Talrige smarte hjemmesensorer og belysningssystemer bruger den energieffektive ZigBee radioprotokol. Smart home gateways muliggør kommunikation med andre smart home-systemer. Vi forklarer, hvordan ZigBee fungerer, og hvilke smart home-produkter, der er kompatible.
ZigBee: De vigtigste ting på et øjeblik
- ZigBee er en trådløs lavenergiprotokol til det smarte hjem, der udvikles af ZigBee Alliance.
- Fra og med ZigBee 3.0 er ZigBee-enheder fra forskellige producenter stort set kompatible med hinanden.
- Med såkaldte mesh-netværk kan rækkevidden af enhederne øges, da de enkelte noder fungerer som repeatere.
- ZigBee Bridge danner en bro mellem enhederne og kontrolappen i et netværk. Derudover kan nogle broer også kommunikere med WLAN og Bluetooth-enheder fra andre mærker. ZigBee-produkter kan også bruges med Google Home eller Apple HomeKit.
- Amazon Echo Plus, Echo Show og Echo Studio er ZigBee-kompatible. Dette betyder, at ZigBee-enheder også kan styres med Alexa uden en ekstra gateway.
Hvad er ZigBee?
Laptops, smartphones og smart home-enheder bruger forskellige radioprotokoller til trådløs kommunikation. De adskiller sig med hensyn til det anvendte frekvensområde, båndbredden, netværkstopologien og den måde, meddelelser transmitteres på.
ZigBee Alliance udviklede lavenergiradioprotokollen ZigBee fra 2002. Foreningen omfatter nu mere end 230 virksomheder, herunder Samsung, Osram, Somfy, Amazon, Huawei og Ikea. De angivne mål er høj kompatibilitet mellem enheder fra forskellige producenter, lavt energiforbrug og en åben standard.
Produkter, der er certificeret inden ZigBee Alliance, fungerer med enhver ZigBee-aktiveret platform.
Hvordan fungerer ZigBee?
Alle radioprotokoller består af flere lag i henhold til OSI-modellen. Disse regler de forskellige kommunikationsopgaver. Dette inkluderer den fysiske signaltransmission, kryptering, undgåelse af overbelastning af data og visningen i de forskellige apps. Brugere interagerer kun med det øverste lag, mens de nederste fungerer i baggrunden.
I de første to lag, som Bluetooth, bruger ZigBee IEEE-standarden 802.15.4, som bruger ISM-båndet (Industrial, Scientific and Medical Band) i frekvensområdet 2,4 GHz. Lange pauser i datatransmission er en funktion i denne standard. Det betyder, at hver netværksknude kan gå i en slags dvaletilstand, hvilket sparer en masse energi sammenlignet med andre standarder. Et knapbatteri indbygget i en ZigBee-sensor kan vare i flere år.
ZigBee er kendetegnet ved lavt energiforbrug og høj interkompatibilitet.
ZigBee-specifikationen definerer kommunikationen i de øverste lag (3 til 7). De forskellige ZigBee-enheder danner et Wireless Personal Area Network (WPAN) til at kommunikere med hinanden. Hvert ZigBee-netværk kan identificeres entydigt ved en 64-bit adresse.
ZigBee definerer protokollen for lag 3 til 7 i OSI-modellen. Det øverste lag Dotdot muliggør kommunikation med andre radiostandarder.
Hvordan fungerer et ZigBee-netværk?
Et ZigBee-netværk består af en koordinator, routere og slutenheder. Routere udveksler datapakker med hinanden. Koordinatoren er en router, der også aktiverer netværket. Enhederne kommunikerer kun med deres router. Du er i slumretilstand det meste af tiden og bruger derfor meget lidt strøm. De opretter forbindelse til routeren med faste intervaller og ser, om den har nogen beskeder til dem.
