Công nghệ nhà thông minh ngày càng phát triển với đa dạng thiết bị ra đời để đáp ứng nhiều nhu cầu riêng. Các thiết bị này cần được vận hành trong một hệ thống để quản lý và điều khiển đồng bộ. Zigbee là một trong số các ứng dụng công nghệ đó, có vai trò hỗ trợ kết nối các thiết bị lại với nhau.
Zigbee là gì?
Zigbee là một giao thức truyền thông không dây, sử dụng mạng liên kết nội bộ để kết nối các thiết bị trong cùng mạng. Đây là một tiêu chuẩn mở toàn cầu trong công nghệ không dây, sử dụng các tín hiệu vô tuyến kỹ thuật số và mang năng lượng thấp để truyền thông tin trong mạng
Trong hệ thống zigbee, các thiết bị zigbee có thể nhận và gửi tín hiệu tới các thiết bị zigbee khác thông qua tín hiệu radio được truyền theo hình zigzag. Việc này giúp tạo chuỗi các thiết bị thông minh và liên kết chúng với một bộ hub trung tâm, ngay cả khi các thiết bị này nằm ngoài phạm vi phủ sóng của trung tâm đó.
Zigbee gồm những phần nào?
Mạng Zigbee gồm 3 loại thiết bị cơ bản như sau:
Zigbee Coordinator (ZC): là thiết bị trung tâm, có nhiệm vụ cài đặt kết cấu mạng trong mạng zigbee, đặt quyền, cho phép thiết bị khác truy cập vào mạng. Vai trò này thường được đảm nhận bởi bộ Hub Zigbee ( ví dụ Philip Hue, Hubitat,...). Trong mỗi mạng sẽ có 1 bộ Coordinator, là nơi khởi động mạng ban đầu, nó cũng là nơi lưu trữ thông tin về mạng, các hoạt động trọng mạng.
Zigbee Router (ZR): Sử dụng cho việc truyền tải dữ liệu. ZR hoạt động như một bộ định tuyến trung gian, giúp truyền dữ liệu từ thiết bị này tới thiết bị khác.
Zigbee End Device (ZED): gọi đơn giản là thiết bị đầu cuối trong hệ thống điều khiển zigbee. ZED chỉ có khả năng giao tiếp thông tin với bộ coordinator hoặc router, chứ không thể giao tiếp với một bộ ZED khác.
Zigbee hoạt động ra sao?
Công nghệ Zigbee giúp các thiết bị smarthome kết nối với nhau qua bộ thu phát sóng vô tuyến trong thiết bị. Con chip này hoạt động trên băng tần 2.4 GHZ của giao thức IEE802.15.4.
Gia chủ có thể thiết lập kịch bản tự động hóa đối với các thiết bị smarthome. Các thiết bị này được liên kết với nhau qua một trung tâm điều khiển.
Các thiết bị Zigbee có khả năng gửi và nhận dữ liệu qua lại. Đồng thời sao chép và chuyển tiếp tin nhắn Zigbee từ thiết bị này sang thiết bị khác.
Do sử dụng ít năng lượng nên Zigbee hoạt động trong phạm vi 10-20m, ngắn hơn so với wifi.
Có 3 dải tần sóng cho Zigbee hoạt động:
Dải 868 – 868.8 MHz: Dùng tại châu Âu. Chỉ có một kênh tín hiệu. Tốc độ truyền 20kb/s.
Dải 902 – 928 MHz: Ứng dụng tại Mỹ, Canada, Úc. Có 10 kênh tín hiệu từ 1 – 10. Tốc độ truyền 40kb/s.
Dải 2.4 – 2.4835 GHz: Hoạt động ở hầu hết các nước khác trên thế giới. Có 16 kênh tín hiệu từ 11 – 26. Tốc độ truyền 250kb/s.
Các dạng mô hình mạng Zigbee
Có 3 mô hình mạng: dạng hình sao, dạng hình lưới và dạng hình cây.
Dạng hình sao (star network): Nút trung tâm liên kết được với tất cả các nút theo hình sao.
Dạng hình lưới (mesh network): Dạng lưới có phép tất cả các nút trong mạng đều có thể kết nối với nhau. Nhờ đó, hoạt động truyền tín hiệu diễn ra liên tục giữa mọi điểm nút. Khi có cản trở, hệ thống sẽ tự nhảy từ nút này sang nút khác để đảm bảo truyền tin bình thường. Mô hình này có độ tin cậy cao.
Dạng hình cây (tree network): Dạng cây có khả năng phủ sóng tốt và độ mở rộng cao.
