auteur: Carlos Paras
bijgewerkt: November 30, 2021
Zigbee is een van de vele manieren om smart Home apparaten te verbinden via een draadloos netwerk. In dit artikel zal ik uitleggen hoe Zigbee werkt en waarom het nuttig is in de wereld van domotica.
Wat is Zigbee? Zigbee is een low-power draadloos communicatieprotocol gebouwd op de IEEE 802.15.4 standaard voor low-rate personal area networks (LR-WPAN). Het wordt beschouwd als een energiezuiniger en kosteneffectiever alternatief voor traditionele Bluetooth-en Wi-Fi-technologieën.
de ZigBee-specificatie bestaat al meer dan 15 jaar. Het wordt het meest gebruikt in Huizen en gebouwen om automatisering en beveiligingsapparaten draadloos aan te sluiten op het internet.
apparaten zoals slimme thermostaten, slimme lichtschakelaars en slimme sloten kunnen allemaal worden gekoppeld in een draadloos netwerk dat kan worden beheerd op een smartphone of computerinterface.
Zigbee wordt ook gebruikt in andere toepassingen zoals gezondheidszorg, slimme energie, afstandsbedieningen en retaildiensten.
Smart Home Deals @ Amazon
het ZigBee Mesh netwerk
wat Zigbee onderscheidt van andere communicatieprotocollen is dat gegevensoverdracht niet alleen point-to-point is tussen twee krachtige apparaten. In plaats daarvan werken ZigBee-apparaten als een mesh-netwerk dat de gebruikers meer betrouwbaarheid kan bieden.
Wat is een mesh-netwerk? Een mesh-netwerk is een lokale netwerktopologie waar de apparaten in de infrastructuur met elkaar zijn verbonden.
alle apparaten in een mesh-netwerk werken samen om gegevens efficiënt van of naar andere apparaten over te brengen.
de drie meest voorkomende voorbeelden van mesh-netwerken zijn LAN( local area network), VLAN (virtual LAN), of WLAN (wireless LAN). Een gedecentraliseerde verbinding wordt gebruikt, of het nu een gedeeltelijke mesh topologie of een volledige mesh topologie.
in een partiële mesh-topologie zijn sommige apparaten verbonden met elk apparaat in het netwerk, terwijl andere apparaten alleen verbonden zijn met de apparaten waarmee ze informatie uitwisselen.
een topologie van volledig mesh, zoals die van Zigbee, is waar elk apparaat is aangesloten op elk ander apparaat in het netwerk.
in een ZigBee-netwerk zenden apparaten signalen uit binnen een korte afstand (10 tot 100 meter), maar omdat Zigbee een mesh-netwerk gebruikt, fungeert elk apparaat als een repeater en kan het communicatiebereik worden uitgebreid.
bovendien zijn mesh-netwerken “zelfgenezend”, wat betekent dat als een apparaat een signaal niet draagt en afgeeft, een ander apparaat in het netwerk het signaal kan oppikken en naar het doelapparaat blijven sturen.
Zigbee-interoperabiliteit
alle ZigBee-apparaten zijn interoperabel. Dit betekent dat zelfs als apparaten door verschillende fabrikanten worden gemaakt, interconnectiviteit tussen hen kan worden bereikt.
bijvoorbeeld, stel dat u een slimme lichtschakelaar hebt gemaakt door een fabrikant en een slimme gloeilamp die door een andere fabrikant is gemaakt. Als beide apparaten Zigbee-ingeschakeld zijn, kunnen ze met elkaar communiceren en kan de lichtschakelaar de lamp in-of uitschakelen.
aan de andere kant, als slechts een van de apparaten Zigbee-ingeschakeld is, zullen de apparaten niet in staat zijn om met elkaar te communiceren of met elkaar te werken.
Hoe Werkt Zigbee?
figuur met dank aan: Philips
Smart home-apparaten zijn uitgerust met kleine radiozenders die draadloze connectiviteit mogelijk maken. Deze zenders verzenden en ontvangen gegevens via een persoonlijk netwerk waartoe alleen u toegang hebt.
Zigbee gebruikt drie apparaattypen om netwerkinterconnectiviteit en communicatie mogelijk te maken: de Zigbee coördinator (ZC), Zigbee Router (ZR) en Zigbee End Device (ZED).