ZigBee-netværk bruger stjerne-, træ- eller mesh-topologien. Stjernetopologien giver en koordinator / router og flere slutenheder. Sidstnævnte kan ikke kommunikere direkte med hinanden, men kun via koordinatoren. Hvis denne centrale knude mislykkes, er dataudveksling ikke længere mulig.
I trætopologien er der en koordinator, et par routere og slutenheder. Hver slutenhed (barn) kommunikerer med den respektive router (forælder), routeren med koordinatoren i en træstruktur.
I mesh-topologien er routerne også forbundet med hinanden. Dette muliggør mange alternative stier til transport af data fra node A til node B. Af denne grund bruger de fleste ZigBee-opererede smart home-systemer mesh-netværk. Op til 65.000 noder er tilladt. På den anden side kræver routere mere energi end enkle slutenheder. Dette reducerer batteriernes levetid.
I mesh-netværk kan data videresendes på trods af defekte noder.
Hvad er en ZigBee Bridge?
Broen fungerer som en bro mellem ZigBee smart home-enheder og kontrolappen på smartphonen eller skyen. Afhængig af producenten kaldes broen også en hub eller gateway. Nogle gange kan broer også styre ZigBee-enheder fra andre producenter. For eksempel er Philips Hue Bridge i stand til at kommunikere med Ikea Tradfri pærer. Dette sparer brugerne penge til en anden gateway.
Derudover kan ZigBee-enheder ikke let parres med WLAN-, Bluetooth- eller Z-Wave-enheder, fordi de taler et andet sprog. Nogle ZigBee-gateways såsom Homees hovedkvarter, Philips Hue Bridge eller SmartThings Hub kan dog oversættes mellem de forskellige trådløse standarder. Dette betyder, at Philips Hue smart home-pærer kan bruges sammen med Google Home-produkter til at oprette rutiner, selvom Google Home er baseret på WiFi.
Ikea Tradfri lamper bruger ZigBee. Gatewayen danner broen mellem lyskilderne og appen.
Hvor langt går ZigBee?
Sortimentet af ZigBee Smart Home-produkter er 10 til 15 meter. Det kan dog øges i mesh-netværk. De enkelte enheder danner netværksnoder, der fungerer som repeatere og forstærker signalet. Ifølge Signify (Philips Hue) er rækkevidder på op til 100 meter mulige.
Hvad er ZigBee 3.0?
Ud over ZigBee-protokollen har der været forskellige specifikationer tidligere.
Sammenlignet med standard ZigBee-protokollen tilbød ZigBee Pro (2007) forbedret sikkerhed og flere topologimuligheder. Ligesom EnOcean trådløs standard brugte Green Power princippet om energihøstning, som muliggør energiselvforsynende sensorer. RF4CE (radiofrekvens til forbrugerelektronik) blev brugt til fjernstyring af elektriske enheder med fjernbetjeninger. ZigBee IP-reguleret kommunikation mellem et lokalt netværk og Internettet. Hver specifikation bestod af flere moduler afhængigt af anvendelsesområdet (bygningsautomation, belysning, sundhedssektor).
På grund af de forskellige specifikationer var ZigBee smart home-enheder ofte ikke kompatible med hinanden. I 2015 annoncerede ZigBee Alliance den nye trådløse ZigBee 3.0-standard, der kombinerer ZigBee Pro, Green Power, IP og RF4CE. Det er beregnet til at øge interoperabiliteten mellem smart home-enheder og er nedadgående kompatibel.
Hvordan sikrer ZigBee datasikkerhed?
ZigBee bruger symmetrisk AES-kryptering med en nøgellængde på 128 bit til at overføre data. I slutningen af 2019 blev der imidlertid kendt en sikkerhedssårbarhed i Philips Hue-lys, der udnyttede en svaghed i ZigBee-protokollen. Dette gjorde det muligt for angribere at få adgang til netværket via broen. I en efterfølgende softwareopdatering fjernede producenten Signify sårbarheden.
Hvad er DotDot?
