Базовый набор для умного дома Xiaomi — шлюз и датчики ZigBee. Основы работы

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

У многих устройств и датчиков умного дома Xiaomi мы видим приписку ZigBee, что это за зверь, какие плюсы и минусы он несет, я постараюсь разобрать в этой статье.

ZigBee-xiaomi-kit.jpg

Наверное, все представляют что такое Wi-Fi сеть, которая есть почти в каждой квартире. Есть устройство передатчик (роутер) и приемники (телефон, ноутбук и другие устройства), их связывает единая сеть, которая создается на уровне роутера. Схематично это выглядит так:

Shema-Wi-Fi.jpg

Такой тип сети называется «Звезда», из-за визуального сходства (Центральное устройство и лучи отходящее от него). Тут все кажется довольно просто.

Как вы можете заметить, на схеме присутствуют устройства из системы «Умный дом» от Xiaomi. Получается, что на протоколе Wi-Fi можно построить свою систему автоматизации? Ответ — да, можно.

А зачем тогда что-то придумывать?

Если вы обратите внимание на схему, то заметите, что все устройства либо подключаются к розетке, либо требуют частой зарядки. Тут во всей красе предстает главный минус Wi-Fi сети, а именно высокое энергопотребление. И если для устройств питающихся от розетки это не страшно, то для устройств и датчиков работающих от батарейки — это смертельно. Согласитесь, зачем нужен датчик, в котором нужно каждый день заряжать аккумулятор?

Но ведь есть протокол передачи данных, с низким энергопотреблением, который нам давно известен и до сих пор активно используется. Вспомните фразу: «включи блютуз, я тебе перекину фотки.». Да, именно Bluetooth, который раньше использовался для передачи данных, а сейчас занял нишу подключения беспроводных аудио-устройств и гаджетов, так же применяется в системе «Умный дом». Чаще конечно идет в пару с Wi-Fi, но есть и устройства только с bluetooth, например чайник Mi Smart Kettle.

Но и тут все не так гладко, как хотелось бы. Как и Wi-Fi, Bluetooth использует топологию «Звезда». А что в этом страшного? Ответ прост, малая дальность действия и низкая отказоустойчивость. Основное устройство необходимо размещать максимально по центру помещения, чтобы обеспечить связь со всеми устройствами. И если для квартиры это не так критично, то в частном доме просто не получится обеспечить постоянную связь между устройствами, находящимися на заметном удалении друг от друга. Для решения этой проблемы были внедрены Bluetooth шлюзы. И постепенно развивается система Mesh, для которой выпустили специальные лампочки.

Пульт и универсальный датчик

1600x_image.png?1569848811Не долго пришлось ждать, камрад @jager_f покусился и на батарейные устройства.Свет увидел универсальный, 20ти кнопочный zigbee-пульт на батарейке, способный прожить на ней год, а то и больше! Прошивку разработал @DJONvl.Дальше — больше! В смысле меньше (по размеру и цене)! Реализован компактный модуль с батарейкой к нему удобно подключать различные сенсоры, кнопки — все нужные пины разведены под контакты.1600x_image.png?1569848811Как говориться, «просто добавь прошивку». Вот с этим теперь и остается основная задача. @DJONvl уже написал прошивку для геркона. Конечно же, такой модуль сложно распаять вручную — поэтому был показан способ заказать его распайку прямо на китайской фабрике!

Себестоимость при этом остается даже ниже чем у устройств Aqara.

Почему ZigBee?

Конечно, этот протокол не нов — стандарт появился еще в 2003 году. Сегодня есть более современные аналоги вроде LoRaWAN и RPMA, но ZigBee продолжает быть популярным. Почему? Взгляни на картинку.

02.jpg

Помимо дальности и скорости здесь учтена стоимость. И сразу видно, что ZigBee отлично сбалансирован и при невысокой цене дает приемлемые дальность действия и скорость передачи данных. Вряд ли тебе понадобится стримить видео в 4K на выключатель, а чтобы что-то сделать издалека, обычно используется подключенный к интернету хаб. Вот и получается, что ZigBee не сильно бьет по карману при создании умного дома и покрывает основные нужды.

К тому же более новые протоколы могут таить неприятные сюрпризы. Например, в разговорах о LoRa я уже несколько раз слышал от интеграторов, что при большом количестве устройств в сети могут начаться чудеса. Говорят, что на опрос сотни девайсов может уйти около часа.

www-icon.jpg

“Зигби” и умный дом

depositphotos_121404798_s-2019.jpg

Указанный протокол используется различными кабельными и телекоммуникационными компаниями, включая “Comcast”, “Time Warner Cable”, “EchoStar”, “DirecTV”, “Charter”, “Rogers”, “Deutsche Telekom”, “Videocon”. Эти компании используют Zigbee в своих приставках, спутниковых трансиверах и домашних шлюзах для предоставления клиентам решений для мониторинга дома и управления энергопотреблением.

“Zigbee” также доступен в продуктах розничных сетей по всему миру, что позволяет установить и создать собственный “smart home” для повышения комфорта и эффективности.

Посмотрим, как используется этот стандарт передачи в системе умного дома:

  1. Мониторинг безопасности и управление домашними приложениями из удаленных мест.
  2. Дистанционное управление приборами.
  3. Автоматические двери, окна с датчиками движения.
  4. Прогнозирующие датчики дыма, воды и газа.
  5. Умные световые решения с приложениями для управления со смартфона.
  6. Подключенное освещение с опциями энергосбережения.
  7. Интеллектуальные переключатели, которые не требуют батарейного источника питания.
  8. Интеллектуальные приложения для розничной торговли: отслеживание местоположения, датчики, торговые марки электроники.
  9. Мониторинг безопасности пищевых продуктов.
  10. Усовершенствованные беспроводные устройства для улучшения покупок.

Устройства, которые поддерживают протокол:

  • “Amazon Echo Plus”;
  • “Belkin WeMo”;
  • “Bosch Security Systems”;
  • Термостаты “Honeywell”;
  • “Philips Hue”;
  • “Samsung SmartThings”;
  • “Xfinity”.

WWW

Об опыте использования LoRaWAN можешь прочесть в статье на «Хабрахабре».

Оцените статью
Рейтинг автора
5
Материал подготовил
Илья Коршунов
Наш эксперт
Написано статей
134
Добавить комментарий