Zigbee-coördinator
de Zigbee-coördinator legt de basis (of wortel) van het netwerk vast. Elk netwerk moet één (en slechts één) Zigbee coördinator hebben die Netwerkfuncties beheert en netwerkinformatie opslaat.
de coördinator richt het netwerk op door te kiezen welk kanaal voor netwerkcommunicatie wordt gebruikt.
de coördinator dient ook als Vertrouwenscentrum voor het netwerk door het beheren en distribueren van beveiligingssleutels. Dit proces staat Andere apparaten toe om het netwerk aan te sluiten of te verlaten. Een ZigBee coordinator moet altijd aan de macht zijn en kan niet slapen.
Zigbee Router
met de Zigbee Router kunnen toepassingsfuncties worden uitgevoerd. Het dient als een tussenliggende router tussen andere apparaten die informatie delen of uitwisselen. Het kan informatie verzenden, ontvangen en routeren binnen zijn eigen netwerk of tussen andere bestaande netwerken.
het is ook in staat om toestemming te geven aan andere routers en eindapparaten om zich aan te sluiten bij het netwerk. Een ZigBee Router kan niet slapen en moet de hele tijd worden gevoed.
Zigbee-eindapparaat
het ZigBee-eindapparaat kan alleen communiceren met een ZigBee-Router of de Zigbee-coördinator. Het is het meest basale apparaattype in een ZigBee netwerk. Het kan alleen informatie verzenden of ontvangen en werkt meestal op batterijen.
een eindapparaat kan geen informatie doorsturen naar andere apparaten en heeft daarom niet veel geheugen nodig. Het kan ook niet toestaan dat andere apparaten zich aansluiten bij het netwerk.
Zigbee-eindapparaten worden niet vaak gebruikt, waardoor ze lange tijd kunnen slapen, wat de levensduur van de batterij verlengt.
Zigbee Radio Bands
figuur met dank aan: Yale
ZigBee werkt op ISM-radiofrequentiebanden. Het acroniem ISM staat voor “industrial, scientific, and medical.”Elke persoon of bedrijf kan radiofrequentieenergie gebruiken in deze banden voor doeleinden die verband houden met Industriële, Wetenschappelijke of medische activiteiten.
ISM-banden zijn niet bedoeld voor telecommunicatiedoeleinden. Voor het grootste deel worden ISM-radiobanden gebruikt voor draadloze communicatiesystemen met een laag vermogen zoals Zigbee, Bluetooth, Wi-Fi en RFID (radio frequency identification).
ISM-radiobanden worden ook gebruikt voor radiofrequente verwarming (zoals microgolfovens voedsel koken) en medische diathermie-machines.
Zigbee-communicatie heeft een zeer lage latentie, wat betekent dat gegevensoverdracht snel gebeurt zonder veel vertraging. Elk ZigBee-apparaat heeft een speciale ZigBee-chip ingebouwd.
elke chip bevat microcontrollers en radio ‘ s waarmee de apparaten met elkaar kunnen communiceren.
Zigbee werkt op de 2,4 GHz ISM-band op de meeste locaties wereldwijd. Hoewel er andere locaties zijn waar Zigbee op lagere frequenties kan werken.
in China kunt u bijvoorbeeld de 784 MHz-band gebruiken voor Zigbee, en in Europa kunt u de 868 MHz-band gebruiken. In Australië en de Verenigde Staten, kunt u gebruik maken van de 915 MHz band.
hoewel Zigbee op meerdere frequentiebanden kan werken, wordt het meestal gebruikt in de 2,4 GHz-band.
de 2,4 GHz-band kan gegevensoverdrachtssnelheden tot 250 kilobyte per seconde hebben. De 868 MHz band heeft een datasnelheid van 20 kilobytes per seconde. En de 915 MHz band heeft een datasnelheid van 40 kilobytes per seconde.