DotDot (også kendt som ZigBee Cluster Library) er applikationslaget i ZigBee-protokollen i OSI-modellen. Som et universelt sprog for IoT-enheder muliggør DotDot også enkel kommunikation mellem smart home-enheder i forskellige netværk. Til dette blev ZigBee Cluster Library tilpasset andre protokoller. Dette giver enheder med forskellige radiostandarder som WiFi, Bluetooth, Z-Wave, NB-IoT og Sigfox et fælles niveau, som de kan kommunikere på.
DotDot giver et almindeligt sprog til smart home-produkter.
Hvad er forskellen mellem ZigBee og andre trådløse standarder?
|
Maks. |
Rækkevidde |
frekvens |
Energi |
Ansøgning |
|
|---|---|---|---|---|---|
|
ZigBee |
250 kbit / s |
10-15 m |
2,4 GHz |
lav |
Sensorer, |
|
TRÅDLØS INTERNETTILGANG |
1.000 - |
50 m |
2,4-2,4835 GHz 5,0-5,7 GHz |
Høj |
Routere, |
|
Bluetooth |
1-3 Mbit / s |
10 m |
2.400 - 2.483 MHz |
lav |
Forbrugerelektronik |
|
Z-Wave |
9,6 - 40 Kbit / s |
30 m |
868 MHz |
lav |
Sensorer, |
|
EnOcean |
125 kbit / s |
30 m |
868 MHz |
meget lav |
Sensorer, |
- WLAN: Den konventionelle WLAN-standard WiFi 5 transmitterer data mere end tusind gange hurtigere end ZigBee, men den bruger også meget strøm. Dette er nødvendigt, når du transmitterer video fra et smart overvågningskamera på grund af den store mængde data. En batteridrevet termostat, der kun sender temperaturen, kræver på den anden side ikke så stor båndbredde og drager fordel af en mere økonomisk trådløs standard som ZigBee.
- Bluetooth: Det tilbyder også en højere dataoverførselshastighed end ZigBee, men med en kortere rækkevidde. Af denne grund dominerer Bluetooth især i trådløse hovedtelefoner og wearables, der sender signaler inden for få meter. Når det kommer til sensorer i forskellige rum, er ZigBee helt klart et skridt foran.
- Z-Wave: Det er ZigBees vigtigste konkurrent i området med smart hjem. Protokollen med lavenergi bruges også med mange sensorer og lyskilder, tilbyder høj kompatibilitet og som ZigBee en lang række takket være mesh-netværk. Det amerikanske selskab Silicon Labs ejer dog rettighederne til teknologien. I modsætning til ZigBee er Z-Wave ikke en open source-standard. Dette betyder, at producenter ikke kan tilpasse protokollen.
- EnOcean: Anvendes kun med sensorer med ultra-lav energi, der genererer elektricitet gennem temperaturforskelle og bevægelser og dermed håndterer uden batterier og eksterne strømkilder. ZigBee 3.0 understøtter også denne funktion med Green Power-specifikationen. Alt i alt er EnOcean mindre almindelig end ZigBee.
Hvad er fordele og ulemper ved ZigBee?
Fordele ved ZigBee
- Lavt energiforbrug: sensorer og andre smarte hjemmeapparater kan klare sig på deres batterier i årevis.
- Høj kompatibilitet: ZigBee Alliance har flere hundrede medlemmer, herunder producenter som Osram, IKEA, Belkin og Signify. Fra og med ZigBee 3.0 kan smart home-produkter fra forskellige producenter lettere forbindes med netværk.
- Åben kildekode: ZigBee-koden er tilgængelig for alle. Producenterne kan således frit implementere yderligere funktioner i deres produkter.
- Lang rækkevidde: I mesh-netværk fungerer noderne som repeatere. I store huse og lejligheder forbedrer dette rækkevidden betydeligt sammenlignet med WLAN.
