Пользователи умного дома иногда неприятно удивляются: хотели просто купить умную лампочку и управлять светом со смартфона, а оказалось, что к ней нужен какой-то Хаб. Почему лампочка не может напрямую соединяться со смартфоном по Bluetooth или WiFi?
Умный дом Aqara использует особый протокол беспроводной связи — Zigbee. По этому протоколу все устройства соединяются с Центром умного дома Aqara Hub, а уже Хаб подключается к смартфону по WiFI.
Сегодня разберемся, зачем понадобился Zigbee, как улучшить качество связи между умными устройствами и при чем здесь пчелы.
Как умный дом стал доступным
Bluetooth — привычный способ связать два устройства, находящихся рядом. Так смартфон связывается с беспроводными наушниками и умным браслетом. Почему бы не использовать тот же способ для связи устройств умного дома?
Ответ легко найти в исследованиях начала 2000-х годов, когда протокол Zigbee начал внедряться в промышленности:
Данные из книги C-M. Huang Telematics Communication Technologies and Vehicular Networks
Чипы Bluetooth стоили вдвое дороже аналогов на Zigbee, потребляли больше энергии и могли работать только в сети типа «звезда». Zigbee лишен этих недостатков:
- Благодаря низкой стоимости чипов, Aqara может выпускать доступные устройства. Это особенно заметно пользователям Apple HomeKit — часто, аналоги для этой экосистемы стоят в разы дороже чем устройства Aqara.
- Благодаря низкому энергопотреблению Zigbee, все датчики Aqara работают на стандартных миниатюрных батарейках. Заряда такой батарейки хватит на 2 года.
- Zigbee поддерживает несколько схем топологии сети — это делает связь в умном доме более стабильной. Этот пункт мы рассмотрим детальнее.
Как пчелы научили нас строить умные дома
Когда мы подключаем к смартфону беспроводные наушники, браслет и другие устройства, мы можем рассчитывать, что все устройства находятся рядом и могут напрямую подключиться друг к другу:
Такой тип топологии сети называется «звездой» из-за внешнего сходства: есть центральное устройство, а все остальные соединяются с ним напрямую, образуя «лучи» звезды.
В доме устройства находятся на существенном расстоянии, их могут отделять стены и этажи. Все это будет мешать прямому подключению к Центру умного дома:
Чтобы обойти эту проблему, протокол Zigbee позволяет устройствам подключаться к соседним устройствам в поисках оптимального маршрута до центра умного дома:
Здесь между Центром умного дома и лампочкой находится умная розетка. Вместо того чтобы «тянуться» до Хаба, лампочка и датчик отправят сигнал розетке, а та уже перешлет его Хабу.
Если же прямое соединение дает лучший результат, чем соединение через соседнее устройство, умный дом догадается использовать именно его:
Такой тип соединения называется «ячеистым». И дело здесь не только в визуальном сходстве с ячейками пчелиного улья. Создатели протокола Zigbee развили «пчелиную» метафору и обратили внимание на танец «zig-zag» которые исполняют пчелы, вернувшись с медом в улей — с помощью этого танца пчелы показывают друг другу куда лететь, чтобы принести больше меда.
Так же действуют розетки Aqara: они направляют сигнал других умных устройствах, помогая им быстрее связаться с Центром умного дома.
Всего к Aqara Hub можно подключить до 32 устройств. Но благодаря протоколу Zigbee сигнал умного дома равномерно покрывает большие площади, сохраняя надежное соединение с каждым из трех десятков устройством.
Качество сигнала можно проверить в приложении Aqara Home. Вот как это выглядит в реальных условиях:
Если хочется полностью автоматизировать большую квартиру или загородный дом, без умной розетки не обойтись.К тому же они сделают дом более безопасным и научат обычную технику слушаться голосовых команд.
Подробнее читайте в нашем обзоре.
