8 800 700 55 73
Вся информация о NEKTA Мы создаем современные IoT решения для различных сфер бизнеса подробнее

Обзор ZigBee и применение в IOT

Новости и статьи

В современном мире технологий, где все подключено к Интернету, ZigBee стала популярной технологией для построения сетей устройств. ZigBee — это технология беспроводной связи, которая широко используется в устройствах IoT. Это маломощная, недорогая и надежная технология, которая позволяет устройствам общаться друг с другом по беспроводной связи. ZigBee работает по топологии ячеистой сети, что позволяет устройствам прямо или косвенно общаться друг с другом. В этой статье мы расскажем о технологии ZigBee, как она работает и ее применении в Интернете вещей (IoT).

Что такое Zigbee?

ZigBee – это беспроводной протокол, который использует маломощные радиосигналы для подключения устройств. Он основан на стандарте IEEE 802.15.4, который определяет физический уровень и уровень управления доступом к среде для низкоскоростных беспроводных персональных сетей (LR-WPAN). LR-WPAN предназначены для маломощных устройств с ограниченными вычислительными возможностями и памятью.

ZigBee
– это технология ячеистых сетей, что означает, что она может создавать сеть устройств, где каждое устройство может выступать в качестве маршрутизатора для других устройств в сети. Это позволяет ZigBee обеспечивать надежные и избыточные пути связи даже в сложных условиях. Радиус действия ZigBee составляет до 100 метров, и он может поддерживать до 65 000 устройств в одной сети.

 

ZigBee широко используется в устройствах IoT таких, как устройства умного дома, умного освещения и промышленной автоматизации. Устройства ZigBee обычно имеют низкое энергопотребление, что делает их идеальными для устройств, работающих от батарей.

Что такое Zigbee

Как работает ZigBee?

ZigBee работает путем создания ячеистой сети устройств, которые связываются друг с другом с помощью маломощных радиосигналов. Каждое устройство в сети может действовать как маршрутизатор, это означает, что оно может принимать и пересылать сообщения другим устройствам в сети. Это позволяет ZigBee создавать избыточный путь связи между устройствами, что повышает надежность сети.

ZigBee также использует уникальную схему адресации, которая позволяет однозначно идентифицировать устройства в сети. Эта схема адресации позволяет ZigBee обеспечивать функции безопасности такие, как шифрование и аутентификация, для защиты сети от несанкционированного доступа.

Особенности

ZigBee – это основанная на стандартах беспроводная технология, которая разработана для обеспечения надежности, безопасности и простоты использования. Некоторые из ключевых особенностей ZigBee включают:

 

Низкое энергопотребление: ZigBee разработана для работы с низким энергопотреблением, что делает ее идеальной для использования в устройствах с питанием от батарей.

 

Ячеистая сеть: ZigBee поддерживает ячеистую сеть, которая позволяет устройствам связываться друг с другом по нескольким путям, увеличивая надежность и радиус действия.

 

Низкая задержка: ZigBee обеспечивает связь с низкой задержкой, что позволяет осуществлять управление и мониторинг в режиме реального времени.

 

Простота в использовании: ZigBee прост в использовании и поддерживает функцию plug-and-play.

 

Безопасность: ZigBee включает в себя расширенные функции безопасности для защиты от несанкционированного доступа.

Система
Интеллектуального
Учета ресурсов NEKTA

Идеальна для построенияАСКУЭ, АИИС КУЭ, АСТУЭ, АИИС ТУЭ

 

Облачная, Серверная и Мобильная версия

 

Поддержка 500+ типов устройств

 

Безопасность данных уровня TIER IV

 

Соответствие ФЗ 522 и ПП 890

 

Личный кабинет потребителя

 

Поддержка каналов связи GPRSZigBeeLoRaWANNB-IoTCSD и т.д.

NEKTA АСКУЭ

Типовая структура сети ZigBee

Рассмотрим структуру самой сети ZigBee и типов устройств, которые в ней могут быть.

