در این مقاله قصد داریم به معرفی اجمالی پروتکل خانه هوشمند زیگبی بپردازیم و آن را با دیگر پروتکل‌های کاربردی و رایج سیستم‌های اتوماسیون خانگی مقایسه کنیم. اگر شما هم از آن دسته افرادی هستید که قصد بر راه‌اندازی سیستم خانه هوشمند را دارید و همچنان بین طیف وسیعی از سیستم‌ها و پروتکل‌های ارتباطی گیج شده‌اید، این مطلب را از دست ندهید.
پروتکل زیگبی (Zigbee) به عنوان یک استاندارد ارتباطی بیسیم برای شبکه‌های شخصی (WPAN) طراحی شده است و بر اساس استاندارد IEEE 802.15.4 عمل میکند. این پروتکل به طور خاص برای کاربردهای کم‌هزینه و کم‌مصرف در اینترنت اشیاء (IoT) توسعه یافته است.
ویژگی‌های پروتکل زیگبی
زیگبی به دلیل ویژگی‌های خاص خود در زمینه‌های مختلفی از جمله خانه‌های هوشمند، کشاورزی و اتوماسیون صنعتی مورد استفاده قرار می‌گیرد. برخی از ویژگی‌های کلیدی زیگبی عبارتند از:
– مصرف انرژی بسیار کم: زیگبی به گونه‌ای طراحی شده است که برای دستگاه‌های کوچک و باتری‌خور مناسب باشد و می‌تواند تا چند سال بدون نیاز به تعویض باتری کار کند.
– شبکه مش (Mesh Network): این پروتکل از یک ساختار شبکه مش استفاده میکند که به دستگاه‌ها این امکان را می‌دهد تا داده‌ها را از طریق دستگاه‌های دیگر منتقل کنند و این امر به افزایش دامنه و قابلیت اطمینان شبکه کمک میکند.
– سرعت انتقال داده: زیگبی معمولاً با سرعت 250 کیلوبیت در ثانیه (kbps) کار میکند که برای انتقال بسته‌های کوچک داده مناسب است.
– پشتیبانی از تعداد زیادی گره: یک شبکه زیگبی می‌تواند تا 65,000 گره را پشتیبانی کند، که این امر آن را برای کاربردهای بزرگ مناسب می‌سازد.
مقایسه با بلوتوث
بلوتوث نیز یکی از پروتکل‌های محبوب بیسیم است که در محدوده‌های کوتاه برای اتصال دستگاه‌ها استفاده می‌شود. در مقایسه با زیگبی، بلوتوث ویژگی‌های زیر را دارد:
ویژگی
زیگبی
بلوتوث
سرعت انتقال داده
1-3 Mbps
250 kbps
دامنه
10-100 متر
10-100 متر
مصرف انرژی
بسیار کم
کم
تعداد گره‌ها
65,000+
7
بلوتوث برای انتقال داده‌های بزرگ و سریع مناسب‌تر است، اما به دلیل مصرف انرژی بالاتر و تعداد محدود گره‌ها، برای کاربردهایی که نیاز به اتصال مداوم و تعداد زیادی دستگاه دارند، مناسب نیست.
– کشاورزی هوشمند: برای نظارت بر شرایط محیطی و مدیریت منابع.
– صنعتی: برای اتوماسیون و کنترل فرآیندها.
مزایای زیگبی
– قیمت پایین: هزینه کمتر نسبت به پروتکل‌های دیگر.
– سادگی در نصب و راه‌اندازی: به راحتی می‌توان شبکه‌های زیگبی را راه‌اندازی کرد.
– پایداری: شبکه‌های مش زیگبی باعث می‌شوند که در صورت قطع ارتباط یکی از دستگاه‌ها، دیگر دستگاه‌ها بتوانند به کار خود ادامه دهند.
معایب زیگبی
با وجود مزایای زیاد، زیگبی نیز معایبی دارد:
– سرعت پایین: برای انتقال داده‌های بزرگ مناسب نیست.
– اکوسیستم کوچک‌تر: در مقایسه با پروتکل Knx تعداد کمتری از دستگاه‌ها و پلتفرم‌ها با زیگبی سازگار هستند.
– حساسیت به تداخل: در محیط‌های شلوغ ممکن است با مشکلاتی مواجه شود.
مزایای پروتکل زیگبی نسبت به وای فای WiFi
پروتکل زیگبی و WiFi هر دو فناوری‌های ارتباطی بیسیم هستند که در زمینه‌های مختلفی از جمله اینترنت اشیاء (IoT) و خانه‌های هوشمند کاربرد دارند. با این حال، هر یک از این پروتکل‌ها ویژگی‌ها و کاربردهای خاص خود را دارند که آن‌ها را از یکدیگر متمایز میکند. در این مقاله، به بررسی و مقایسه این دو پروتکل خواهیم پرداخت.
برای راه‌اندازی محصولات هوشمند تحت پروتکل زیگبی، برخلاف محصولات وای فای تویا، نیاز به یک هاب مرکزی داریم (2 مدل موجود در سایت). بنابراین به جای آنکه محولات هوشمند به طور مستقیم به مودم وای فای متصل شده و سناریونویسی شوند، یک هاب مرکزی به عنوان واسط بین تجهیزات خانه هوشمند و مودم وای فای قرار دارد. تجهیزات خانه هوشمند همانند: پرده برقی، دستگیره هوشمند زیگبی، کلید هوشمند روشنایی و… با استفاده از این هاب مرکزی راه‌اندازی و برنامه‌نویسی می‌شوند.
استفاده از هاب چه مزایایی دارد؟
استفاده از این هاب مزایای زیادی را برای پروتکل زیگبی به همراه دارد:
با استفاده از محصولات خانه هوشمند تویا و تحت پروتکل وای فای، محدودیت متراژ محیط تا حداکثر 200 متر مربع وجود دارد. ضمن اینکه برای خانه و یا ویلاهای دوبلکس نمی‌توان از تجهیزات هوشمندسازی تویا استفاده کرد. اما تجهیزات هوشمند تحت پروتکل زیگبی این محدودیت را ندارد. حتی برای خانه‌های با متراژ بیش از 200متر مربع و دوبلکس نیز به راحتی می‌توان از تجهیزات هوشمند تحت پروتکل زیگبی استفاده کرد.
در پروتکل زیگبی و با اتکا به هاب مرکزی می‌توان تعداد تجهیزات بیشتری را نسبت به پروتکل وای فای کنترل کرد.
تمامی تجهیزات هوشمند تحت پروتکل وای فای و زیگبی را می‌توان به طور هماهنگ در اپلیکیشن تویا سناریو دهی کرد. برای مثال اگر دستگیره هوشمند شما تحت پروتکل وای فای و با اپلیکیشن تویا باشد(مانند M300 و E150) می‌توانید دستگیره هوشمند را هماهنگ با تجهیزات روشنایی زیگبی، موتور پرده برقی زیگبی و… در اپلیکیشن تویا سناریو دهید.
از آنجایی که تبدیل پل‌های کلیدهای روشنایی تجهیزات تویا به صورت نرم‌افزاری و در اپلیکیشن تویا انجام می‌گیرد، در صورت قطع مودم وای فای به هر دلیل، دیگر سناریوها و تبدیل کلیدها مثل قبل عمل نخواهد کرد. اما در تجهیزات هوشمند زیگبی، از آنجا که سناریونویسی با استفاده از هاب مرکزی انجام شده، حتی با قطع اینترنت نیز سناریوها و تبدیل پل‌های کلید روشنایی مانند قبل انجام می‌گیرد.
در پروتکل زیگبی می‌توان هاب‌های مختلف در یک محیط تعریف کرد و این هاب‌ها را به صورت بیسیم به یکدیگر مرتبط کرده و هماهنگ با هم به تجهیزات سناریو داد. برای مثال سناریوی All On / All Off برای تمامی کلیدهای روشنایی یک خانه دوبلکس با 4 هاب هوشمند زیگبی تعریف کرد. این یکی از مزایای متخص محصولات هوشمند تویا تحت پروتکل زیگبی است؛ چرا که برای مثال در پروتکل GFSK که مورد استفاده محصولات برند GeekLink است نمی‌توان این هماهنگی را ایجاد کرد.
هاب‌های هوشمند زیگبی برخلاف تینکرهای گیک لینک RF نیستند. بنابراین نمی‌توان ریموت‌ها مانند ریموت پارکینگ، ریموت کنترل اسپیلت و… را بدون واسطه روی هاب زیگبی Add کرد.
هاب زیگبی بر خلاف تینکر گیک لینک دارای شبکه داخلی نیست. در تجهیز یک پروژه با تجهیزات هوشمند گیک لینک، اگر مودم وای نیز موجود نباشد می‌توان تجهیزات هوشمند گیک لینک را روی تینکر Add کرده و به آن‌ها سناریو داد. اما برای اضافه کردن تجهیزات هوشمند تحت پروتکل زیگبی به هاب، حتما باید هاب هوشمند به مودم وای فای متصل باشد.
تینکر هوشمند گیک لینک دارای شعاع پوشش 50 متری هستند اما هاب هوشمند زیگبی، شعاع حداکثر 20 متری را پوشش می‌دهد.
چرا پروتکل زیگبی برای دستگاه‌های با باتری‌های کوچک مناسب است؟
پروتکل زیگبی برای دستگاه‌های با باتری‌های کوچک مناسب است زیرا:
مصرف انرژی بسیار کم
زیگبی به گونه‌ای طراحی شده است که مصرف انرژی بسیار پایینی دارد. دستگاه‌های زیگبی می‌توانند تا چند سال با یک باتری کار کنند
سرعت انتقال داده پایین
زیگبی با سرعت 250 کیلوبیت بر ثانیه کار میکند که برای انتقال بسته‌های کوچک داده مناسب است. سرعت پایین باعث می‌شود مصرف انرژی نیز پایین باشد
قابلیت خواب و بیداری
دستگاه‌های زیگبی می‌توانند به حالت خواب بروند و به سرعت (در عرض 15 میلی‌ثانیه) به حالت بیداری برگردند. این امر به کاهش مصرف انرژی کمک میکند.
شبکه مش
زیگبی از شبکه مش استفاده میکند که باعث می‌شود دستگاه‌ها بتوانند داده‌ها را از طریق سایر دستگاه‌ها منتقل کنند. این امر به افزایش دامنه پوشش و قابلیت اطمینان شبکه کمک میکند.
در مجموع، ویژگی‌های منحصر به فرد زیگبی مانند مصرف انرژی پایین، سرعت انتقال داده مناسب برای بسته‌های کوچک، قابلیت خواب و بیداری و شبکه مش باعث می‌شود این پروتکل برای دستگاه‌های باتری‌خور مناسب باشد و عمر باتری آن‌ها را افزایش دهد.
سخن پایانی
پروتکل زیگبی با ویژگی‌های منحصر به فرد خود، به عنوان یک گزینه مناسب برای کاربردهای کم‌مصرف و شبکه‌های بزرگ شناخته می‌شود. در حالی که بلوتوث و وای‌فای نیز هر کدام مزایا و معایب خاص خود را دارند، انتخاب بین این پروتکل‌ها بستگی به نیازهای خاص هر پروژه و کاربرد دارد. با توجه به رشد روزافزون اینترنت اشیاء، انتخاب پروتکل مناسب می‌تواند تأثیر زیادی بر عملکرد و کارایی سیستم‌ها داشته باشد.
