Rumah pintar: otomatisasi, protokol, perangkat, ekosistem, dan perangkat lunak sumber terbuka. Begitu banyak pertanyaan dan sedikit jawaban. Mari kita buka tabir rahasia salah satu protokol IOT paling populer - Zigbee.
Apakah Zigbee itu?
Zigbee adalah teknologi yang didasarkan pada standar radio IEEE 802.15.4 dan dirancang untuk menstandarkan perangkat M2M berdaya rendah dari produsen yang berbeda. Di antara fitur-fitur jaringan, seseorang dapat memilih toleransi kesalahan yang tinggi, masa pakai yang lama dari perangkat akhir dari satu baterai, dukungan untuk sejumlah besar koneksi dan operasi gabungan perangkat dari produsen yang berbeda.
Dari fitur-fitur arsitektur jaringan: dukungan untuk topologi mesh, keberadaan wajib koordinator dan, opsional, router. Lebih lanjut tentang arsitektur jaringan di sini .
ZigBee menyediakan transmisi informasi dalam radius 5 hingga 75 (di area terbuka hingga 200) meter dengan kecepatan maksimum 250 kbps. Mendukung operasi di 27 saluran dari tiga rentang frekuensi:
2,4 GHz (16 saluran)
915 MHz (10 saluran)
868 MHz (1 saluran)
Fakta menarik:
Menurut salah satu versi, nama ZigBee berasal dari tarian lebah zigzag, yang dengannya mereka menunjukkan jalan kepada tetangga mereka menuju sumber makanan berikutnya, dengan cara yang sama seperti dan paket data standar harus menemukan jalannya ke jaringan mesh.
Apa yang baru di Zigbee 3.0
Pengikatan langsung , atau koneksi langsung, memungkinkan perangkat akhir dari produsen berbeda untuk bekerja secara langsung tanpa partisipasi koordinator dan router. Ini memungkinkan Anda untuk secara fleksibel mengonfigurasi skenario perilaku perangkat dan meningkatkan kecepatan respons.
Green Power adalah seperangkat teknologi yang meminimalkan penggunaan sumber daya baterai oleh suatu perangkat, dan juga dapat mengumpulkannya dari energi kinetik, cahaya, dan panas. Kedengarannya agak tidak bisa dimengerti; dengan kata lain, sakelar akan dapat mengirimkan pesan karena Anda menyentuhnya. Lebih jelasnya di sini
Unifikasi . Dulu ada banyak yang disebut profil. Misalnya, Otomasi Rumah, Otomasi Gedung, Kesehatan. Zigbee 3.0 adalah profil aplikasi terpadu.
Kompatibel dengan versi sebelumnya dengan semua produk yang dirilis sebelum v3.0
Mengapa ini dibutuhkan?
Singkatnya - untuk pengukuran indikasi dan otomatisasi. Ada banyak aplikasi untuk otomatisasi ini. Dan meskipun akhir-akhir ini ada kecenderungan unifikasi, namun teknologinya mendukung berbagai profil, yang dibagi menurut ruang lingkup. Ini beberapa di antaranya.
Otomatisasi Rumah - Kontrol dan pembuatan skrip perangkat rumah.
Remote Control - kontrol perangkat remote control.
Energi Cerdas - kontrol dan otomatisasi pengiriman dan penggunaan energi.
Green Power - dukungan untuk perangkat pembangkit listrik.
Light Link - kontrol pencahayaan.
Perawatan Kesehatan - pengelolaan medis dan peralatan medis di sekitar (gelang untuk mengukur indikasi, tombol “sos”).
Apakah ada banyak perangkat Zigbee?
Sekitar 2600 perangkat ( daftar perangkat bersertifikat ). Perlu diklarifikasi bahwa dalam kebanyakan kasus, setiap produsen memiliki aplikasi sendiri untuk hanya menghubungkan perangkat mereka, tetapi menggunakan perangkat lunak pihak ketiga, mereka dapat berteman. Lebih lanjut tentang ini di bawah.
Harga rata-rata per perangkat akhir bervariasi sekitar $ 10.
