Aplicações Zigbee para Automação Residencial

Zigbee

O Zigbee é um protocolo de rede de baixa potência e baixo volume de dados, ideal para aplicações como automação residencial, onde os dispositivos se comunicam com pouca frequência e a curta distância. Atualmente, existem muitas opções diferentes para dispositivos de IoT e várias maneiras de conectar-se a esses dispositivos, como Wi-Fi, Bluetooth, Z-Wave etc. Nesta postagem, discutimos o Zigbee – suas vantagens, desvantagens e aplicativos em automação residencial.

O que é o Zigbee?

O Zigbee é um protocolo de rede baseado na especificação IEEE.802.15.4, um padrão para redes pessoais sem fio de baixa taxa (WPANs). O Zigbee expande a especificação IEEE “adicionando camadas de rede e segurança em malha, juntamente com uma estrutura de aplicativos, para se tornar uma solução interoperável de pilha completa, certificável e interoperável”.

Um dispositivo Zigbee normalmente possui quatro camadas – o IEEE.802.15.4 Radio, Zigbee Pro, Zigbee Cluster Library e Zigbee Certification (veja desenho abaixo). O Zigbee Pro é a infraestrutura de rede, implementando recursos que variam da especificação da banda de comunicação e mecanismos de pareamento à geração de chaves de segurança e economia de energia. A Zigbee Cluster Library é a camada de aplicativo, usada para definir clusters que são conjuntos padrão de comportamentos de mensagens / dispositivos para permitir que os dispositivos Zigbee se comportem de maneira padrão entre os dispositivos. Isso ajuda na interoperabilidade, para que dispositivos Zigbee de diferentes fabricantes possam trabalhar entre si.

Os dispositivos Zigbee geralmente se comunicam acima de 2,4 GHz, mas também podem se comunicar em bandas sub-GHz, que são específicas da região. O Zigbee pode transmitir de 10 a 100 metros em 2,4 GHz. Pode transmitir até 1 km nas bandas sub-GHz. Como o WiFi também usa 2,4 GHz, os dispositivos Zigbee lidam com interferências acima de 2,4 GHz, possuindo 16 canais de comunicação separados. Eles também retransmitem dados automaticamente e enviam um número baixo de pacotes de dados, tornando improvável a falha na transmissão.

O Zigbee é interoperável, o que significa que, se eu comprar dois dispositivos Zigbee diferentes, eles poderão se comunicar pela rede Zigbee. Embora haja limites para a interoperabilidade devido a vários perfis de aplicativos, como automação residencial e energia inteligente, a interoperabilidade do dispositivo Zigbee ainda é um recurso muito útil.

O Zigbee é capaz de formar vários arranjos de redes, ou topologias de rede, entre seus dispositivos. As topologias de rede mais comuns são mostradas abaixo – estrela, árvore de cluster e malha. Cada rede Zigbee pode consistir em três tipos de dispositivos: dispositivo final, roteador e coordenador. Um coordenador é responsável por criar a rede e rotear o tráfego por ela. Uma rede pode ter apenas um coordenador. Um roteador é responsável pelo roteamento de tráfego e um dispositivo final não direciona o tráfego pela rede. (Imagem da Silicon Labs e Elprocus).

Agora que entendemos o que o Zigbee é de alto nível, vamos analisar o aplicativo do Zigbee para automação residencial. O Zigbee é ideal para que o ambiente doméstico fique pronto para uso com uma rede mesh e a maioria dos dispositivos deve estar entre 10 a 100 metros um do outro. É bom saber que você pode ir à loja comprar um dispositivo Zigbee de automação residencial totalmente novo e ele se conectará à sua rede em malha existente. Atualmente, o site da Zigbee Alliance lista cerca de 400 dispositivos para automação residencial. Os dispositivos Zigbee de automação residencial são todos os dispositivos comuns da IoT Home, como lâmpadas, interruptores, travas, sensores de movimento e termostatos.

Existem grandes empresas com produtos Zigbee, incluindo Samsung, Bosch, Honeywell, Texas Instruments e Amazon. De fato, o Echo Plus da Amazon veio com um hub Zigbee integrado para controlar os dispositivos Zigbee. Os dispositivos SmartThings da Samsung também usam o Zigbee para se comunicar (eles também suportam a onda Z). É bom ver que o Zigbee tem suporte de grandes empresas e de uma ampla variedade de dispositivos.

Conclusão
Em conclusão, o Zigbee é um protocolo de rede de baixa potência e baixo volume de dados. Os dispositivos Zigbee podem ser facilmente adicionados a uma rede, como uma rede em malha, para se comunicar. É ideal para aplicativos como automação residencial, onde os dispositivos não se comunicam com frequência e estão próximos um do outro. A economia de energia embutida no Zigbee é um ótimo recurso que permite que os dispositivos durem muito mais tempo que os outros protocolos de rede.

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