Zigbee技术——智能家居协议

Zigbee 是无线个人区域网络 (WPAN) 规范之一。它旨在满足低功耗和低数据速率应用，并由 Zigbee 联盟根据 IEEE 802.15.4 标准开发。通常，Zigbee 用于建立智能家居，以便来自不同制造商的设备可以相互通信以实现自动化。

因此，它也被称为智能家居协议。例如，照明系统可以连接到安全摄像头，咖啡机可以连接到闹钟系统，这样您醒来时咖啡就准备好了。

如果我们需要一个用于音频流的短距离通信网络，我们会选择蓝牙。对于视频流和更大的文件，我们使用 Wi-Fi。但是，我们需要一个可以连接大量电池供电设备的网络。我们不能选择 Wi-Fi，因为它能耗高；我们也无法选择蓝牙，尽管它功耗低，但只能连接少量设备。

我们需要一个可以连接许多电池供电设备的网络，这里的重点是低能耗/功耗。这正是开发 Zigbee 技术的全部目的。Zigbee 围绕控制和传感器网络展开。因此，它是物联网 (IoT) 最常见的标准和应用之一。

Zigbee 网络采用网状拓扑，它为网络中的每个设备对提供了独立的链接。即使一个链接失败，网络也可以利用另一个备用路径/链接进行通信。因此，它可靠。

另一方面，Wi-Fi 和蓝牙网络使用星形拓扑，其中每个节点/设备都连接到一个中央节点，该中央节点可以是集线器、路由器或交换机。如果与设备的链接失败，该设备将断开与网络的连接。如果中央节点失败，整个网络将瘫痪。

这些网络的缺点是它们提供低数据速率。

Zigbee 的应用设计方式是所需的数据速率较低。例如，使用 Zigbee 技术最大的公司之一是亚马逊的智能家居服务。

这些网络还通过 128 位 AES 对称加密密钥进行保护。单个 Zigbee 网络可以支持多达 65,000 个节点。Zigbee 也使用与 Wi-Fi 相同的频段——2.4GHz 电磁频谱。亚马逊和谷歌的最新发展，如 Alexa 和 Google Home，也支持 Zigbee 连接。

架构与工作原理

在 Zigbee 网络中，将有三种类型的设备

1. Zigbee 协调器
2. 终端设备
3. Zigbee 路由器

终端设备

终端设备是我们使用的电池供电设备。这些设备与 Zigbee 协调器通信。

Zigbee 路由器

1. Zigbee 路由器与 Wi-Fi 路由器不同。它可以向协调器发送信息，并将来​​自 Zigbee 终端设备的数据路由到协调器。
2. Zigbee 路由器是市电供电设备，这意味着它直接连接到房屋的主电源。因此，无需担心其电池寿命。

Zigbee 协调器

1. 协调器也是市电供电设备，每个 Zigbee 网络将只有一个协调器。
2. 它负责启动和维护网络并选择网络安全模式。
3. 它接收来自终端设备的信息，并将信息桥接到家庭网络，供我们从手机或平板电脑访问。

• 一个网络中可以有任意数量的 Zigbee 路由器，但只有一个协调器。
• Zigbee 终端设备不能路由流量。
• Zigbee 协调器可以路由流量，并负责首先建立网络。
• 使用 Zigbee 路由器，我们可以连接范围之外的终端设备。
• 它通过在通信期间任何一个链接失败时提供备用链接来帮助网络的网状功能。

优点 (Pros)

1. Zigbee 是电池供电设备的最佳网络，因为它允许它们在不使用时关闭/休眠。当需要时，网络会快速唤醒它们，从而节省电量。
2. 尽管是电池供电，但由于网络的省电功能，Zigbee 设备可以拥有良好的使用寿命。
3. Zigbee 是一个开放标准。有各种不同制造商的设备可供选择。因此，Zigbee 设备价格低廉。
4. 由于其网状拓扑，网络保持可靠。
5. 扩展 Wi-Fi 网络比扩展 Zigbee 网络更耗时且成本更高。

缺点 (Cons)

1. 如果一个协调器发生故障，整个网络将瘫痪。
2. 更换协调器时，所有 Zigbee 设备不会自动连接到新的协调器。每个连接都必须重新手动建立。
3. Zigbee 的开放标准带来了兼容性问题。并非所有 Zigbee 设备都与所有 Zigbee 网络兼容。即使是与网络中其他设备来自同一制造商的设备也可能需要与网络兼容。
4. Zigbee 3.0 强制制造商遵循特定标准才能获得认证，但它仍有待实施
5. 由于其低带宽，Zigbee 不支持门铃和闭路电视摄像头等音频和视频应用。

智能家居中 Zigbee 的知名用户

1. 亚马逊
2. 宜家
3. 三星
4. 松下
5. 博世 (Bosch)
6. 华为
7. 飞利浦
8. 诺基亚
9. 德州仪器
10. 贝尔金

Zigbee 这个名字

Zigbee 这个词对于技术来说是不是很奇怪？这就是这个名字背后的类比。Zigbee 这个词指的是蜜蜂的摇摆舞。当蜜蜂找到花蜜或花粉来源时，它会返回蜂巢并跳舞，让它的巢友知道来源的位置、距离和方向。名字中的蜜蜂说明了一切。Zigbee 联盟认为这个名字很合适，因为它被通过舞蹈进行的无声而强大的交流所吸引。