Типовая структура сети ZigBee

Координатор — узел, организовавший сеть. Он выбирает политику безопасности сети, разрешает или запрещает подключение к сети новых устройств, а также при наличии помех в радиоэфире инициирует процесс перевода всех устройств в сети на другой частотный канал.

 

Маршрутизатор (роутер) — узел, который имеет стационарное питание и следовательно может постоянно участвовать в работе сети. Координатор также является роутером. На узлах этого типа лежит ответственность по маршрутизации сетевого трафика. Роутеры постоянно поддерживают специальные таблицы маршрутизации, которые используются для прокладки оптимального маршрута и поиска нового, если вдруг какое-либо устройство вышло из строя. Например, роутерами в сети ZigBee могут быть умные розетки, блоки управления осветительными приборами или любое другое устройство, которое имеет подключение к сети электропитания.

 

Конечное устройство — это устройство, которое подключается к сети через родительский узел – роутер или координатор – и не участвует в маршрутизации трафика. Все общение с сетью для них ограничивается передачей пакетов на «родительский» узел либо считыванием поступивших данных с него же. «Родителем» для таких устройств может быть любой роутер или координатор. Конечные устройства большую часть времени находятся в спящем режиме и отправляют управляющее или информационное сообщение. Это позволяет им долго сохранять энергию встроенного источника питания.

Сравнение функциональных возможностей
различных устройств сети ZigBee на сетевом уровне протокола

Функция
Координатор (ZC)
Маршрутизатор (ZR)
Конечное устройство (ZED)
Создание ZigBee сети
Разрешение включения и исключения различных устройств в/из сети
Присвоение 16-битных сетевых адресов
Поиск и хранение оптимальных маршрутов доставки сетевых сообщений
Поиск и ведение списка ближайших узлов-соседей
Маршрутизация сетевых пакетов
Отправка и получение сетевых пакетов
Подключение или отключение от сети
Пребывание в режиме сна (пассивный режим)

Преимущества

ZigBee предлагает несколько преимуществ, в том числе:

 

Низкая стоимость: ZigBee — относительно недорогое решение для беспроводного управления и мониторинга.

 

Длительное время автономной работы: Низкое энергопотребление ZigBee позволяет устройствам длительное время работать от одной батареи.

 

Надежность: Технология ячеистой сети ZigBee обеспечивает надежную и прочную сеть связи.

 

Масштабируемость: ZigBee – это масштабируемая технология, которая может быть легко расширена для поддержки более крупных сетей.

 

Простота установки: Функциональность ZigBee “подключил и играй (работай)” упрощает установку и настройку.

Zigbee в сравнении с другими протоколами беспроводной связи

ZigBee – не единственный протокол беспроводной связи, используемый в IoT. К другим протоколам беспроводной связи относятся Wi-Fi, Bluetooth и Thread. В таблице ниже рассмотрены беспроводные протоколы связи для частоты 2,4 ГГц. Каждый протокол имеет свои преимущества и недостатки.

Технология
Wi-Fi
Bluetooth
ZigBee
Thread
Стандарт связи
IEEE 802.11
IEEE 802.15.4
IEEE 802.15.4
IEEE 802.15.4
Скорость передачи данных
300+ Мбит/с
до 3 Мбит/с
250 Кбит/с
250 Кбит/с
Энергопотребление
Высокое
Низкое
Низкое
Низкое
Частотный диапазон
2,4 ГГц
2,4 ГГц
2,4 ГГц
2,4 ГГц
Поддержка IP-технологий
+
+
Топология
«звезда»
«звезда»
«mesh»
«mesh»

Wi-Fi – это высокоскоростной протокол беспроводной связи, который широко используется для подключения к Интернету. Однако Wi-Fi потребляет много энергии, что делает его непригодным для устройств, работающих от батарей.

Bluetooth
– это протокол беспроводной связи с низким энергопотреблением, который широко используется для связи на короткие расстояния. Однако Bluetooth имеет ограниченный радиус действия, что делает его непригодным для крупномасштабных приложений IoT.