Приобрести умную розетку и получить годовую гарантию можно в магазине Aqara.ru
Как избежать перегрузки Wi-Fi сети
Мы уже говорили о высоком энергопотреблении WiFi: если бы умный дом использовал этот тип соединения, датчикам понадобились мощные аккумуляторы — сделать их такими же миниатюрными стало бы невозможно.
Но у WiFi есть и другая проблема— чем больше устройств подключается к WiFi-роутеру, тем выше нагрузка на роутер и тем менее стабильна сеть.
В этом успели убедиться покупатели WiFi-лампочек: одна или две лампочки никак не влияют на работу сети. Но когда лампочек становится пять — десять, многие роутеры перестают справляться, начинают перезагружаться, а скорость интернета на смарт-тв, ноутбуках и смартфонах становится все ниже.
В умном доме Aqara к роутеру подключается только одно устройство — сам Aqara Hub. Таким образом умный дом не помешает работе интернета на основных устройствах пользователя — нагрузка равномерно распределится между устройствами:
Но как всегда есть тонкости.
Zigbee работает на той же частоте что и WiFi-роутеры — 2.4GHz. Хотя протоколы и отличаются, физику не обманешь: пересечение радиоканалов дурно сказывается на стабильности соединения. Причем, как показывают отзывы пользователей, чаще страдает соединение устройств умного дома, в то время WiFi продолжает работать без сбоев.
Заметить проблему можно по долгому отклику: если между нажатием беспроводного выключателя и выключением лампочки проходит больше пары секунд, следует поискать способ оптимизировать домашнюю сеть.
Есть несколько способов решить эту проблему.
Как улучшить качество соединения Zigbee
- Разместить Aqara Hub дальше от роутера. Так Хаб не окажется в радиусе действия максимально сильного сигнала WiFi.
- Увеличить число умных розеток. Поскольку каждая умная розетка усиливает сигнал Zigbee, стабильность сети возрастет.
- Исключить пересечение сигналов Zigbee и WiFi. Обычно WiFi-роутер позволяет выбрать канал, на котором раздается сигнал. В диапазоне 2.4.GHz есть три канала, область действия которых не пересекается. Их принято обозначать числами: 1, 6 и 11:
Хотя сами канала и не пересекаются, на схеме видно пересечение «плечей» сигналов. В этой области не передается полезная информация, однако другие сигналы на той же частоте будут испытывать помехи.
Точно так же и Zigbee: он работает на одном и каналов в диапазоне между 11—26. Правда нумерация каналов здесь отличается от каналов WiFi. Если совместить две системы обозначений, получится такая схема:
Скорее всего, ваш Aqara Hub работает на одном из каналов между 20 и 22. Но узнать это можно только экспериментально, путем перебора.
Начать можно с отключения роутера. Если после этого умный дом станет более отзывчивым, значит дело в пересечении сигналов WiFi и Zigbee.
Исправим эту проблему. Нужно настроить роутер, так чтобы он работал только на первом канале WiFi —у него нет пересечений с каналами 20-26 Zigbee. Перезагрузим его и спустя 10 минут проверим, не ускорится ли работа умного дома.
Если нет, повторить ту же операцию, выбрав 6 канал, затем — 11.
Заключение
Использование центра умного дома Aqara Hub и протокол Zigbee обеспечивает стабильную связь между устройствами умного дома:
- снижается нагрузка на WiFi-роутер, ничто не помешает быстрому интернете на смартфонах и ноутбуках,
- снижается энергопотребление устройств — беспроводные датчики и кнопки работают до двух лет на простой батарейке-таблетке,
- с помощью умных розеток можно расширить площадь покрытия сигнала Zigbee,
- с помощью настроек роутера можно избежать конфликта сигналов Zigbee и Wifi.
У вас неточность в описании:
“Обычно WiFi-роутер позволяет выбрать канал, на котором раздается сигнал. В диапазоне 2.4.GHz есть три канала, область действия которых не пересекается. Их принято обозначать числами: 1, 6 и 11:”
Это в корне не верное утверждение, так как бытовые роутеры работают на 13 каналах. Каждый канал имеет ширину 20 МГц. В более современных роутерах ширина канала может составлять и 40 МГц. И есть возможность выбора работы 20, 40, 20/40 Есть еще и 14 канал, но он почти нигде не используется.
