智能家居中Zigbee技術(shù)你學(xué)會了嗎

Zigbee是一種低功耗低數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)傳輸協(xié)議，非常適合諸如家庭自動化之類的應(yīng)用，這些應(yīng)用中的設(shè)備所傳輸?shù)臄?shù)據(jù)量和頻率都非常小，而且設(shè)備相互之間距離非常短。

如今，物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備已經(jīng)有許多不同的選擇，并且也很多不同的方法將這些設(shè)備連接起來，例如WiFi，藍(lán)牙，Z-Wave等。今天，我們將重點討論Zigbee在智能家居中的優(yōu)點，缺點和應(yīng)用。

什么是Zigbee？

Zigbee是基于IEEE.802.15.4規(guī)范的網(wǎng)絡(luò)協(xié)議，IEEE.802.15.4規(guī)范是低速率無線個人局域網(wǎng)（WPAN）的標(biāo)準(zhǔn)。Zigbee通過“增加網(wǎng)格網(wǎng)絡(luò)和安全層以及一個應(yīng)用層框架，成為一個完整的，可認(rèn)證的，可互操作的解決方案”來擴展IEEE規(guī)范。

Zigbee設(shè)備通常具有四層架構(gòu)-IEEE.802.15.4無線電，Zigbee Pro，Zigbee群集庫和Zigbee認(rèn)證（參見下圖）。 Zigbee Pro是網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)架構(gòu)，其實現(xiàn)的功能范圍從通信頻段規(guī)范和配對機制到安全密鑰生成和節(jié)能。Zigbee群集庫是應(yīng)用層，用于定義群集，該群集是消息/設(shè)備行為的標(biāo)準(zhǔn)集合，以允許Zigbee設(shè)備在設(shè)備之間以標(biāo)準(zhǔn)方式運行。這有助于實現(xiàn)互操作性，因此來自不同制造商的Zigbee設(shè)備可以相互配合使用。

圖片來源：Zigbee Alliance

Zigbee設(shè)備通常在2.4GHz上進行通信，但也可以在特定于區(qū)域的sub-GHz頻段（即頻率為1GHz以下，27MHz~960MHz）中進行通信。Zigbee可以在2.4GHz下傳輸?shù)?0到100米范圍內(nèi)。也可以在sub-GHz頻段上傳輸長達(dá)1公里的距離。由于WiFi也在使用2.4GHz，因此Zigbee設(shè)備通過具有16個獨立的通信通道來處理2.4GHz以上的干擾問題。還可以自動重傳數(shù)據(jù)以減少所發(fā)送的數(shù)據(jù)包，從而使傳輸失敗的可能性很小，穩(wěn)定性高。

Zigbee具備可互操作性，這意味著如果購買兩種不同的Zigbee設(shè)備，它們就可以通過Zigbee網(wǎng)絡(luò)相互通信。盡管由于多種應(yīng)用配置文件（例如家庭自動化和智能能源）的互操作性受到限制，但是Zigbee的設(shè)備互操作性仍然是非常有用的功能。

Zigbee能夠在其設(shè)備之間形成各種網(wǎng)絡(luò)排列或網(wǎng)絡(luò)拓?fù)?。下面顯示了最常見的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)?星型，群集樹和網(wǎng)格。每個Zigbee網(wǎng)絡(luò)可以由三種類型的設(shè)備組成：終端設(shè)備，路由器和協(xié)調(diào)器。協(xié)調(diào)器負(fù)責(zé)創(chuàng)建網(wǎng)絡(luò)以及通過網(wǎng)絡(luò)路由流量。一個網(wǎng)絡(luò)只能有一個協(xié)調(diào)器。路由器負(fù)責(zé)路由流量，而終端設(shè)備不通過網(wǎng)絡(luò)路由流量。 （更多詳情，參考 Silicon Labs and Elprocus） 。

最后，Zigbee相對于其他網(wǎng)絡(luò)協(xié)議（如WiFi）的主要優(yōu)勢在于它的功耗非常低。這是因為它是IEEE.802.15.4標(biāo)準(zhǔn)以及Zigbee協(xié)議本身要求較低功率運行的結(jié)果。

雖然這的確也意味著Zigbee設(shè)備不能大范圍傳輸或傳輸大量數(shù)據(jù)，但它們確實節(jié)省了功率，金錢和維護工作。Zigbee甚至具有Green Power功能，該功能允許無電池設(shè)備加入網(wǎng)絡(luò)。根據(jù)Zigbee聯(lián)盟的說法，“Green Power ［可以］通過普通的能量收集技術(shù)利用用于翻轉(zhuǎn)典型電燈開關(guān)的能量，該能量足以通過Zigbee PRO網(wǎng)絡(luò)發(fā)送命令。”

家庭自動化

現(xiàn)在，我們已經(jīng)了解了Zigbee的基本概念，下面讓我們看一下Zigbee的家庭自動化應(yīng)用。 Zigbee非常適合家庭環(huán)境，家里大多數(shù)設(shè)備之間的距離基本上應(yīng)在10至100米之間。

目前，Zigbee聯(lián)盟網(wǎng)站列出了約數(shù)百種可用于家庭自動化的設(shè)備。家庭自動化Zigbee設(shè)備包括所有常見的IoT家庭設(shè)備，例如智能燈泡，智能開關(guān)，智能鎖，運動傳感器和智能恒溫器等等。

市場上已經(jīng)推測Zigbee產(chǎn)品的主要公司包括三星，博世，霍尼韋爾，德州儀器和亞馬遜。實際上，亞馬遜的Echo Plus帶有內(nèi)置的Zigbee模塊來控制Zigbee設(shè)備。三星的SmartThings設(shè)備也使用Zigbee進行通信（當(dāng)然，它們還支持Z-wave）。因此，今天我們很高興看到Zigbee得到了很多知名公司和各種設(shè)備的支持。

總結(jié)

總之，Zigbee是一種低功耗低數(shù)據(jù)傳輸網(wǎng)絡(luò)協(xié)議，基于Zigbee協(xié)議的設(shè)備可以輕松添加到網(wǎng)絡(luò)以相互通信。非常適用于家庭自動化之類的應(yīng)用，這些應(yīng)用中的設(shè)備之間不需要經(jīng)常通信，并且彼此之間的距離很近，傳輸數(shù)據(jù)量也非常小。Zigbee的內(nèi)置省電功能也是一項非常好的功能，使得設(shè)備的電池續(xù)航時間比其他網(wǎng)絡(luò)協(xié)議更長。也因此，Zigbee也得到了越來越多家庭自動化企業(yè)的支持。