Berikut adalah contoh perangkat akhir dari beberapa produsen populer:
Xiaomi Aqara - sekitar 50 perangkat untuk berbagai keperluan.
Philips Hue - sekitar 100 perangkat (sebagian besar luminer),
Ikea trådfri - sekitar 40 perangkat (sebagian besar luminer),
Tuya - sekitar 30 perangkat,
SONOFF - sekitar 10 relai murah.
Perangkat USB Zigbee (tongkat)
Untuk apa tongkat Zigbee?
Jika Anda menggunakan solusi pihak ketiga, akan lebih mudah menggunakan tongkat sebagai koordinator jaringan, menghubungkannya ke komputer sebagai router untuk menjangkau tempat-tempat yang jauh dari koordinator.
Berikut adalah contoh dari beberapa perangkat populer:
cc2530 / 2531 adalah tongkat yang murah dan populer. Bukan pilihan yang buruk untuk pemula. Dari minusnya: radius jangkauan kecil (10-15 m tanpa antena) dan pembatasan jumlah perangkat yang terhubung.
cc2538 stick dikembangkan oleh penggemar proyek modkam.ru. Dibandingkan dengan 2531, ini memiliki jangkauan yang jauh dan tidak memiliki batasan pada jumlah koneksi (pengujian menunjukkan lebih dari 200 perangkat).
deCONZ ConbeeTongkat ini juga mendukung berbagai macam sistem rumah pintar. Dari minus firmware asli - terkadang perangkat akhir jatuh.
Juga contoh yang kurang populer:
nRF52840 Dongle - tongkat universal dengan Bluetooth 5, mesh Bluetooth, Thread, ZigBee, 802.15.4 dan dukungan ANT dan lingkungan pengembangan yang nyaman.
Gateway Zigbee
Solusi siap pakai Xiaomi / Aquara adalah tiga perangkat paling populer - versi Xiaomi Gateway 2 dan 3 dan Aqara Hub. Gateway 2 tidak kompatibel dengan homekit dan memiliki Zigbee versi 2. Versi ketiga memiliki Zigbee 3.0 dan Bluetooth Mesh 5.0. Video singkat akan membantu Anda memahami perbedaan tambahan .
ZigBee kurang populer hub hanya daftar
Orvibo
livolo
WEMO
Vera
Fibaro
Zigbee + Zvawe
Athom Homey
Wink hub 2
SmartThings Hub
VeraPlus
DIY, atau DIY
SLS gerbang- Perangkat berbasis CC2538 + CC2592 dan ESP32-Wrover-B. Mendukung Zigbee 3.0 dan tidak seperti Xiaomi, ini tidak terbatas pada satu ekosistem. Dan tidak seperti stik CC2531, CC2538, dan Deconz, ini adalah perangkat yang sudah jadi dan dapat bekerja secara mandiri dan dalam sistem otomatisasi rumah Home Assistant. Saat ini 113 perangkat didukung . Review video
ZESP32 adalah firmware untuk Xiaomi Gateway. Sama seperti SLS, ia dirancang untuk menghubungkan perangkat Zigbee dari pabrikan yang berbeda. Konsep dasarnya adalah mempermudah penambahan perangkat baru ke jaringan menggunakan templat yang dapat diedit.
cc25 + komputerPilihan yang nyaman jika Anda sudah memiliki raspberry pi, atau PC lama yang akan bertindak sebagai server. Dalam hal ini, Anda dapat memilih sistem otomasi rumah yang nyaman, yang dijelaskan di bawah ini.
Bagaimana dengan ekosistem?
Apple home adalah solusi perangkat lunak dari Apple. Jumlah perangkat yang didukung kecil, tetapi fungsinya dapat diperluas menggunakan homebridge dan aqara hub. Anda dapat menggunakan Apple home di jaringan rumah Anda hanya dengan menggunakan iPhone dan hub (Zigbee), tetapi untuk remote control Anda memerlukan pusat rumah, yang bisa berupa iPad (iOS 10 atau lebih tinggi), HomePod, atau Apple TV.
