W przeciwieństwie do Wi-Fi, o którym rozmawialiśmy w ostatnim filmie, Zigbee to protokół zaprojektowany specjalnie do zastosowań bezprzewodowych o niskim poborze mocy, takich jak automatyka domowa. Jednak, podobnie jak Wi-Fi, Zigbee również działa w paśmie częstotliwości radiowej 2,4 GHz. Ale to nie oznacza, że jego charakterystyka jest taka sama, wręcz przeciwnie. Zigbee to bezprzewodowa sieć mesh, w której mamy dwa różne rodzaje urządzeń: koordynator Zigbee i urządzenie końcowe Zigbee. Urządzenia końcowe to nasze urządzenia zasilane baterią, takie jak czujniki ruchu, i komunikują się one z koordynatorem. Koordynator to urządzenie zasilane z sieci, odpowiedzialne za początkowe uruchomienie sieci i utrzymanie łączności w sieci, a w jednej sieci Zigbee może być tylko jeden koordynator.
Otrzymuje informacje od urządzeń końcowych i odpowiada za przekształcanie tych informacji w format, który komputery i nasze telefony mogą faktycznie używać, łącząc go z naszymi sieciami domowymi. A to właśnie tu pojawia się trzeci rodzaj urządzenia, czyli router Zigbee.
Nie mylić z routerem Wi-Fi. Router Zigbee to specjalne urządzenie w sieci Zigbee, które pomaga w jej zdolnościach mesh. Jest zasilane z sieci elektrycznej, np. inteligentne gniazdo lub przełącznik światła, które przesyła informacje do koordynatora. Jednak w odróżnieniu od urządzeń zasilanych bateryjnie, może odbierać sygnał Zigbee od tych czujników i przekazywać pakiety danych z tych urządzeń końcowych do koordynatora. To oznacza, że urządzenia, które w przeciwnym razie byłyby fizycznie poza zasięgiem, mogą łączyć się i dołączać do sieci Zigbee dzięki routerom Zigbee. Są one również szczególnie przydatne do dodawania ogólnej siły i niezawodności sieci Zigbee, ponieważ można mieć wiele routerów w jednej sieci Zigbee, z których każdy może dostarczać dodatkowe ścieżki dla pakietów danych do podróży – świetne, gdy inny router przestanie działać.
Przejdźmy teraz do omówienia zalet i wad protokołu Zigbee.
Zalety Zigbee:
- Struktura mesh, której działanie już przed chwilą omówiłem. Podsumowując – oznacza to, że urządzenia mogą łączyć się ze sobą, tworzyć wiele ścieżek połączeń, aby zwiększyć zasięg i niezawodność sieci.
- Niskie zużycie energii: Zigbee został zaprojektowany z myślą o zastosowaniach o niskim poborze mocy. Zwykle największym obciążeniem dla bezprzewodowych aplikacji jest utrzymanie włączonej komunikacji radiowej, a Zigbee minimalizuje ten proces, pozwalając urządzeniom końcowym wyłączać się, gdy urządzenie nie jest w trakcie transmisji – funkcja, która jest niemożliwa do osiągnięcia w sieciach Wi-Fi. Oznacza to, że wiele urządzeń Zigbee spędza większość czasu w stanie uśpienia, co pozwala unikać częstej wymiany baterii w czujnikach. Same urządzenia mogą być również mniejsze niż te korzystające z Wi-Fi. Niektóre urządzenia Zigbee mogą działać przez ponad rok na jednej baterii.
- Duża różnorodność czujników i urządzeń: Możemy znaleźć gniazdka, przełączniki światła, przełączniki rolet, piloty, alarmy i dużo więcej. Ze względu na popularność urządzeń smart home, urządzenia działające na protokole Zigbee można już nawet kupić w marketach, m.in. w Ikei, gdzie bardzo dużo z nich działa w tym standardzie Zigbee.
- Standard otwarty: Zigbee jest standardem otwartym, co sprawia, że jest tańsze w porównaniu m.in. z urządzeniami komunikującymi się po Z-Wave.
Wady Zigbee:
- Pojedynczy koordynator sieci: który jest głównym elementem sieci. Przy jego awarii lub nieoczekiwanym przejściu w stan nieaktywności, cała sieć Zigbee przestaje działać. To w tym elemencie zapisane są wszystkie połączenia i cała sieć. W przypadku sieci Wi-Fi wystarczy wymienić router na nowy, a wszystkie urządzenia powinny automatycznie zacząć działać, natomiast w przypadku problemów i konieczności wymiany koordynatora Zigbee, będziemy musieli ręcznie dodać je ponownie.
