логотип ZigBee

Zigbee – основной протокол связи в умном доме Xiaomi. Он построен на стандарте IEEE 802.15.4, имеет низкое потребление, невысокую стоимость чипов (в 2 раза ниже Bluetooth), скорость передачи данных до 250 кб/с и поддерживает различные топологии сети – точка-точка, звезда и mesh.

Благодаря низкому энергопотреблению можно надолго забыть о замене батарейки. Например, большинство датчиков в умном доме Xiaomi могут работать до двух лет от одной CR2032 батарейки. А низкая стоимость чипов позволяет выпускать максимально доступные устройства.

Построение сетей происходит по ячеистой (mesh) топологии, когда множество элементов системы связаны между собой, благодаря чему обрыв связи между отдельными узлами не влияет на работу системы в целом, данные продолжат передаваться, но уже другим путем.

Расстояние передачи данных в Zigbee, как и в случае с другими сетями зависит от количества преград и их материала и может составлять десятки метров в помещениях и сотни на открытом воздухе, но благодаря использованию ячеистой топологии покрываемая зона может быть куда больших размеров.

Содержание:

  1. Используемые частоты и каналы Zigbee
  2. Компоненты Zigbee: координатор, маршрутизаторы и конечные устройства
  3. Zigbee в умном доме Xiaomi
  4. Как работает Zigbee в умном доме Xiaomi

Используемые частоты и каналы Zigbee

Сети Зигби могут работать в трех частотных диапазонах: 868 и 915 МГц, а также в частотном диапазоне 2.4 ГГц, который и используется в большинстве стран мира. На 868 МГц доступен один канал, на 915 МГц – десять, а на 2.4 ГГц – 16 каналов:

Частота Zigbee

Все Зигби устройства Xiaomi, Aqara и других популярных производителей работают в диапазоне 2.4 ГГц. В нем же, как мы знаем, работает и Wi-Fi, и Bluetooth, и множество других беспроводных сетей. Что это значит? При пересечении каналов Zigbee и Wi-Fi начнут мешать друг другу. На картинке ниже показаны первый, шестой и одиннадцатый (непересекающиеся) каналы Wi-Fi, а также все 16 каналов Зигби.

Пересечение Wi-Fi и Zigbee каналов в частоте 2.4 ГГц

Как видим, большинство каналов данных беспроводных сетей пересекаются между собой, что не лучшим образом сказывается на их стабильности. Чтобы улучшить качество соединения можно:

  1. Разместить Зигби шлюз подальше от Wi-Fi роутера.
  2. Увеличить количество проводных Zigbee розеток и выключателей. Они являются маршрутизаторами, усиливая сигнал и повышая надежность системы.
  3. Попытаться разнести каналы Zigbee и Wi-Fi. Но скорее всего это особо не поможет, т к если вы живете в многоквартирном доме, то эфир в 2.4 ГГц уже давно полностью забит. Да и роутер сейчас выбирает канал в автоматическом режиме в зависимости от загруженности сети.

Компоненты Zigbee: координатор, маршрутизаторы и конечные устройства

Компоненты Zigbee умный дом

Сеть состоит из трех основных элементов – координатора, маршрутизатора и конечных устройств. Рассмотрим их назначение:

  • Основой и обязательным элементом сети является координатор. Он запускает сеть, управляет ей, а также устанавливает политику безопасности. В умном доме Xiaomi роль координатора выполняют шлюзы – Gateway 2, Gateway 3, шлюзы Aqara. Еще раз повторю – шлюз является обязательным элементом сети. Если вы планируете использовать Зигби датчики или любые другие устройства, работающие по данному протоколу, вам нужно будет купить и шлюз.
  • Далее идут маршрутизаторы. В их обязанности входит трансляция пакетов, их маршрутизация, а также восстановление маршрутов в случае отказа какого-либо элемента системы. В умном доме маршрутизаторами являются устройства с постоянным питанием от сети 220 – Zigbee розетки и выключатели. С их помощью можно значительно увеличить дальность и повысить надежность сети.
  • Заключительным элементом являются конечные устройства, отправляющие пакеты с данными коммутатору или маршрутизатору, при этом они не занимаются маршрутизацией информации от других устройств. Конечные устройства питаются от батарейки и большую часть времени находятся в спящем режиме, просыпаясь только в момент отправки данных. Такой подход позволяет добиться высоких показателей автономности – одной батарейки хватает примерно на 2 года работы. В умном доме их роль выполняют различные датчики – датчик освещенности, движения, протечки воды, открытия двери, температуры и влажности и т д.

Zigbee в умном доме Xiaomi

Zigbee – основной протокол, применяемый в умном доме Xiaomi. На нем работают все основные датчики и устройства в системе. Тем не менее стоит быть внимательным и перед покупкой проверять интерфейс связи, так как последнее время часть оборудования выпускается с Bluetooth интерфейсом. Еще один важный момент – большинство новых устройств, выпускаемых Xiaomi и Aqara, а также другими производителями (например, для умного дома Tuya Smart) имеет интерфейс связи Зигби третьей версии и для них нужен соответствующий шлюз.

Шлюз с поддержкой Zigbee 3 так же позволяет добавить и датчики, работающие на второй версии протокола.

В умном доме Xiaomi сейчас доступно несколько шлюзов на выбор – Gateway 2 (снимается с производства), Gateway 3 (актуальная модель, имеет поддержку Zigbee 3) и несколько от Aqara.

Как работает Zigbee в умном доме Xiaomi

Пример ZigBee сети в умном доме

На изображении выше приведена типовая схема умного дома Xiaomi. В роли координатора у нас выступает Xiaomi Gateway 2, к которому и подключаются все остальные устройства:

  • датчик движения и датчик протечки (конечные устройства), ввиду небольшого расстояния и хорошего качества сигнала, передают информацию напрямую шлюзу;
  • расположенный в дальнем углу комнаты датчик температуры передает все показания через выключатель, являющийся маршрутизатором. В случае, если выключатель выйдет из строя, датчик или напрямую подключится к шлюзу, или передаст все показания через другой маршрутизатор (например, через розетку справа). Таким образом работоспособность сети не нарушится и все данные будут доставлены.

К одному шлюзу в умном доме Xiaomi можно подключить до 32 устройств. Если же количество планируемых датчиков, розеток и выключателей превышает данное значение, то можно использовать несколько шлюзов. Все автоматизации будут работать в рамках одного аккаунта умного дома, то есть розетка, подключенная к одному шлюзу может участвовать в сценариях с датчиком протечки, подключенным к другому.