Ulemper ved ZigBee
- Kompatibilitet blandt ZigBee-enheder: Open source-koden var især ugunstig tidligere i forhold til kompatibilitet. Da hver producent implementerede yderligere specifikationer, er ældre ZigBee-enheder fra forskellige mærker ikke nødvendigvis kompatible med hinanden. Siden introduktionen af ZigBee 3.0 er standarden imidlertid blevet mere ensartet.
- Kompatibilitet med andre trådløse standarder: Hvis du vil oprette forbindelse til ZigBee Smart Home-produkter med WLAN- eller Bluetooth-enheder, skal du bruge en gateway. Da mange smart home-systemer som HomeKit eller Google Home er afhængige af WLAN, skal brugerne planlægge omkostningerne til en gateway.
Understøtter Amazon Alexa, Apple HomeKit og Google Smart Home ZigBee?
- Hvis du styrer dine smart home-enheder via Alexa, er Echo Plus, Echo Show eller Echo Studio et smart home hub, der også kan styre ZigBee-enheder. Med kommandoen "Opdag mine enheder" søger Alexa efter eksisterende smart home-komponenter.
- Google Home-produkter kan ikke kommunikere direkte med ZigBee-enheder. En gateway som SmartThings Hub fra Samsung eller Philips Hue Bridge løser problemet. Med dette kan SmartThings-stikkene f.eks. Tændes og slukkes via Google Assistent.
- Apple HomeKit-produkter kan kun parres direkte med WLAN- eller Bluetooth Smart Home-enheder. En gateway hjælper også her. Homee Smart Home Center er for eksempel HomeKit-kompatibelt. Mixtile Hub fra det kinesiske mærke Focalcrest oversættes også mellem HomeKit og ZigBee-enheder.
Hvilke smart home-systemer bruger ZigBee?
- Philips Hue
- Ikea Tradfri
- Osram
- Xiaomi
- Samsung SmartThings
- Homee Smart Home
- Bosch
Hvilke smart home-produkter bruger ZigBee?
ZigBee-kompatible lamper
- Philips Hue
- Osram Smart +
- Paulmann LED
- Sengled (Telekom Magenta)
- Ikea Tradfri
- Shyne
- Immax Neo Smart LED
- Q Smart hjemmelys (Neuhaus Lightning Groups)
- LG tænd / sluk dæmpning af LED-lys
- Müller lys
ZigBee-kompatible bevægelsessensorer, vandfølere og temperaturfølere
- Philips Hue udendørs bevægelsesdetektor, bevægelsesdetektor
- Osram Smart + bevægelsesdetektor
- Schwaiger bevægelsesdetektor
- Samsung SmartThings (vindues- og dørsensor, vandsensor)
- Ecolink dør- og vinduesensor
- Stol på smart hjemmebevægelsessensor
- Heiman smart home-vandføler
- Zipato vandføler
- Xiaomi vandføler
- Trust ZWLD-1000 vandføler
- Aqara Smart Temperatursensor (Xiaomi)
- Somfy temperatur- og fugtighedsføler
- Lupus Electronics Mini temperaturføler
- Bitron temperatur- og fugtighedsføler
- WeMo alarmsensor (Belkin)
ZigBee-kompatible kontakter, dæmpningssensorer og stikkontakter
- Tahoma switch
- Tint / Müller-Licht Smart Switch
- Sonoff Touch Smart Switch
- Ikea Tradfri stikkontakt
- Osram Smart + -stik
- Ledvance Smart + stik
ZigBee-kompatible røgdetektorer og alarmsirener
- Telekom Smart Home-røgdetektor (Bitron Home)
- Tuya smart home røgdetektor
- W4 røgalarm (Honeywell)
- SwannOne udendørs sirene
- Heiman ZigBee alarmsirene
- Heiman ZigBee kulilte detektor
ZigBee-kompatible smarte låse
- Intelligent dørlås 365plusZ3 (Samsung)
- Kwikset Smartcode SmartCode Deadbolt