- Przepustowość: Przepustowość sieci Zigbee jest mniejsza niż sieci Wi-Fi. Chociaż nie zauważyłem znaczących opóźnień w przypadku przesyłania informacji z czujników, to jeżeli planujemy przesyłać dźwięk lub obraz z kamery, lepszym wyborem będzie urządzenie komunikujące się po Wi-Fi.
- Kompatybilność: Nie wszystkie urządzenia Zigbee są kompatybilne ze wszystkimi integracjami Zigbee w Home Assistant. Zobaczcie, jak to wygląda. Link do tej listy umieszczę w opisie filmu.
Koordynatory w sieci Zigbee:
Koordynator Zigbee najczęściej występuje w postaci dongla USB, natomiast można znaleźć również wersję z podłączeniem przez złącze RJ45. Trzeba pamiętać, że producenci często tworzą koordynatory do swoich urządzeń i nie zawsze jest możliwość spięcia ich z serwerem Home Assistant, dlatego warto wybierać takie uniwersalne kordynatory, które będziemy mogli skonfigurować z Home Assistant. Do najpopularniejszych tego typu uniwersalnych urządzeń należą:
- Płytki oparte o CC2652p lub starszą wersję CC2531.
- Sonoff 3.0 Dongle Plus.
- Conbee 2.
Integracja w Home Assistant:
Aby podłączyć taki uniwersalny koordynator do naszego serwera postawionego na Home Assistant, musimy wybrać jedną z kilku rodzajów integracji.
Najprostszą ze względu na szybkość i łatwość integracji, ale dającą mniejsze możliwości konfiguracji zaawansowanej, jest Zigbee Home Automation – w skrócie ZHA, który korzysta z biblioteki Pythona o otwartym kodzie źródłowym, implementującej niezależny od sprzętu stos Zigbee o nazwie zigpy. Z ZHA można używać wszystkich koordynatorów kompatybilnych z Zigpy.
Kolejną, używaną przeze mnie integracją, jest Zigbee2MQTT, która wymaga odrobinę dłuższej konfiguracji, jednak nie wymagającej wiedzy programistyczno-informatycznej. Nagrałem poradnik, w jaki sposób zainstalować i zintegrować z uniwersalnym koordynatorem Zigbee2MQTT – link wrzucam w opisie oraz na górze filmu.
Ostatnią jaką warto wspomnieć, najmniej popularną możliwością integracji, jest deCONZ. Obsługiwane jest wyłącznie przez Conbee2. Posiada bogatą liczbę urządzeń, jednak są one bardzo wolno dodawane ze względu na stosunkowo niewielką liczbę aktywnych instalacji w Home Assistant.
Optymalizacja Sieci Zigbee – na co warto zwrócić uwagę:
Już kiedyś nagrałem odcinek, jak zoptymalizować i poprawić działanie Sieci Zigbee. Żeby nie powtarzać wszystkiego a przedstawić główne kroki, bez wchodzenia w szczegóły i wyjaśnienia.
Aby poprawić jakość Twojej sieci Zigbee, możesz m.in. wykonać następujące kroki:
- Podłączyć koordynator Zigbee za pomocą przedłużacza USB (jeżeli będzie znajdował się w odległości min. 40-50 cm od serwera, to antena nie będzie narażona na zakłócenia sygnału radiowego przez m.in. elementy komputera). Pamiętaj, żeby nie umieszczać adaptera Zigbee zbyt blisko urządzeń transmitujących fale radiowe, czyli np. routera Wi-Fi lub dysku SSD.
- Wypróbuj różne orientacje koordynatora, ma to wpływ na rozchodzenie się sygnału Zigbee w pomieszczeniach. Możesz monitorować LinkQuality urządzeń i w ten sposób polepszyć parametry Zigbee.
- Ze względu to, że Wi-Fi i Zigbee działają na tej samej częstotliwości, mogą się wzajemnie zakłócać. Dlatego przy pierwszej konfiguracji Zigbee warto odpowiednio dobrać kanały Zigbee, aby zmniejszyć zakłócenia.
- Możesz do sieci dodać więcej routerów, dzięki temu zwiększysz zasięg sieci, a czujniki bateryjne będą mogły być rozmieszczone w dalszej odległości od jednostki centralnej.
Podsumowanie
Podsumowując, uważam, że Zigbee to dobry protokół inteligentnego domu, który oferuje wiele zalet, w tym długą żywotność baterii, niski koszt i możliwości Mesh. Ma jednak również pewne wady, takie jak przepustowość oraz ograniczoną kompatybilność. Jednak gdy chciałbyś zmniejszyć ruch w swojej sieci Wi-Fi i nie martwić się częste wymiany baterii w czujnikach bezprzewodowych to Zigbee może być najlepszym wyborem, jednocześnie możesz zaprojektować swój Smart Home tylko i wyłącznie na tym protokole.