В тоже время протокол ZigBee, работая в том же 2.4 имеет ширину канала всего 5 МГц, а каналы идут с 11 по 26. Нумерация каналов в обоих случаях очень условная вещь, призванная упростить восприятие пользователем.
И вот ловить эти окошки может быть очень трудно, так как соседский Wi-Fi за стенкой в авторежиме сведет все усилия на «нет».
Теперь немного мнения исходя из моего опыта построения сетей и внедрения в них «умных» девайсов.
Касательно проблем с «пересечением сигнала». Тут очень много зависит от места установки оборудования. В условиях города автопереключение и/или ручное переключение каналов может не сильно помочь, так как физику не обманешь (вы тут правы). Ибо соседский Wi-Fi на 2.4 будет легко “глушить” ваш ZigBee или ваш домашний роутер из-за своей высокой проникающей способности. Да и вообще в городе много цифрового шума. При этом в загородных домах, где “плотность” радиоволн значительно ниже, ваш совет по ручному выбору каналов может помочь.
Но есть еще два решения, которые могут помочь пользователю:
1. Использование роутеров с двумя диапазонами.
2. Обычный провод с RJ-45
Вариант 1: Двудиапазонный роутер
Подавляющее большинство современных гаджетов типа ноутбук/планшет/телефон поддерживает частоту 5 ГГц. В тоже время и многие современные роутеры могут работать в двух диапазонах. Решение в городе сомнительное [см. выше про радиошум], а вот в загородном доме вполне рабочее. Вся умная техника подключается на 2.4 ГГц (холодильники/хабы/кофеварки и тд), а пользователь через 5 ГГц. Да, у 5 ГГц есть минус – меньшая проникающая способность, но это решаемо через Mesh сети/бесшовный wi-fi роуминг. Зато на 5 ГГц скорости лучше для пользователя и нет нагрузки на сеть 2.4 и она меньше «шумит» так как умные гаджеты меньше ей пользуются.
Вариант 2:
Чтобы не говорили про удобство и качество разных беспроводных протоколов, но лучше, надежнее и качественней провода ничего нет) По этой причине, чтобы избавить дом от «лишнего» 2.4 – юзайте Aqara Hub M2. Девайсы экосистемы Aqara по протоколу ZigBee будут более свободно «дышать», а с роутером и интернетом хаб свяжется по проводу надежнее и быстрее.
Не знаете почему могут не приходить уведомления с акары м1с и михоум? Ко мне приходят через раз в заблокированном состоянии, к жене только когда заходит в приложение.. Перепробовали разные регионы, оба были на одном аккаунте, пробовали делиться домом.. Все настройки автозагрузокок, энергосбережения, права фоновые режимы.. Ломаные, неломаные михоум.. В общем идеи закончились… Может в сети быть дело? М1с на потерю сигнала не ругается, но просадки бывают.. Или это не может быть связано? Уже не знаю куда копать, подскажите плиз…
Здравствуйте, а выключатели акара д1 тоже имеют функцию усиления сигнала или только розетка?
А выключатели акара д2 не способен усиливать сигнал? Это умеет только розетка?!
Что то произошло с системой умного дома ….. со вчерашнего дня, информация с датчиков температуры и влажности обновляется только раз в 1 час………это как ???
Отключился интернет и все умное превратилось в тыкву. стоит хаб Agara m2. выключатели .розетки. реле, датчик температуры, датчик двери и все не работает.Только одна лампочка wifi за 3 руб с Китая продолжала работать Вроде если есть хаб то должно работать так как протокол ZigBee или я что то путаю?
Будет ли работать на хабе zigbee девайсы от xiaomi разных регионов (китай, сингапур)?
И будет ли это работать с яндекс алисой?