Оглавление:
Технические характеристики Zigbee
Группы ZigBee и лицензирование
Полосы частот и скорости передачи данных ZigBee
Введение в Zigbee
В современную цифровую эпоху быстрое развитие Интернета вещей (IoT) принесло в нашу жизнь множество удобств. В процессе реализации взаимосвязи и совместимости между различными интеллектуальными устройствами ключевую роль играет технология беспроводной связи. Технология Zigbee, как технология беспроводной связи с низким энергопотреблением и низкой скоростью передачи данных, стала первым выбором для многих приложений Интернета вещей.
Слово «Zigbee» происходит от того факта, что, когда пчелиная семья обнаруживает местонахождение пыльцы, она исполняет зигзагообразный танец, информируя своих товарищей о необходимости обмена информацией. Можно сказать, что маленькое животное достигает «беспроводной» связи простым способом. Люди используют это слово для обозначения технологии беспроводной связи ближнего действия, которая фокусируется на низком энергопотреблении, низкой стоимости, низкой сложности и низкой скорости, что также содержит это значение.
Что такое Zigbee?
Технология ZigBee считается одной из коммуникационных технологий, которая, скорее всего, изменит нашу нынешнюю жизнь, как Wi-Fi и Bluetooth. ZigBee это технология, которая позволяет некоторым устройствам, особенно датчикам, получать доступ к Интернету.
В области управления домашней автоматизацией, промышленной телеметрии и дистанционного управления растет спрос на беспроводную передачу данных, и эта беспроводная передача данных должна быть высоконадежной и устойчивой к различным электромагнитным помехам на месте.
Стандарт ZigBee был создан Альянсом ZigBee (теперь переименованным в Альянс стандартов подключения, CSA), в который входят многие ведущие мировые технологические компании, такие как Philips, Mitsubishi Electric, Epson, Texas Instruments и т. д. Альянс, основанный в 2002 году, является глобальной некоммерческой организацией.
ZigBee это технология беспроводной связи на короткие расстояния, разработанная на основе протокола IEEE802.15.4. Она имеет низкое энергопотребление и считается в отрасли наиболее вероятным методом беспроводной связи, который будет использоваться в системах промышленного управления. Zigbee это сетевая платформа беспроводной передачи данных, состоящая из до 65 000 модулей беспроводной передачи данных. Внутри всей сети каждый сетевой модуль передачи данных Zigbee может взаимодействовать друг с другом, а расстояние между каждым сетевым узлом может составлять от стандартных 75 м с неограниченным расширением.
Технология Zigbee это протокол беспроводной связи, основанный на стандарте IEEE 802.15.4. В нем принята концепция дизайна с низким энергопотреблением и низкой скоростью передачи данных, ориентированная на несложную беспроводную связь на короткие расстояния. Сеть Zigbee состоит из координатора (Координатор) и множества конечных устройств (Конечные устройства), которые обмениваются данными по беспроводным каналам. Zigbee использует спящий режим с низким энергопотреблением, который может переходить в состояние ожидания, когда связь не требуется, тем самым эффективно продлевая срок службы батареи терминального устройства.
Технические характеристики Zigbee
ZigBee это беспроводное соединение, которое может работать в 3-х диапазонах частот: 2,4 ГГц (популярно во всем мире), 868 МГц (популярно в Европе) и 915 МГц (популярно в США) со скоростью передачи данных до 250 Кбит/с, 20 Кбит/с. и 40 кбит/с соответственно, дальность передачи находится в диапазоне 10-75 м.
Как технология беспроводной связи ZigBee имеет следующие характеристики:
Низкое энергопотребление: из-за низкой скорости передачи данных ZigBee мощность передачи составляет всего 1 мВт, используется спящий режим и низкое энергопотребление, поэтому устройства ZigBee очень энергосберегающие. Подсчитано, что оборудование ZigBee может работать от 6 месяцев до 2 лет, используя только две батареи типа АА.
Возможность самоорганизации сети: сеть Zigbee может автоматически устанавливаться и обслуживаться, а устройства могут выполнять автономную координацию и выбор маршрутизации с высокой надежностью и гибкостью.
Низкая сложность: размер протокола Zigbee обычно составляет 4–32 КБ, тогда как размер Bluetooth и Wi-Fi обычно превышает 100 КБ.
Короткая задержка: задержка связи и задержка активации из спящего режима очень малы. Типичная задержка поиска устройств составляет 30 мс, задержка активации сна 15 мс, а задержка доступа к активному каналу устройства 15 мс.
Большая пропускная способность сети: сеть Zigbee со звездообразной структурой может вмещать до 254 подчиненных устройств и одно главное устройство. В одной зоне одновременно может существовать до 100 сетей ZigBee, а состав сети является гибким. В сеть можно подключить до 65 000 узлов.
ZigBee это технология персональной сети, используемая в домашних сетях и предназначенная для мониторинга и обнаружения сетей. Стандарт ZigBee был разработан Zigbee Alliance и основан на стандарте IEEE 802.15.4. В стандартных сетях Zigbee IEEE 802.15.4 определяет несколько сетевых уровней, которые обрабатываются протоколом ZigBee.
