خانه هوشمند, اینترنت اشیا

پروتکل ZigBee چیست؟ [معرفی جامع پروتکل زیگبی]

معرفی پروتکل زیگبی (Zigbee) و کاربرد آن در خانه هوشمند

در چندین سال اخیر گسترش دیوایس های خانه هوشمند بسیار مورد توجه بوده و هاب های مرکزی مانند Amazon Echo یا Xiaomi Home ساخته شدند تا دیوایس های هوشمند مختلف مانند سنسور های دما، تهویه هوا، رطوبت خاک و… به آنها متصل شوند و ما بتوانیم از گوشی همراهمان تمام آنها را کنترل کنیم.

حال دیوایس های ما به چه صورت باید با هاب مرکزی ما ارتباط برقرار کنند و داده های جمع‌آوری شده را به هاب انتقال دهند؟ و همچنین با توجه به ساختار آنها که با باتری کار میکنند و نیاز است تا کمترین مصرف انرژی را داشته باشند، چگونه این هدف محقق میشود؟

پروتکل های خانه هوشمند انواع گوناگونی دارد؛ ولی ZigBee (زیگبی) یک پروتکل کم هزینه، کم مصرف، با قابلیت مش(Mesh) شدن و با تمرکز بر دیوایس های پرتابل(دارای باتری) است که عمدتا در موارد کنترل دستگاه های الکترونیکی از راه دور و مانیتورینگ(پایش) استفاده می شود.

این پروتکل به عنوان جایگزین بسیار خوبی برای WIFI و Bluetooth برای کاربرد هایی که پهنای باند کمی میخواهند مانند سنسور های خانه هوشمند به صورت گسترده مورد استقبال قرار گرفته است.

ZigBee (زیگبی) در سال 1998 خلق شد، در 2003 استاندارد شد و در سال 2006 در استاندارد آن تجدید نظر شد.

همچنین نام ZigBee به رقص چرخشی(Waggle dance) زنبور عسل در هنگام بازگشت به کندو عسل اشاره دارد.

پروتکل ZigBee یک ارتباط با تاخیر بسیار پایین را فراهم میاورد که به صورت عمومی از باند رادیویی با پهنای باند 2.4GHz استفاده میشود، هرچند برخی دیوایس ها در چین با 784MHz، در اروپا با 868MHz و در آمریکا و استرالیا با باند 915MHz به کار برده میشوند اما در موارد تجاری مانند دیوایس های خانه هوشمند از همان 2.4GHz استفاده میشود.

حال برای اینکه نگاهی دقیق تر به این پروتکل پر استفاده بندازیم نیاز است تا یک سری مفاهیم اولیه را بدانیم که در ادامه به آن اشاره کرده ایم.

کاربرد پروتکل زیگبی در خانه هوشمند

PAN(Personal Area Network) چیست؟

PAN یا شبکه محیطی شخصی یک شبکه کامپیوتری برای ارتباط دستگاه های الکترونیکی در یک محیط است که انتقال داده میان دستگاه هایی مانند کامپیوتر ها، لپتاپ و سایر گجت ها و لوازم الکترونیکی برقرار میکند.

PAN میتواند یک شبکه سیمی مانند USB و یا یک شبکه بیسیم کم مصرف با برد کوتاه مانند فناوری های بلوتوث یا زیگبی(ZigBee) باشد که WPAN(Wireless personal area network) نامیده میشود.

pan با پروتکل زیگبی

شبکه مش(Mesh) چیست؟

یک شبکه مش، شبکه ای است که در آن نودهای شبکه(nodes) یا دیوایس های ما با یکدیگر ارتباط برقرار میکنند و شبکه انتقال داده را گسترده‌تر میکنند که به این صورت هم مسافت انتقال دیتا بیشتر شده و هم پایداری و احتمال انتقال داده موفق بیشتر میشود و در صورتی که نود های میانی بین مبدا و مقصد دچار مشکل شوند، نود های دیگر وظیفه انتقال دیتا را به عهده میگیرند و این از بروز مشکلاتی که در انتقال داده به دلیل زیاد بودن فاصله نود مبدا از مقصد ایجاد میشوند جلوگیری میکند.

پروتکل ZigBee (زیگبی) مبتنی بر استاندارد IEEE 802.15.4(استاندارد فنی که نحوه کارکرد شبکه های محیطی شخصی بیسیم را تعریف میکند-LRWPAN)، یک پروتکل سطح بالا برای ایجاد یک شبکه WPAN کوچک با مصرف بسیار پایین برای مواردی از جمله راه‌اندازی اتوماسیون خانگی، پایش مصرف انرژی، سیستم های کنترل ترافیک، جمع‌آوری داده از گجت های سلامتی و سایر کاربرد هایی که نیاز به پهنای باند پایین و مصرف کم دارند استفاده میشود.

مش زیگبی (zigbee)

پایین بودن مصرف این پروتکل باعث شده که در حالت LOS بردی در حدود 10 تا 100 متر در شرایط محیطی مختلف داشته باشد اما قابلیت Mesh شدن آن این امکان را ایجاد میکند که ماژول های ZigBee با هم یک شبکه Mesh تشکیل داده و مسافت انتقال داده را بیشتر کنند، به این صورت که بر فرض مثال اگر در مبدا بخواهیم داده ای رو به مقصد که در فاصله ای بیشتر از حد پشتیبانی برد ماژول است ارسال کنیم یک ماژول به عنوان واسطه در بین مبدا و مقصد میگذاریم تا انتقال دیتا از راه ماژول وسط انجام شود تا بتوان با مسافت بیشتری داده را انتقال داد.

در این صورت اگر شما در خانه دیوایس های مختلفی که با پروتکل ZigBee کار میکنند را داشته باشید دیگر نیاز نیست در هر قسمت از خانه یک Gateway بزارید و دیوایس ها با انتقال داده میان هم مسافت را بیشتر کرده و پوشش انتقال داده را در خانه بیشتر میکنند تا احتمال رسیدن داده به Gateway بیشتر شود.

ZigBee (زیگبی) در یک شبکه امکان پشتیبانی تا 65000 نود(node) را دارد.

به دلیل تمام مزایایی که بالاتر به آنها اشاره شد این پروتکل بسیار محبوب بوده و شرکت های بزرگ و معتبری مانند، Amazon، Xiaomi، Belkin، Ikea، Samsung و… از آن استفاده میکنند.

هرچند فقط به این دلیل که شرکتی مثل Philips از این پروتکل استفاده میکند، به این معنا نخواهند بود که با گیت وی Philips Hue میتوان دیوایس های هوشمند از سایر سازنده ها هم به آن وصل کرد، با این وجود با دستگاه هایی مانند Amazon Echo Plus میتوان دیوایس های هوشمند مختلفی از سازنده های مختلف را با آن کنترل کرد بدون اینکه نیاز باشد گیت وی هر سازنده را به صورت جداگانه خریداری کنیم.

دیدگاهتان را بنویسید

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد.