Зачем понадобился ещё один беспроводной стандарт
Wifi создавался для передачи больших объёмов данных: видео, страниц, файлов. Для маленького датчика открытия двери, который раз в сутки сообщает «закрыто» или «открыто», такая технология избыточна: она потребляет заметную энергию, а батарея быстро садится. Кроме того, каждый wifi-датчик занимает место среди ограниченного числа клиентов роутера.
Zigbee создан для противоположной задачи: передавать короткие сообщения при очень малом энергопотреблении. Датчик на батарейке способен работать месяцы и годы. Устройства объединяются в собственную сеть, которая не зависит от wifi-роутера и не нагружает его.
Стандарт открыт, его используют разные производители, и устройства на нём выпускаются в виде ламп, розеток, выключателей, датчиков движения, температуры, протечки и дверей. Совместимость между производителями обычно есть, но не всегда идеальна, поэтому полезно проверять поддержку у выбранного шлюза.
Как устроена сеть: координатор, маршрутизаторы, конечные устройства
В сети Zigbee у устройств три роли.
- Координатор. Он создаёт сеть, назначает параметры и хранит сведения об устройствах. Обычно эту роль выполняет шлюз или хаб.
- Маршрутизаторы. Это устройства с постоянным питанием, например лампы и розетки. Они не только выполняют свою функцию, но и пересылают сообщения других устройств.
- Конечные устройства. Это маломощные датчики на батарейках. Они большую часть времени спят и связываются с ближайшим маршрутизатором или координатором.
Такая структура называется ячеистой (mesh): сообщение может пройти через несколько устройств, пока не достигнет шлюза. Чем больше в сети маршрутизаторов, тем надёжнее покрытие. Поэтому в большом доме лампы и розетки не только служат по назначению, но и «строят» сеть, доходя до дальних комнат.
Важно, что батарейные датчики не пересылают чужие сообщения: не рассчитывайте на них как на ретрансляторы.
Стоит упомянуть, как устройства попадают в сеть. Процесс называется сопряжением: шлюз включается в режим поиска на определённое время, а новое устройство переводится в режим подключения, чаще всего длительным нажатием кнопки или включением питания несколько раз подряд. После этого шлюз узнаёт устройство, обменивается с ним ключами шифрования и добавляет в список. Сообщения в сети шифруются, поэтому просто перехватить их радиоприёмником нельзя, хотя качество защиты зависит от версии стандарта и реализации производителя.
Если устройство подключалось ранее к другому шлюзу, его нужно сбросить к заводским настройкам, иначе оно продолжит искать прежнюю сеть и не станет отвечать новому шлюзу.
Роль шлюза и связь с домашней сетью
Телефон и роутер не понимают Zigbee, поэтому нужен шлюз, он же хаб. Он выступает переводчиком: с одной стороны общается с устройствами по Zigbee, с другой — подключён к роутеру кабелем или по wifi и предоставляет управление через приложение и облако.
Шлюзы бывают разные: встроенные в умную колонку или отдельный блок, а также USB-адаптеры для домашних серверов автоматизации. Приложение производителя шлюза определяет, какие устройства будут видны и какие сценарии доступны.
Следует учесть, что шлюз становится центральной точкой: если он отключён, датчики не смогут сообщить о событиях. Подключайте его кабелем, если возможно, закрепите адрес в роутере и не размещайте в углу за металлическим шкафом. Про выбор между хабом и wifi-устройствами рассказано на отдельной странице.
Плюсы и ограничения в таблице
Стандарт хорош не для всего, поэтому полезно видеть обе стороны.
| Аспект | Плюс | Минус |
|---|---|---|
| Энергопотребление | Батарея служит долго | Нужно подобрать подходящий элемент питания |
| Нагрузка на wifi | Датчики не занимают клиентов роутера | Нужен шлюз |
| Дальность | Ячеистая сеть расширяет покрытие | Нужны устройства с постоянным питанием |
| Скорость | Достаточна для команд | Не годится для видео |
| Совместимость | Много устройств разных производителей | Не всегда безупречная между разными шлюзами |
| Работа без интернета | Локальные сценарии обычно работают | Зависит от шлюза и приложения |
Для камер и колонок Zigbee не подходит: им нужна высокая пропускная способность. Зато для освещения, датчиков и розеток он остаётся удачным выбором.
Помехи и рекомендации по построению сети
Zigbee работает в том же диапазоне 2,4 ГГц, что и wifi, поэтому возможны помехи. Каналы стандарта частично пересекаются с каналами wifi. Если роутер работает на канале 6, выбор Zigbee-канала, не совпадающего с ним по частоте, снижает конфликты. Многие шлюзы позволяют выбрать канал, но менять его после подключения устройств неудобно, поэтому определитесь заранее.
Практические советы:
- Расставляйте устройства с постоянным питанием равномерно, чтобы сеть покрывала весь дом.
- Не размещайте шлюз рядом с роутером вплотную: помехи от соседних передатчиков ухудшают связь. Достаточно расстояния в один-два метра.
- Добавляйте устройства по очереди, начиная с ближайших к шлюзу.
- При сбоях повторно подключите проблемное устройство, а не всю сеть.
- Обновляйте прошивку шлюза и устройств.
Если вы собираетесь строить большую систему, рассмотрите и новые стандарты Matter и Thread, о которых рассказано отдельно.
Сравнение с wifi-устройствами и выбор сценария
Выбирать между Zigbee и wifi нужно по задаче, а не по моде. Для нескольких розеток, которыми вы управляете из приложения, wifi проще: не нужен шлюз, а устройство сразу работает через облако. Для десятка датчиков, ламп и выключателей в разных комнатах Zigbee выгоднее: батарейки служат дольше, роутер не перегружен, а локальные сценарии работают быстрее, потому что команда идёт по локальной сети, а не через интернет.
Учитывайте и обслуживание. Каждый шлюз — ещё одно устройство, которое нужно обновлять и защищать: смените пароль, включите двухфакторную защиту для аккаунта и не открывайте шлюз в интернет. Если всё же решите строить систему, начните с малого: шлюз и два-три устройства, проверьте стабильность, а затем расширяйте.
Наконец, следите за поддержкой. Проверяйте, выпускает ли производитель шлюза обновления, и выбирайте оборудование, которое умеет работать локально при отсутствии интернета: это надёжнее и безопаснее.