Google Home juga tidak bekerja dengan perangkat Zigbee secara langsung, tetapi kompatibel dengan Alexa. Asisten
Amazon Echo Show, Spot, dan Plus dapat bekerja secara langsung karena mereka memiliki koordinator zigbee bawaan. Namun demikian, masalahnya adalah terbatasnya jumlah perangkat yang kompatibel dan tidak populernya solusi di negara-negara CIS.
Xiaomi / Aqara- gateway dari Xiaomi dan Aqara hanya mendukung perangkat zigbee mereka. Tidak seperti Xiaomi Gateway, Aqara Hub tidak memiliki kemampuan untuk berintegrasi dengan sistem otomasi rumah alternatif.
Samsung SmartThings diposisikan sebagai hub universal. Bekerja dengan berbagai macam perangkat Z-Wave dan Zigbee. Pengguna sering mengeluh tentang jatuhnya cloud (kurangnya koneksi ke server) dan kurangnya minat dalam pengembangan proyek dari pengembang.
Rumah Yandex... Dialog Yandex Station dan untuk telepon adalah hal yang berbeda. Ada lebih sedikit dialog untuk kolom tersebut, mereka primitif. Dukungan untuk ZigBee dan perangkat Bluetooth dideklarasikan, tetapi tidak bekerja dengannya secara langsung. Banyak skenario bergantung pada keberadaan koneksi Internet, tetapi solusinya mungkin menyambungkan pengontrol rumah pintar pihak ketiga, misalnya, menggunakan yandex2mqtt.
Bagaimana dengan dukungan perangkat lunak?
Untuk kenyamanan, saya akan membagi solusi perangkat lunak ke dalam kategori.
Otomatisasi
rumah Server NodeJS Homebridge , untuk mengintegrasikan perangkat tanpa dukungan HomeKit.
HomeAssistant adalah sistem open source dengan penekanan pada privasi. Proyek open source
OpenHAB dengan penekanan pada kenyamanan konfigurasi
MajorDoMo sistem integrasi open source.
Dashboard
RoboDomo framework berbasis MQTT dengan antarmuka grafis yang menarik.
node-red-dashboard modul node-red untuk membuat dashboard, terintegrasi ke dalam
Integrasi
Zigbee2mqttini adalah program penghubung yang memungkinkan perangkat dari vendor berbeda untuk digunakan bersama dengan menerjemahkan perintah zigbee ke mqtt.
MQTT Explorer user-friendly mqtt client IAR Embedded Workbench
development environment dengan antarmuka yang ramah dan dukungan untuk sejumlah besar mikrokontroler Simplicity Studio IDE dan seperangkat alat untuk mengembangkan aplikasi berdasarkan lingkungan pengembangan Silicon Labs SimpleLink SDK untuk chip pengembangan Texas Instruments, termasuk API, TI-RTOS dan banyak lagi ... Alat pemrograman blok node merah untuk menghubungkan perangkat keras, API dan layanan online. Pengujian dan audit
KillerBee adalah alat untuk menguji jaringan Zigbee.
SecBee - Menguji implementasi ZigBee untuk masalah keamanan.
Z3sec adalah tujuan utama framework untuk menguji perangkat bersertifikat yang mengimplementasikan ZigBee Light Link (ZLL), atau standar ZigBee 3.0.
pwnrf adalah alat pengujian keamanan untuk jaringan Wi-Fi, Bluetooth dan Zigbee.
Haruskah saya memilih Wi-Fi, Bluetooth, ZigBee atau Z-Wave?
Ada lusinan teknologi IOT di pasaran, tetapi solusi yang paling populer adalah Wi-Fi, Bluetooth, ZigBee, dan Z-Wave.
WiFi adalah teknologi yang sangat populer, nyaman dan ideal untuk asisten suara, sistem pengawasan video, televisi, atau jika Anda memiliki sedikit perangkat pintar. Tetapi WiFi sangat boros energi, dan jika ada lusinan atau ratusan perangkat pintar, akan bermasalah untuk mengisi daya setiap saat. Selain itu, router WiFi tidak dirancang untuk koneksi dalam jumlah besar. Tentu saja, ada solusi untuk kasus seperti itu, tetapi biaya penggelaran jaringan akan meningkat secara signifikan. WiFi memiliki satu titik kegagalan - router.
