Zigbee — технология, сделавшая возможным умный дом

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

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.

 Главные новости Aqara

Aqara только начинает работу в России. Впереди много нового — новые устройства, сервисы и скидки. Чтобы получать только главные новости — оставьте свой e-mail.


Нажимая кнопку «Подписаться», вы подтверждаете свое согласие на обработку персональных данных.
Политика конфиденциальности.

3 мысли о “Zigbee — технология, сделавшая возможным умный дом

  1. Николай К. сказал:

    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.

  2. Владислав сказал:

    Здравствуйте, а выключатели акара д1 тоже имеют функцию усиления сигнала или только розетка?

  3. Владислав сказал:

    А выключатели акара д2 не способен усиливать сигнал? Это умеет только розетка?!

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *