaa keskitetyn suojausverkon konfiguroimalla ja todentamalla verkkoon liitettäviä laitteita. Se luo verkkoavaimen, jota kukin laite käyttää viestien salaamiseen koko verkossa. Verkkoavainta voidaan päivittää säännöllisesti (joko automaattisesti tai tarvittaessa) hakkeroinnin riskin vähentämiseksi.
Trust Center jakaa myös ainutlaatuisen Trust Center-Linkkiavaimen laitteisiin niiden liittyessä verkkoon. Laitteet käyttävät tätä linkkiavainta kommunikoidakseen turvallisesti luottamuskeskuksen kanssa.
Zigbeen edut
kaiken kaikkiaan Zigbee tarjoaa edullisen, pienitehoisen, erittäin luotettavan ja turvallisen tavan liittää laitteita langattomasti internetiin. Saatavilla on satoja ZigBee-älykotilaitteita, joten ei ole ihme, miksi Zigbee on niin suosittu ja laajalti käytetty.
suositellut tuotteet
- PREMIUM SOUND: rikas, yksityiskohtainen ääni, joka mukautuu automaattisesti mihin tahansa huoneeseen. Tukee häviötöntä HD-ääntä, joka on saatavilla select – palvelussa…
- ÄÄNIOHJAA musiikkiasi: striimaa kappaleita muun muassa Amazon Musicilta, Apple Musicilta, Spotifylta ja SiriusXM: ltä. HD vaatii yhteensopivan…
- SMART HOME HUB: sisäänrakennettu hub ääniohjaukseen yhteensopivat valot, lukot ja anturit. Helposti perustaa yhteensopivia Zigbee laitteita…
- ALEXA on valmis auttamaan: asettaa ajastimia, muistutuksia ja hälytyksiä. Alexa vastaa kysymyksiin kuten ” Alexa, mitä kello on?”
- aloita rutiinit liikkeillä-kytke yhteensopivat valot päälle, soita Flash-Ohjeistuksesi tai laita kahvinkeitin päälle, kun olet…
- Meet the Echo Plus – sama hieno ääni kuin Echo (3rd Gen), jossa on sisäänrakennettu Zigbee-napa, jonka avulla voit helposti asentaa ja hallita…
- nauti premium-äänestä-muokkaa kuuntelukokemustasi säätämällä taajuuskorjainasetuksia. Tai pari toisen kaiun kanssa…
- Ääniohjaa musiikkiasi-Kysy Alexalta kappaletta, artistia tai genreä Amazon Musicilta, Apple Musicilta, Spotifylta, PANDORAlta, SiriusXM: ltä,…
- ääniohjaus älykotiin – Kytke valot päälle, säädä termostaatit, lukitse ovet ja paljon muuta yhteensopivilla kytketyillä laitteilla….
- Keep your family in sync-Use your Alexa devices like an intercom and talk to any room in the house with Drop In and…
- Alexa voi näyttää vielä enemmän – 10.1″ HD-näytöllä, joka on suunniteltu liikkumaan kanssasi, videopuhelut, reseptit ja näyttelyt ovat…
- pysy frame – videopuhelussa ystävien ja perheen kanssa tai ota kuva, kun 13 MP: n kamera, jossa on automaattinen kehystys ja liike, pitää sinut…
- Smart home made simple – Set up compatible Zigbee devices or smart products without a erillinen hub. Pyydä Alexaa näyttämään…
- katso ympärillesi, kun olet poissa – turvallisesti käyttää sisäänrakennettua kameraa etävalvomaan kotiasi milloin tahansa…
- niin paljon viihdettä-pyydä Alexaa soittamaan suosikkiohjelmiasi, musiikkiasi ja podcastejasi Prime videolta, Netflixiltä, Amazon Musicilta,…
- Premium-kaiuttimet Dolby processing avulla voit suoratoistaa musiikkia ja kirjoja terävällä, stereoäänellä. Vilkkaalla 10,1″ HD-näytöllä…
- Yhdistä videopuheluihin ja viesteihin-Soita videopuheluita kenelle tahansa, jolla on Skype, Alexa-sovellus, Echo Spot tai Echo…
- Made to fit your life-Ask Alexa to see lyrics and album art with Amazon Music. Helposti päivittää tehtävälistat ja kalenterit….