Bluetooth LE(Energi Rendah) adalah teknologi yang sama populernya dengan konsumsi energi yang rendah, yang memungkinkan selama lebih dari satu tahun tidak mengganti baterai dan kecepatan transfer tinggi 1-2 Mbps. Memiliki fungsi suar (perilaku perangkat yang dapat disesuaikan saat mendekat) dan bekerja dengan perangkat secara langsung. Dari minus, bekerja di pita 2,4 GHz, dan jangkauan kecil di dalam ruangan dengan perangkat lain. Selain itu, sebagian besar perangkat BLE bekerja secara point-to-point, yang tidak sesuai untuk membuat skenario otomatisasi tingkat lanjut. Tetapi solusi untuk masalah ini dapat dianggap sebagai spesifikasi mesh Bluetooth.
ZigBeestandar terbuka dengan konsumsi daya perangkat akhir yang rendah (1-2 tahun), dukungan untuk topologi mesh, kekebalan kebisingan tinggi, skalabilitas yang baik (secara teori hingga 65.000 node) dan penetrasi pasar yang tinggi. Dari minusnya: Zigbee beroperasi pada pita 2,4 GHz yang sibuk, yang, dengan gangguan yang kuat, dapat menyebabkan penurunan kekebalan terhadap kebisingan, dan penurunan jangkauan. Setiap produsen membuat aplikasi terpisah untuk hanya mendukung produk mereka. Namun bagi saya, kerugian terbesar adalah perangkat dari produsen yang berbeda tidak dapat "berkomunikasi" satu sama lain secara "di luar kotak". Mereka dapat digabungkan menggunakan perangkat lunak pihak ketiga, tetapi kurangnya solusi umum menyebabkan ambang masuk yang relatif tinggi. Aliansi menyadari masalah ini dan mengerjakan DotDot untuk memperbaikinyadan Rumah Terhubung melalui IP .
Z-Wave adalah standar kepemilikan yang telah terbukti. Ini memiliki tingkat kompatibilitas perangkat yang tinggi, konsumsi daya yang rendah, dukungan untuk topologi mesh, memiliki sinyal yang stabil dalam rentang 800-900 MHz, yang memungkinkan penghindaran rintangan yang lebih baik (semakin panjang panjang gelombang (frekuensi lebih rendah), semakin baik ia mengatasi rintangan). Mendukung hingga 232 perangkat di satu jaringan dan kecepatan hingga 100 kbps. Dari kekurangannya, perlu ditunjukkan bahwa di berbagai negara, frekuensi yang berbeda dialokasikan untuk perangkat jarak pendek. Dan perangkat yang dirancang untuk satu negara mungkin tidak kompatibel dengan negara lain. Selain itu, Z-Wave agak lebih mahal daripada perangkat ZigBee.
Dari mana memulainya jika Anda seorang pemula?
Jika Anda mencoba memilih untuk membangun rumah pintar Anda, mulailah dengan skema yang menghibur ini . Juga bagi saya pribadi, artikel Fool's House 2.0 sangat menginspirasi.Jika
Anda mengalami kesulitan dalam mengatur rumah pintar Anda, Anda dapat meminta saran di grup SmartHome.
Jika Anda ingin membeli gateway SLS dan perangkat Zigbee lainnya untuk Anda di Zigberu
Diskusi perangkat, firmware, dan perangkat lunak lain yang berfungsi dengan Zigbee - Sekitar dan sekitar Zigbee dan
Zigbee
Bukan sebuah kesimpulan
Sulit untuk mengatakan siapa yang akan memenangkan perang protokol rumah pintar. Zigbee bukannya tanpa kekurangan, ia memiliki pesaing yang kuat, tetapi pada saat yang sama kekuatannya adalah komunitas peminatnya yang besar (Aliansi Zigbee, penggemar, dan geek). Merek terkemuka dan perusahaan muda menunjukkan ketertarikan pada Zigbee.
Perlu dicatat bahwa tidak ada solusi satu ukuran untuk semua. Pilih apa yang tepat untuk Anda, dalam kasus Anda. Meskipun WiFi dan Bluetooth merepotkan, ada kalanya penggunaannya dibenarkan.