Chuẩn kết nối không dây Zigbee là gì?

Hiểu nôm na như sau: Zigbee = Zigzag + Bee tức là Mạng truyền tín hiệu đa chiều dạng Tổ ong.

Như trên hình các bạn có thể thấy, theo chuẩn Zigbee, từ “A” đến “C” truyền thông theo đường truyền không cố định, khi đường truyền “1” lỗi nó có thể tìm được đường truyền số “2” hoặc đường truyền số “3” tương tự có thể có các đường truyền khác nữa.

Khái niệm về Zigbee

Zigbee là một giao thức mạng không dây xây dựng trên tiêu chuẩn IEE 802.15.4 của tổ chức Institue of Electrical and Electronics Engineers. Đây là một loại sóng có tần số ngắn được áp dụng rộng rãi trong việc truyền tín hiệu của nhà thông minh, thiết bị y tế.

Do sóng Zigbee không sử dụng nhiều điện năng và có thiết kế đơn giản nên giá thành và chi phí rẻ hơn nhiều so với mạng không dây cá nhân (WPAN).

Đây là một giải pháp tuyệt vời trong ứng dụng điều khiển giám sát không dây. Zigbee có thể đáp ứng được các ứng dụng yêu cầu cao, phức tạp, khắc phục được các mặt hạn chế của các công nghệ truyền thông không dây khác như:

• Khả năng kết nối rộng, mở rộng nút mạng lên tới 65.000 nút
• Tiết kiệm năng lượng, công suất tiêu thụ thấp
• Truyền thông với độ bảo mật tin cậy cao
• Kết nối hệ thống nhanh
• Hoạt động ổn định, chống nhiễu tốt: Zigbee được ứng dụng đầu tiên trong công nghiệp, đây là môi trường cần đòi hỏi tính ổn định cao, khả năng kháng nhiễu tốt

Phân chia dải tần số Zigbee tại các khu vực trên thế giới

• Khu vực Bắc Mỹ: 915Mhz
• Khu vực Châu Âu, Nhật: 868Mhz
• Khu vực khác: 2.4Ghz. Việt Nam hiện tại đang áp dụng tần số 2.4Ghz.

Các thành phần chính trong mạng Zigbee

Phân loại theo chức năng

• FFD (Full Function Device): là những thiết bị hỗ trợ đầy đủ các chức năng theo chuẩn IEEE 802.15.4 và có thể đảm nhận nhiều vai trò trong mạng
• RFD (Reduce Function Device): là những thiết bị bị giới hạn một số chức năng, chỉ giao tiếp được với FFDs, áp dụng cho các ứng dụng đơn giản

Phân loại theo vai trò trong mạng

Thiết bị điều phối trung tâm – Zigbee Coordinator (ZC)

• • Trong 1 mạng Zigbee, chỉ có một và duy nhất 1 Coordinator.
  • Đây được gọi là thiết bị gốc có nhiệm vụ quyết định kết cấu mạng, quy đinh cách đánh địa chỉ và lưu trữ bảng địa chỉ. Nó là thiết bị duy nhất “nói chuyện” được với các mạng khác.
  • Thiết bị của Nhà thông minh Lumi: Bộ điều khiển trung tâm Home Center.

Thiết bị Router – Zigbee Router (ZR)

• • Thiết bị này sẽ có nhiệm vụ định tuyến trung gian trong việc truyền dữ liệu, nó sẽ tự phát hiện và lập bản đồ các nút xung quanh cũng như là theo dõi và điều khiển các nút hoạt động bình thường.
  • Thiết bị của Nhà thông minh Lumi: Công tắc thông minh, Module âm thanh.

Thiết bị End Device – Zigbee EndDevice (ZED)

• • Gọi là thiết bị điểm cuối và nó sẽ giao tiếp với ZC và ZR ở gần nó nhất. Chúng có nhiệm vụ đọc thông tin từ các thành phần vật lý, chúng thường ở trạng thái nghỉ và chỉ làm việc khi cần chuyển hoặc nhận thông điệp nào đó.
  • Thiết bị này phần lớn thời gian ở trong trạng thái stand.
  • Thiết bị của Nhà thông minh Lumi: Cảm biến mở cửa, Cảm biến chuyển động, Bộ điều khiển hồng ngoại.

Cấu trúc, liên kết mạng Zigbee

Mạng Zigbee chia làm 3 loại chính

Mạng hình sao (Star Topology): Gồm 1 nút trung tâm ZC, tất cả các nút khác đều được kết nối với nút trung tâm này, mạng hình sao bị hạn chế khoảng cách và sự mở rộng.

Mạng hình cây (Cluster Tree Topology): Gồm một nút trung tâm ZC, các nút khác được liên kết với nhau theo mô hình giống một cái dễ cây, mạng này có khả năng mở rộng cao, tăng khoảng cách và quy mô của hệ thống.

Mạng hình lưới (Mesh Topology): Gồm 1 nút trung tâm ZC, các nút trong mạng đều có thể kết nối với nhau (trừ ZED chỉ có thể kết nối với parent của nó). Khi một đường truyền bị lỗi , sẽ tự động tìm ra một đường truyền khác, tăng tính tin cây và kết nối trong mạng.

Ứng dụng của Zigbee

Có thể nói, ứng dụng của sóng Zigbee hiện nay rất rộng rãi, đặc biệt là trong ngành công nghiệp tự động hóa và điện thông minh. Chúng ta có thể đến những tính năng nổi bật của sóng Zigbee như sau:

• Dễ lắp đặt: Việc thiết kế mô hình sóng Zigbee khá dễ dàng và thích hợp với nhiều thiết bị
• Kết nối Internet: Kết nối với các thiết bị điện bất kỳ đâu trên thế giới. Điều này cho phép người dung sử dụng smartphone để quản lý nhà thông minh
• Kiểm soát năng lượng: Đóng ngắt thiết bị hoạt động từ xa
• An ninh: Dễ dàng tích hợp và kết nối với hệ thống an ninh cho ngôi nhà
• Tiết kiệm điện: Sử dụng rất ít nguồn điện năng trong việc truyền tải điện

Chính nhưng lợi ích trên và đặt biệt là khả năng kết nối & vận hành thiết bị điện trong nhà vượt trội hơn các sóng Wifi, Bluetooth hay hồng ngoại nên Zigbee trở thành “ứng cử viên số 1” trong việc điều khiển nhà thông minh.

Bạn có thể tham khảo việc ứng dụng sóng Zigbee trong điều khiển Tivi bằng Smartphone TẠI ĐÂY.

Zigbee trong thiết bị của Nhà thông minh Lumi

Ứng dụng của sóng Zigbee vào tự động hóa và nhà thông minh là không phải bàn cãi. Với diện tích nhỏ và không quá nhiều lớp tường cũng như số lượng thiết bị điện không quá nhiều, sóng Zigbee sẽ đủ ổn định để vận hành ngôi nhà hiệu quả. Thông thường đối với các ngôi nhà có từ 150 thiết bị trở xuống chỉ cần 1 bộ HC.

Nhà thông minh Lumi đã cung cấp trọn bộ các thiết bị sử dụng chuẩn Zigbee gồm: Thiết bị điều khiển trung tâm, công tắc thông minh, thiết bị cảm biến, module điều khiển âm thanh, thiết bị điều khiển hồng ngoại, các loại đèn,…