- Big Entertainment – Katso palkittuja elokuvia ja ohjelmia Prime videolta ja Netflixistä tai suoraa TV-lähetystä ja urheilua Hululla…
- Uusi keittiöseuralaisesi – kokkaa yhdessä Ruokaverkon keittiön kanssa, aseta ajastimet ja hälytykset sekä lisää tavaroita ostoksiisi…
- liitettävyys: Yhdistä langattomasti ja hallitse laajaa valikoimaa yhteensopivia älylaitteita yli 40 kumppanimerkiltä, mukaan lukien…
- kotiautomaatio: opeta HUBille Hyvää huomenta, Hyvästi, Hyvää yötä ja muut rutiinit laitteesi automaattisesti päälle tai…
- 24/7 seuranta: saat sovellushälytyksiä kytketyiltä laitteilta, kun kodissasi tapahtuu odottamatonta toimintaa. Materiaali:…
- ääniohjaimet: käytä äänikomentoja liitettyjen laitteiden ohjaamiseen SmartThingsin ja Google Assistantin avulla
- parannettu DIY-ratkaisu: parannettu ohjattu koneeseen noustessa helpottaa asennusta. Hub yhdistää Wi-Fi niin ei tarvitse olla yhteydessä…
- ääniohjaus: toimii Alexan ja Google Assistantin kanssa (laitteet myydään erikseen)
- yhdistä kaikki älylaitteesi: Yhdistä ja hallitse älykotiekosysteemiäsi helposti Wink Hub 2: lla. Yhteensopiva kaikkien kanssa…
- yksi yksinkertainen sovellus: Hallitse kaikkia kodin älylaitteita, missä tahansa olet, älypuhelimen Wink-sovelluksella….
- ULTIMATE COMPATIBILITY: Wink Hub 2 mahdollistaa 400+ älykotilaitteen kytkemisen ja ohjaamisen, mukaan lukien Nestin valmistamat laitteet…
- suurin protokollatuki: Wink Hub 2 tukee Bluetooth LE, ZigBee, Z-Wave, Kidde ja Lutron Clear Connect. Toimii…
- helppo päästä alkuun; asettaa tunnelman 16 miljoonaa väriä. Ohjaa Philips Hue Smart valot kaikki vain kosketus…
- Lifetime: 22 vuotta tai 25 000 tuntia (perustuu alan keskimääräiseen käyttöön), Energy Star-sertifioitu
- aikaisemmat Hue-asiakkaat; Tämä älykäs valo, vaikka Bluetooth-yhteensopiva, toimii edelleen Hue Hubin kanssa ja voi olla…
- Aseta oikea tunnelma: Stailaa kotisi sisustus värillisillä korostuksilla tai järjestä Hauskoja vaaleita värejä seuraavia juhlia varten. Tue itseäsi…
- sertifioitu ihmisille: kamppailu-vapaa, tinker-vapaa, stressitön. Kärsivällisyyttä ei tarvita-ne ovat itse asiassa yksinkertaisia.
- Slimmest kosketusnäyttö deadbolt markkinoilla # 1 smart lock tuotemerkin 2017, äänestänyt Cepro
- toimii suoraan Echo Plus, ei napa tarvitaan, joten voit lukita ja avata kysymällä Alexa
- avaa käyttämällä syöttämällä ainutlaatuinen pin-koodi taustavalaistu, kosketusnäyttö näppäimistö lukita oven takana yksinkertaisesti napauttamalla…
- 100% avaimeton tarkoittaa, että lukko on peukaloinnin kestävä, joten se on turvallisempi kuin perinteiset deadboltit, joista sinun ei koskaan tarvitse huolehtia…
- toimii Zigbee smart home-ja hälytysjärjestelmien kanssa, kuten Xfinity Home, Samsung SmartThings ja Iris.Kasvojen Kantokyvyt: 2 1/8…
- SMART CONTROL: Innr: n smart plug-pistokkeella voit kytkeä kaikki perinteiset valot älykkääseen valaistusjärjestelmään ja kytkeä päälle ja…
- TOIMII PHILIPSIN VÄRISÄVYLLÄ*: Yhdistää suoraan ZigBee-yhteensopiviin keskittimiin, kuten Philips Hue*, SmartThings ja Alexa-laitteisiin…
- sopii puheohjaukseen: yhdistä älytulpat yhteensopivaan napaan aktivoidaksesi täydellisen ääniohjauksen Alexan ja…
- kompakti rakenne: kompakti rakenne ei estä vierekkäisiä pistorasioita.
- toimii RANGE EXTENDERINÄ: käyttää mesh networkingia laajentaakseen verkon muiden ZigBee-laitteiden valikoimaa…