Khả năng truyền tải dữ liệu của Zigbee
Zigbee có khả năng truyền tín hiệu xa đến 75m tính từ trạm phát, nổi trội hơn nhiều so với các nút phát khác cùng hệ thống.
Dữ liệu được truyền theo từng gói, tối đa 128 bytes/gói. Có thể tải xuống tối đa 104 bytes.
Nhìn chung, Zigbee có điểm mạnh là truyền tín hiệu đi xa theo mạng lưới và có tính ổn định cao hơn so với bluetooth, wifi.
Có khả năng chống nhiễu cao, không bị hạn chế bởi vật cản nên hoạt động ổn định và truyền tín hiệu tốt. Tuy nhiên, đối với nhà có quá nhiều phòng, sóng đi xuyên qua quá nhiều vật cản có thể khiến tín hiệu yếu đi.
Các thiết bị ứng dụng Zigbee trong hệ thống smarthome
Zigbee có thể hoạt động với 65.000 thiết bị trong hệ thống smarthome. Nếu có một thành phần/thiết bị nào bị lỗi, các thành phần khác vẫn có thể hoạt động bình thường do tất cả thành phần đều được kiểm soát cùng lúc.
Hầu hết các thiết bị thông minh tân tiến nhất hiện nay đều có thể sử dụng trên Zigbee. Bao gồm: đèn thông minh (smart lighting), công tắc, cảm biến,...
Ưu - Nhược điểm của Zigbee
Ưu điểm
- Kết nối và điều khiển với IoT
- Lắp đặt đơn giản, ít tốn kém
- Mở rộng hệ thống: tới 65.000 thiết bị
- Tương thích cao: các thiết bị từ các nhà sản xuất khác nhau vẫn có thể tương thích nếu cũng chung hệ zigbee, và cũng có khả năng tương thích ngược với thiết bị zigbee cũ, từ đó cho phép chúng vẫn có thể kết nối và giao tiếp với nhau
- Sử dụng ít năng lượng: Một ưu điểm khác của zigbee là nó phù hợp với các thiết bị công suất thấp, không yêu cầu nhiều băng thông như các thiết bị thông minh, các cảm biến chạy bằng pin
- Tính bảo mật cao
Nhược điểm
- Khả năng phủ sóng bị hạn chế nếu nhà có diện tích quá rộng
- Độ ổn định kém hơn thiết bị đi dây
So sánh Zigbee với các mạng lưới không dây khác
Mỗi ứng dụng mạng không dây dùng cho nhà thông minh đều có những đặc tính riêng, phù hợp với từng nhu cầu của chủ nhà:
So sánh Zigbee với Mesh wifi
Wifi có ưu điểm là có thể truyền dữ liệu tốc độ cao và dữ liệu lớn. Wifi dễ dàng kết nối và có tốc độ truy cập rất nhanh, ổn định. Đối với gia đình đông thành viên, wifi có thể đáp ứng nhiều người cùng kết nối một lúc do không hạn chế số lượng cổng kết nối.
Tuy nhiên, wifi dễ bị tác động từ các thiết bị phát ra sóng vô tuyến (như tủ lạnh, lò vi sóng…). Đồng thời, wifi cũng bị giới hạn về phạm vi phủ sóng, khoảng cách và vật cản. Riêng điểm này thì Zigbee hoạt động tốt hơn.
So sánh Zigbee với sóng Bluetooth
Bluetooth có chi phí rẻ và tiết kiệm năng lượng. Tuy nhiên, việc liên kết, xây dựng và duy trì lại khó khăn.
Riêng đối với chiếu sáng thông minh, Bluetooth rất được ưa chuộng nhờ có chuẩn truyền thông phù hợp nhất so với các công nghệ hiện nay.
So sánh Zigbee với Z-Waves
Z-Waves được sản xuất để hỗ trợ 232 thiết bị hoạt động cùng lúc. Tuy nhiên, trên thực tế mạng này chỉ hoạt động ổn định với 40 - 50 thiết bị. Trong khi đó, Zigbee hỗ trợ tới 65.000 thiết bị. Có thể nói, Zigbee đáp ứng được tất cả nhà thông minh quy mô lớn hiện nay.
Tốc độ truyền dữ liệu của Z-Waves chỉ đạt 100Kb/s, tương đối chậm so với nhiều mạng khác. Ngược lại, Zigbee có tốc độ truyền lên đến 250kb/s.
Tóm lại, mạng không dây Zigbee là một sự lựa chọn lý tưởng cho nhà thông minh vì có chất lượng hoạt động ổn định, mạng lưới phủ sóng rộng, dễ dàng kết nối nhiều thiết bị nhưng lại có chi phí phù hợp.
Tin Tức
