Zigbee là gì ? Tại sao nó được sử dụng rộng rãi trong các ứng dụng Smart home

Zigbee là gì

Zigbee là bộ giao thức truyền thông dựa trên IEEE 802.15.4 được sử dụng để thiết lập mạng không dây cá nhân công suất thấp phạm vi nhỏ, chẳng hạn như để tự động hóa các thiết bị gia đình, thu thập dữ liệu thiết bị y tế và các công suất thấp khác có nhu cầu băng thông thấp. Nó được thiết kế cho các dự án quy mô nhỏ cần kết nối không dây do đó, Zigbee là mạng không dây đặc biệt công suất thấp, tốc độ dữ liệu thấp và khoảng cách gần.

Zigbee nhằm mục đích đơn giản hóa và ít tốn kém hơn so với sử dụng các mạng không dây khác (WPAN), chẳng hạn như Bluetooth hoặc như Wi-Fi. Các ứng dụng bao gồm công tắc đèn không dây, ổ cắm thông minh, các thiết bị IoT và công nghiệp khác yêu cầu truyền dữ liệu không dây tốc độ thấp trong phạm vi ngắn.

Mức tiêu thụ điện năng thấp của nó giới hạn khoảng cách truyền dẫn trong phạm vi từ 10-100 mét, tùy thuộc vào mức năng lượng và đặc điểm môi trường. Thiết bị Zigbee có thể truyền dữ liệu ở khoảng cách xa bằng cách truyền dữ liệu qua mạng lưới các thiết bị trung gian để đến các thiết bị xa hơn.

Zigbee thường được sử dụng trong các ứng dụng tốc độ dữ liệu thấp yêu cầu thời lượng pin dài và kết nối mạng an toàn. (Mạng Zigbee được bảo mật bằng khóa mã hóa đối xứng 128 bit .) Zigbee có tốc độ xác định là 250 kbit/s, phù hợp nhất cho việc truyền dữ liệu không liên tục từ cảm biến hoặc thiết bị đầu vào.

Zigbee được hình thành vào năm 1998, tiêu chuẩn hóa vào năm 2003, và sửa đổi vào năm 2006. Tên gọi này lấy xuất phát từ điệu nhảy lắc lư của những con ong khi chúng quay trở lại tổ ong. Kể từ ngày 11 tháng 5 năm 2021, Liên minh Zigbee đã được đổi thương hiệu thành Liên minh Tiêu chuẩn Kết nối (CSA – Connectivity Standards Alliance)

Đặc điểm kỹ thuật của Zigbee

Module Zigbee

Zigbee hoạt động trong các băng tần vô tuyến công nghiệp, khoa học và y tế ( ISM ): 2,4 GHz ở hầu hết các khu vực trên toàn thế giới; nhưng một số thiết bị cũng sử dụng 784 MHz ở Trung Quốc, 868 MHz ở châu Âu và 915 MHz ở Mỹ và Úc, tuy nhiên những khu vực và quốc gia đó vẫn sử dụng băng tần 2,4 GHz cho hầu hết các thiết bị Zigbee thương mại sử dụng tại nhà. Tốc độ dữ liệu thay đổi từ 20 kbit / s (băng tần 868 MHz) đến 250 kbit / s (băng tần 2,4 GHz).

Lớp mạng Zigbee hỗ trợ cả hai loại ngôi sao và cây mạng, trên cùng mạng lưới. Mỗi mạng phải có một thiết bị điều phối. Trong các mạng hình sao, bộ điều phối phải là nút trung tâm.

Cả dạng cây và lưới đều cho phép sử dụng bộ định tuyến Zigbee để mở rộng giao tiếp ở cấp độ mạng. Một tính năng nổi bật khác của Zigbee là thực hiện liên lạc an toàn, bảo vệ việc thiết lập và vận chuyển các khóa mật mã, khung mã hóa và thiết bị điều khiển. Nó được xây dựng trên khung bảo mật cơ bản được định nghĩa trong IEEE 802.15.4.

Trong mạng Zigbee các thiết bị được chia thành 3 loại:

Bộ điều phối Zigbee (ZC) : Thiết bị có khả năng cao nhất, bộ điều phối tạo thành gốc của cây mạng và có thể làm cầu nối với các mạng khác. Có chính xác một bộ điều phối Zigbee trong mỗi mạng vì nó là thiết bị khởi động mạng ban đầu (đặc điểm kỹ thuật Zigbee LightLink cũng cho phép hoạt động mà không cần bộ điều phối Zigbee, giúp nó có thể sử dụng được nhiều hơn cho các sản phẩm gia đình bán sẵn). Nó lưu trữ thông tin về mạng, bao gồm hoạt động như trung tâm tin cậy và kho lưu trữ các khóa bảo mật.

Bộ định tuyến Zigbee (ZR) : bộ định tuyến có thể hoạt động như một bộ định tuyến trung gian, truyền dữ liệu từ các thiết bị khác, nó cũng chạy như một ứng dụng.

Thiết bị cuối Zigbee (ZED) : Chỉ chứa đủ chức năng để nói chuyện với nút cha (bộ điều phối hoặc bộ định tuyến); nó không thể chuyển tiếp dữ liệu từ các thiết bị khác. Mối quan hệ này cho phép thiết bị cuối ở chế độ ngủ trong một khoảng thời gian đáng kể, do đó mang lại tuổi thọ pin dài. ZED yêu cầu ít bộ nhớ nhất và có thể sản xuất với chi phí thấp hơn so với ZR hoặc ZC.

Ứng dụng của mạng Zigbee

Các giao thức Zigbee dành cho các ứng dụng nhúng yêu cầu tiêu thụ điện năng thấp, độ trễ thấp và chịu được tốc độ dữ liệu thấp. Thiết bị sử dụng rất ít năng lượng, các thiết bị riêng lẻ phải có tuổi thọ pin ít nhất là hai năm để đạt chứng nhận.

Các lĩnh vực ứng dụng điển hình bao gồm:

  • Tự động hóa nhà thông minh (Smart home)
  • Mạng cảm biến không dây
  • Hệ thống điều khiển công nghiệp
  • Cảm biến nhúng
  • Thu thập dữ liệu y tế
  • Cảnh báo khói và kẻ xâm nhập
  • Tự động hóa tòa nhà

Zigbee không dành cho các ứng dụng có tính di động cao giữa các nút. Do đó, nó không phù hợp với các mạng như mạng vô tuyến chiến thuật ở chiến trường, nơi cần tốc độ dữ liệu cao và tính di động cao.

Vào tháng 1 năm 2017, Zigbee Alliance (liên minh Zigbee) thông báo rằng Zigbee sẽ chạy trên các loại mạng khác sử dụng Giao thức Internet và sẽ kết nối với các tiêu chuẩn khác như Thread.

Nguồn: biên tập thietbiketnoi.com

Bình luận chủ đề này:

Facebook : https://www.facebook.com/vuionlinevn/posts/4287482361358836

Chia sẻ
Viết với niềm đam mê và yêu thích công nghệ. Từng học đại học Bách Khoa, thêm bốn năm với HDSE - Aptech. Anh ấy đã nghiên cứu về công nghệ, Web, lập trình từ những năm 2004. Hàng ngày ngoài viết thì anh ấy thích trồng cây, DIY những món đồ ngớ ngẩn.