Zigbee is een veelgebruikt protocol in smarthomeland, zigbee producten zijn relatief goedkoop als je het vergelijkt mijn z’n tegenhanger Z-wave. In deze blog wil ik gaan kijken naar het zigbee protocol, wat is het, hoe werkt het, en hoe kan je een goed zigbee netwerk opbouwen met homey.
Wat is Zigbee
Zigbee is een draadloze mesh netwerkstandaard dat in de jaren negentig is opgezet door de zigbee Alliance, op 13 juni 2005 werd versie 1.0 van zigbee uitgebracht. Het zigbee protocol is zo opgezet dat hij een laag stroomverbruik en lage datasnelheden toestaat, waardoor je zigbee vaak in batterijgevoede apparaten terug vindt.
Een van de certificeringseisen voor een zigbee apparaat is dan ook, dat een individueel apparaat een batterij levensduur moet hebben van tenminste twee jaar om door het certificeringsproces heen te komen.
Hoe werkt zigbee
In een zigbee netwerk vind je 3 type apparaten.
- Zigbee Coördinator: Dit apparaat vormt de basis van je zigbee netwerk en kan een verbinding maken tussen andere zigbee netwerken.
- Zigbee router: Naast dat een zigbee router zijn eigen toepassingsfuncties kan uitvoeren is het ook instaat om gegevens door te sturen naar andere zigbee apparaten binnen het zigbee netwerk. zigbee routers werken meestal via een 230V voeding waardoor ze altijd online zijn binnen het zigbee netwerk.
- Zigbee end device: Een end device bevat net genoeg functionaliteit om met een van de bovengenoemde apparaten te kunnen communiceren. Een end device kan geen gegevens doorgeven aan andere apparaten, en brengt de grootste tijd van de dag slapend door, waardoor de batterij lang mee gaat, end devices zijn dan ook meestal batterij gevoede apparaten.
Naast deze 3 apparaat type kent het zigbee protocol ook verschillende netwerk lagen.
- Fysieke laag: Deze laag bevat de basisfuncties voor het verzenden en ontvangen van de gegevens via de vergunningsvrije ISM-banden via de 868 GHz, 915GHz en de 2,4 GHz band.
- Netwerk laag: De netwerk laag houdt zich bezig met het verbinden, loskoppelen en het opzetten van netwerken, de netwerk laag kan adressen toekennen en apparaten toevoegen of verwijderen. deze laag maakt gebruik van 3 soort type typologieën ster, mesh en boomtopologie
- Applicatie laag: Op deze laag bevind zich onder andere de interface voor de eindgebruiker.
Mesh-netwerk
Waarschijnlijk heb je de term mesh-netwerk al wel vaker voorbij horen komen, maar wat is het nu eigenlijk. Een belangrijk onderdeel van het Zigbee-protocol is de mogelijkheid om mesh-netwerken te ondersteunen.
In een mesh-netwerk zijn apparaten onderling verbonden met elkaar, zodat meerdere verbindingen elk apparaat verbind.
Verbindingen tussen apparaten worden dynamisch bijgewerkt en geoptimaliseerd via een geavanceerde, ingebouwde mesh-routeringstabel.
Mesh-netwerken zijn gedecentraliseerd van aard, elk apparaat is in staat tot zelfontdekking op het netwerk. Als apparaten het netwerk verlaten, stelt de mesh-topologie de apparaten bovendien in staat om routeringspaden opnieuw te configureren op basis van de nieuwe netwerkstructuur.
De kenmerken van mesh-topologie en ad-hoc routering zorgen voor meer stabiliteit bij veranderende golfcondities of storingen bij afzonderlijke apparaten.
Zigbee en Wifi
Interferentie tussen Wi-Fi en Zigbee is een veelvoorkomend probleem in omgevingen waar beide technologieën worden gebruikt.
Wi-Fi werkt meestal op de 2,4 GHz- of 5 GHz-frequentieband, terwijl Zigbee op de 2,4 GHz-band opereert. Het feit dat ze overlappende frequentiebanden delen, kan leiden tot interferentie en storingen in de communicatie. De interferentie kan verschillende vormen aannemen.
Enerzijds kan het signaal van een Zigbee-apparaat verzwakt of geblokkeerd worden door een sterk Wi-Fi-signaal, waardoor de betrouwbaarheid van de Zigbee-communicatie wordt verminderd.
Aan de andere kant kan een sterk Zigbee-signaal de Wi-Fi-prestaties negatief beïnvloeden, omdat het kan leiden tot packet loss, vertragingen en verminderde datadoorvoer.
Er zijn verschillende mogelijke oplossingen om interferentie tussen Wi-Fi en Zigbee te verminderen. Een van de meest effectieve methoden is het gebruik van een kanaalselectie- en beheersysteem.
Zowel Wi-Fi als Zigbee maken gebruik van meerdere kanalen binnen hun frequentiebanden. Door ervoor te zorgen dat Wi-Fi- en Zigbee-apparaten op verschillende kanalen opereren, kan de interferentie aanzienlijk verminderd worden.
Daarnaast kunnen moderne Wi-Fi-routers en Zigbee-hubs automatisch kiezen voor minder drukke kanalen en gebruikmaken van technieken zoals adaptieve frequentiehopping om interferentie te vermijden.
Het is ook belangrijk om de fysieke afstand tussen Wi-Fi-routers en Zigbee-apparaten te overwegen, aangezien dit de kans op interferentie kan beïnvloeden.
Een andere oplossing is het gebruik van Wi-Fi- en Zigbee-apparaten die gebruikmaken van geavanceerde antenne-ontwerpen en signaalversterkingstechnieken om de interferentie te verminderen.
Deze apparaten kunnen helpen om de signaalsterkte te verbeteren en de impact van interferentie te verminderen. Het is belangrijk op te merken dat niet alle Wi-Fi- en Zigbee-apparaten gelijk zijn wat betreft hun interferentiegevoeligheid en co-existentiecapaciteit.
Het is raadzaam om apparaten te selecteren die specifiek zijn ontworpen om goed samen te werken in omgevingen waar beide technologieën aanwezig zijn.
Al met al kan interferentie tussen Wi-Fi en Zigbee een uitdaging vormen, vooral in omgevingen met veel draadloze apparaten. Door gebruik te maken van de juiste technieken en apparatuur, en door rekening te houden met de afstand en kanalen, kunnen gebruikers echter een betrouwbare en stabiele communicatie tot stand brengen tussen beide technologieën.