Группы ZigBee и лицензирование
Zigbee использует физический уровень и уровень MAC IEEE 802.15.4. Он также работает в безлицензионном диапазоне ISM 2,4 ГГц. Хотя частота 2,4 ГГц широко используется во всем мире, устройства в США, Европе и Китае используют такие частоты, как 915 МГц, 868 МГц и 784 МГц соответственно. Выберите только один канал/диапазон для использования в сети.
Канал 0: 868 МГц (Европа)
Каналы 1–10: 915 МГц (США и Австралия)
Каналы 11–26: 2,4 ГГц (по всему миру)
Диапазон 2,4 ГГц используется наиболее широко, поскольку он не требует лицензий и доступен по всему миру. Он также передает данные со скоростью 250 кбит/с.
Полосы частот и скорости передачи данных ZigBee
Существует 3 диапазона частот, которые могут использоваться беспроводной сетью ZigBee, а именно: диапазон частот ISM 2,4 ГГц, диапазон частот 868 МГц в Европе и диапазон частот 915 МГц в США. В различных диапазонах частот можно использовать 16 каналов. , 1 и 10 соответственно;
ZigBee использует в Китае полосу частот 2,4G ISM, на которой не взимается плата за применение и использование. Она имеет 16 каналов в полосе частот 2,4G и полосу пропускания 250 тыс.
Глобальное внедрение обширная библиотека мобильных приложений и устройств, используемых сотнями компаний по всему миру.
Совместимость. Существует большая экосистема продуктов Zigbee, из которых можно выбирать, которые работают вместе.
Надежность и малое энергопотребление. Самовосстанавливающиеся ячеистые сети устраняют отдельные точки отказа, потребляя при этом очень мало энергии.
Безопасно и надежно. Задуманная безопасность благодаря множеству механизмов безопасности, включая беспроводное шифрование AES-128-CCM, для удовлетворения требований безопасности.
1. Умный дом
Умный дом — одна из основных областей применения технологии Zigbee. Используя технологию Zigbee, различные интеллектуальные устройства (например, интеллектуальные лампы, интеллектуальные розетки, интеллектуальные дверные замки и т. д.) могут подключаться по беспроводной сети и взаимодействовать друг с другом. Низкое энергопотребление и возможности самоорганизации сети Zigbee позволяют устройствам умного дома работать в течение длительного времени, автоматически устанавливать стабильную сеть и обеспечивать удобные интеллектуальные функции контроля и управления. Пользователи могут удаленно управлять устройствами Zigbee через смартфоны или интеллектуальных голосовых помощников, реализуя такие функции, как регулировка освещения, электрическое переключение и мониторинг безопасности, что повышает удобство жизни пользователей.
2. Умный уход за пожилыми людьми
Zigbee также может широко использоваться в сфере умного ухода за пожилыми людьми. Решение IoT для ухода за пожилыми людьми на дому позволяет пожилым людям дольше оставаться дома самостоятельно. Он может определять жизненный путь пожилых людей и обеспечивать их безопасность. Система использует ненавязчивые беспроводные датчики, размещенные по всему дому, чтобы понимать повседневные модели поведения пожилых людей и обнаруживать изменения в поведении, которые могут вызывать беспокойство.
Затем он отправляет сообщение членам семьи или лицам, осуществляющим уход, чтобы предупредить их. Умные системы ухода за пожилыми людьми уже много лет успешно тестируются в учреждениях престарелых и теперь доступны для установки на дому поставщиками услуг, розничными торговцами и системными интеграторами умного дома.
3. Промышленная автоматизация
Технология Zigbee также широко используется в сфере промышленной автоматизации. Благодаря беспроводной сенсорной сети Zigbee промышленное оборудование и системы могут обеспечивать беспроводное соединение и передачу данных, обеспечивая мониторинг и контроль в реальном времени. Низкое энергопотребление и низкая скорость передачи данных Zigbee делают его очень подходящим для мониторинга параметров окружающей среды, состояния оборудования и другой низкочастотной передачи данных. В промышленной автоматизации технология Zigbee может использоваться для управления энергопотреблением, мониторинга оборудования, управления складами и других аспектов для повышения эффективности производства и использования ресурсов.
4. Интеллектуальная медицинская помощь
Применение технологии Zigbee в сфере «умной» медицины также привлекает все больше внимания. Используя беспроводную сенсорную сеть Zigbee, можно осуществлять мониторинг и сбор данных о пациентах в режиме реального времени. Например, датчики Zigbee можно использовать для мониторинга физиологических параметров, таких как частота сердечных сокращений, артериальное давление и уровень кислорода в крови, и передавать данные в систему мониторинга медицинского учреждения для анализа и диагностики. Кроме того, технология Zigbee также может применяться для удаленного контроля и управления медицинским оборудованием для повышения удобства и эффективности медицинских услуг.
5. Приложения сенсорной сети
Сенсорные сети в последние годы также стали горячей точкой для исследований и имеют хорошие перспективы применения в отслеживании грузов, мониторинге зданий, защите окружающей среды и т. д. Недорогие узлы, низкое энергопотребление, автоматическое создание сетей, простота обслуживания и высокая надежность — вот требования к сенсорным сетям. ZigBee — отличный выбор технологии для приложений сенсорных сетей благодаря своим преимуществам в работе сети и низкому энергопотреблению.