Zigbee History and the Zigbee Alliance
de jaren negentig waren een belangrijk decennium voor de innovatie van draadloze communicatietechnologie. Bluetooth ontstond in 1994 en Wi-Fi in 1997, terwijl Zigbee werd ontwikkeld in 1998.
in 2002 sloten verschillende technologiebedrijven zich aan bij de oprichting van de Zigbee Alliance. Hun doel is om de ZigBee-standaard te beheren, het gebruik ervan te promoten en toepassingsprofielen te verspreiden voor andere bedrijven om te gebruiken in hun technologieproducten.
met deze profielen kunnen verschillende fabrikanten producten voor Zigbee produceren die kunnen samenwerken en informatie kunnen delen met andere producten voor Zigbee.
er zijn drie lidmaatschapsniveaus van de Zigbee Alliance: het Adopter-niveau, het Participant-niveau en het Promotor-niveau.
het Adopterniveau geeft leden het recht op toegang tot voltooide ZigBee-normen en-specificaties. Adopter leden zijn ARC Technology Company Limited, Emporia Energy, Verizon, SmartPlus Inc., AXIS Labs Inc., Katapult technologieën, en Carrier.
het deelnemersniveau geeft leden het recht om te stemmen en invloed uit te oefenen op toekomstige Zigbee-ontwikkelingen. Zij hebben ook recht op vroegtijdige toegang tot productontwikkelingsnormen en-specificaties.Tot de deelnemers behoren V-Mark Universal Electronics, Toshiba, Telink Semiconductor, Data Communications Company, Samsung, Bosch, Lowe ‘ s, IKEA en Spectrum.
het niveau van de promotor is definitief goedgekeurd voor alle normen. Ze maken deel uit van de Raad van bestuur van Zigbee Alliance en geven automatisch stemrecht aan elke werkgroep.De grootste Promotor leden zijn Amazon, Comcast, Huawei, MMB Networks, NXP, Legrand en Texas Instruments.Sinds haar oprichting heeft de Zigbee Alliance zich uitgebreid tot meer dan 400 verschillende organisaties in 37 landen over de hele wereld.
ZigBee-standaardisatie vond plaats in 2003, en de ratificatie van de IEEE 802.15.4-specificatie vond plaats in 2004. Het volgende jaar werd de ZigBee-specificatie bekend gemaakt op 13 juni 2005.
Zigbee-beveiliging
figuur met dank aan: SmartThings
Zigbee maakt gebruik van AES 128-bit encryptie en is gebouwd op het beveiligingsmodel gedefinieerd in de IEEE 802.15.4 standaard. Zigbee netwerken en apparaten gebruiken twee soorten beveiligingssleutels om te communiceren: een netwerksleutel en een linksleutel.
netwerksleutel
een netwerksleutel wordt gedeeld en gebruikt door alle apparaten in het netwerk om berichten veilig over te dragen. Het wordt gegenereerd door het Vertrouwenscentrum (dat meestal de coördinator in het netwerk is) en wordt verzonden naar alle nieuwe apparaten die zich bij het netwerk aansluiten.
Linksleutel
een netwerksleutel wordt nooit ongecodeerd naar apparaten verzonden. Het Vertrouwenscentrum is vooraf geconfigureerd met een koppelsleutel die wordt gebruikt om de netwerktoets te beschermen wanneer deze wordt verzonden naar apparaten die worden samengevoegd.
Linksleutels worden ook gebruikt voor versleutelde communicatie tussen twee apparaten. Deze unieke verbindingssleutels worden alleen gedeeld tussen de twee apparaten en worden gegenereerd en geleverd door het Vertrouwenscentrum.
Zigbee-beveiligingsmodellen
Zigbee biedt twee soorten beveiligingsmodellen: gedistribueerd en gecentraliseerd. Deze twee modellen verschillen in de manier waarop ze nieuwe apparaten toelaten om het netwerk aan te sluiten en hoe ze de communicatie in het hele netwerk beveiligen.
Distributed Security Model
een distributed security model is een eenvoudig, maar minder veilig type systeem. Het bestaat uit twee apparaattypen, routers en eindapparaten. Wanneer een router is ingeschakeld, kan deze een gedistribueerd beveiligingsnetwerk vormen als het een bestaand netwerk niet detecteert.
in dit type netwerk kan elke router toestaan dat andere routers en eindapparaten zich aansluiten door de netwerksleutel uit te geven. Alle apparaten in een gedistribueerd beveiligingsnetwerk gebruiken dezelfde netwerksleutel voor het versleutelen van berichten.