Thread
– это протокол беспроводной связи, который похож на ZigBee. Однако в Thread  добавлена поддержка IP-протокола, что упрощает интеграцию сетей Thread с сетевыми приложениями.

По сравнению с другими протоколами,
ZigBee – это маломощная, недорогая и надежная технология, которая широко используется в устройствах IoT.

Wifi и Bluetooth

ZigBee и Thread

zigbee, thread

В сетях Bluetooth и Wi-Fi сетевое взаимодействие идет через центральный шлюз. И если он выйдет из строя, то обмен данными станет невозможным. Кроме этого отдельные узлы могут остаться без связи, если неожиданно возникла преграда на пути следования радиосигнала.

В сетях
ZigBee и Thread надежность связи повышается за счет наличия избыточных связей между устройствами. Все устройства, которые не уходят в спящий режим, выполняют роль роутеров, которые ответственны за маршрутизацию сетевого трафика, выбора оптимального маршрута следования и ретрансляцию пакетов. Даже если из строя выйдет устройство, которое выступало в качестве организатора сети, ZigBee-сеть продолжит функционировать дальше. Возникновение помехи или преграды, а также выход какого-либо из роутеров из строя не является критичным за счет наличия избыточных связей. Поэтому с введением дополнительных узлов, которые имеют стационарное питание и могут выполнять задачи роутера, сеть становится надежнее.

Применение Zigbee в IoT

ZigBee широко используется в решениях IoT таких, как “умные дома”, промышленная автоматизация и здравоохранение.

В умных домах ZigBee используется для подключения устройств умного дома, таких как умные термостаты, умные замки и умное освещение. ZigBee позволяет этим устройствам общаться друг с другом и с Интернетом.

 

В промышленной автоматизации ZigBee используется для беспроводных сетей датчиков и промышленных систем управления. ZigBee обеспечивает беспроводную связь между датчиками, контроллерами и другими устройствами. Это позволяет осуществлять мониторинг и управление промышленными процессами в режиме реального времени.

 

В здравоохранении ZigBee используется для удаленного мониторинга пациентов и подключения медицинских устройств. ZigBee обеспечивает беспроводную связь между медицинскими устройствами и Интернетом, что позволяет осуществлять удаленный мониторинг пациентов и общаться в режиме реального времени между медицинскими работниками.

Заключение

Zigbee – это технология беспроводной связи, которая широко используется в устройствах IoT. Это маломощная, недорогая и надежная технология, которая позволяет устройствам общаться друг с другом по беспроводной связи. ZigBee работает по топологии ячеистой сети, что позволяет устройствам общаться друг с другом прямо или косвенно. Радиус действия ZigBee составляет до 100 метров, и она может поддерживать до 65 000 устройств в одной сети.

 

ZigBee широко используется в решениях IoT, таких как “умные дома”, промышленная автоматизация и здравоохранение. ZigBee обеспечивает беспроводную связь между устройствами, что позволяет осуществлять мониторинг и управление промышленными процессами в режиме реального времени, удаленный мониторинг пациентов и связь между медицинскими учреждениями в режиме реального времени.

 

По сравнению с другими протоколами беспроводной связи, ZigBee – это маломощная, недорогая и надежная технология, которая широко применяется в устройствах IoT.

 

Если вы хотите внедрить надежную технологию связи для своих IoT-устройств, ZigBee определенно стоит рассмотреть. Благодаря своей безопасной ячеистой сети и функциям резервирования, ZigBee может гарантировать, что ваши IoT-устройства останутся подключенными и будут функционировать должным образом.

 

Свяжитесь с нами, чтобы узнать больше о данной технологии и сферах её применения!

Дмитрий Поликарпов, PR директор NEKTA

Формирует и реализует стратегию продвижения бренда и продуктов NEKTA. Медийное лицо компании, курирует организацию онлайн- и офлайн мероприятий, участвует в развитии сообщества партнёров NEKTA.


Хотите узнавать о новых публикациях не заходя на сайт?

Подписывайтесь на анонсы в ВК и Телеграме

NEKTA
17275