om verbinding te maken met het netwerk, moeten routers en apparaten een vooraf geconfigureerde linksleutel hebben. Deze linksleutel wordt gebruikt om de netwerksleutel te versleutelen wanneer deze wordt doorgegeven aan nieuw aangesloten apparaten.
gecentraliseerd beveiligingsmodel
een gecentraliseerd beveiligingsmodel biedt een hoger beveiligingsniveau, wat het systeem wat ingewikkelder maakt. Naast routers en eindapparaten bevat dit model een derde apparaattype: de netwerkcoördinator of het Vertrouwenscentrum.
het Vertrouwenscentrum vormt een gecentraliseerd beveiligingsnetwerk door apparaten te configureren en te verifiëren die zich bij het netwerk aansluiten. Het genereert de netwerksleutel die elk apparaat zal gebruiken voor het versleutelen van berichten in het hele netwerk. Deze netwerksleutel kan periodiek worden vernieuwd (automatisch of op aanvraag) om het risico van hacking te verminderen.
het Vertrouwenscentrum distribueert ook een unieke Vertrouwenscentrum-Linksleutel naar apparaten wanneer deze zich bij het netwerk aansluiten. Deze link sleutel wordt gebruikt door apparaten om veilig te communiceren met het Trust Center.
Zigbee voordelen
om het allemaal samen te vatten, Zigbee biedt een goedkope, low-power, zeer betrouwbare en veilige manier om apparaten draadloos te verbinden via het internet. Met honderden zigbee smart home apparaten beschikbaar, is het geen wonder waarom Zigbee zo populair en zo veel gebruikt is.
Aanbevolen Producten
- PREMIUM-GELUID: een Rijk, gedetailleerd geluid dat zich automatisch aanpast aan elke kamer. Ondersteunt lossless HD audio beschikbaar op select…
- STEMBEDIEN uw muziek: stream nummers van Amazon Music, Apple Music, Spotify, SiriusXM en meer. HD vereist een compatibel…
- SMART HOME HUB: ingebouwde hub voor spraakbesturing compatibele lichten, sloten en sensoren. Stel eenvoudig compatibele ZigBee-apparaten in…
- ALEXA is klaar om te helpen: stel timers, herinneringen en alarmen in. Alexa beantwoordt vragen als ” Alexa, hoe laat is het?”
- START uw ROUTINES met MOTION – zet compatibele lichten aan, speel uw Flash Briefing af of zet het koffiezetapparaat aan wanneer u dat doet…
- Voldoen aan de Echo Plus – Dezelfde geweldig geluid als onze Echo (3e Generatie) met een ingebouwde Zigbee-hub om gemakkelijk opzetten en beheren van uw…
- geniet van premium geluid-Personaliseer uw luisterervaring door de equalizer-instellingen aan te passen. Of koppelen met een tweede Echo…
- stembediening uw muziek – vraag Alexa om een nummer, artiest of genre van Amazon Music, Apple Music, Spotify, Pandora, SiriusXM,…
- stembediening van uw smart home – doe verlichting aan, stel thermostaten in, sluit deuren en meer met compatibele aangesloten apparaten….
- houd uw gezin synchroon-Gebruik uw Alexa-apparaten als een intercom en praat met elke kamer in het huis met Drop in en…
- Alexa kan u nog meer tonen – met een 10.1″ HD-scherm dat is ontworpen om mee te bewegen, zijn videogesprekken, recepten en shows dat…
- Stay in frame-Video call vrienden en familie of maak een foto, terwijl de 13 MP camera met auto-framing en beweging houdt u…
- Smart home made simple-zet compatibele Zigbee-apparaten of slimme producten op zonder een aparte hub. Vraag Alexa om het je te laten zien…
- kijk rond als u weg bent – toegang tot de ingebouwde camera om uw huis op afstand te bewaken op elk gewenst moment met de…
- zoveel entertainment – vraag Alexa om uw favoriete shows, muziek en podcasts af te spelen van Prime Video, Netflix, Amazon Music,…
- met Premium speakers met Dolby-verwerking kunt u muziek en boeken streamen in helder stereogeluid. Met een levendig 10.1 ” HD-scherm…
- verbinding maken met videogesprekken en berichten-maak videogesprekken met iedereen met Skype, de Alexa-app, Een Echo-Spot of Echo…
- Made to fit your life – vraag Alexa om teksten en albumhoezen te zien met Amazon Music. Werk takenlijsten en agenda ‘ s eenvoudig bij….
- grote Entertainment-kijk bekroonde films en shows van Prime Video en Netflix, of live TV en sport met een Hulu…
- uw nieuwe keuken metgezel-koken samen met Food Network Kitchen, stel timers en alarmen in en voeg items toe aan uw boodschappen…
- connectiviteit: Maak draadloos verbinding met en bestuur een breed scala aan compatibele smart devices van meer dan 40 partnermerken, waaronder…
- Home Automation: leer de hub uw goedemorgen, Vaarwel, welterusten en andere routines om apparaten automatisch in te schakelen of…
- 24/7 Monitoring: ontvang app-waarschuwingen van Verbonden apparaten wanneer er onverwachte activiteit in uw huis is. Materiaal:…
- spraakbediening: gebruik spraakopdrachten om verbonden apparaten te bedienen met behulp van SmartThings en de Google Assistant
- verbeterde Doe-het-zelfoplossing: verbeterde begeleide instap voor eenvoudigere installatie. Hub verbindt met Wi-Fi dus hoeft niet te worden aangesloten…
- spraakbesturing: Werken met Alexa en Google-Assistent (apparaten afzonderlijk verkocht)
- SLUIT AL UW SLIMME APPARATEN: Eenvoudig aan te sluiten en beheren van uw smart home ecosysteem met een Knipoog Hub 2. Compatibel met alle…
- een eenvoudige APP: bedien alle slimme apparaten van uw huis, waar u ook bent, met de Wink-app op uw smartphone….
- ultieme compatibiliteit: met Wink Hub 2 kunt u meer dan 400 smart home-apparaten, waaronder die van Nest, aansluiten en bedienen…
- de grootste protocolondersteuning: Wink Hub 2 ondersteunt Bluetooth LE, ZigBee, Z-Wave, Kidde en Lutron Clear Connect. Werkt mee…
- snel aan de Slag; de stemming met 16 miljoen kleuren. Bedien uw Philips Hue Smart Lights met slechts één druk op de knop…
- levensduur: 22 jaar of 25.000 levensduururen (gebaseerd op het gemiddelde gebruik in de industrie), Energy Star-gecertificeerd
- vorige tint-klanten; dit slimme licht zal, hoewel Bluetooth-compatibel, blijven werken met uw Hue-Hub en kan dat zijn…
- Stel de juiste sfeer in: Style uw interieur met kleuraccenten of stel leuke lichte kleuren in voor uw volgende feest. Steun je…
- gecertificeerd voor mensen: Strijdvrij, tinkervrij, stressvrij. Geen geduld nodig—ze zijn eigenlijk eenvoudig.
- Dunste touchscreen van de nachtschoot op de markt van de #1 smart lock merk in 2017, gestemd door CEPro
- Werkt rechtstreeks met Echo Plus, geen hub nodig, dus u kunt vergrendelen en ontgrendelen door Alexa
- te vragen ontgrendelen door uw unieke pincode in te voeren op het verlichte touchscreen-toetsenbord vergrendel de deur achter u door simpelweg te tikken…
- 100 procent sleutelvrij betekent dat het slot sabotagebestendig is, dus het is veiliger dan traditionele nachtsloten waar u zich nooit zorgen over hoeft te maken…
- werkt met zigbee smart home en alarmsystemen, waaronder Xfinity Home, Samsung SmartThings en Iris.Gezichtsboring Dims: 2 1/8…
- SMART CONTROL: met Innr ‘ s smart plug kunt u alle traditionele lampen aansluiten op uw smart verlichtingssysteem en inschakelen en…
- WERKT MET PHILIPS HUE*: Maakt rechtstreeks verbinding met ZigBee-compatibele hubs, waaronder Philips Hue*, SmartThings en Alexa-apparaten…
- geschikt voor spraakbediening: Koppel de smart plugs met een compatibele hub om volledige spraakbediening te activeren met Alexa en…
- COMPACT ontwerp: het compacte ontwerp blokkeert aangrenzende sockets niet.
- werkt als een RANGE EXTENDER: gebruikt mesh-netwerken om het bereik van andere ZigBee-apparaten in uw netwerk te vergroten…