In diesem Artikel: Entwurfsziele für die drahtlose ZigBee-Kommunikation Anwendungsbereiche des ZigBee-Funknetzes; Welche Geräte sind in diesem Netzwerk enthalten? Vorteile von ZigBee Radio; Smart-Home-Steuerungsszenarien.
Seit mehr als einem Jahrhundert verwendet die Menschheit verschiedene elektrische Haushaltsgeräte, elektrisches Licht ist für uns vertraut und alltäglich geworden, da heute fast jedes Haus mit Strom versorgt wird. Elektrische Haushaltsgeräte und -geräte müssen jedoch irgendwie verwaltet werden, was Hausbesitzer dazu zwingt, nicht nur das Problem mit dem tatsächlichen Aufbau eines kabelgebundenen Stromversorgungssystems zu lösen, sondern auch die Platzierungspunkte von Schaltern und Bedienfeldern für verschiedene Smart-Home-Systeme sorgfältig zu planen. Darüber hinaus ist es nicht möglich, die Positionen für alle erforderlichen Schalter genau zu berücksichtigen, und es ist mühsam und mit kostspieligen Kapitalreparaturen behaftet, Wände unter neuen Punkten zu rillen. Ein auf ZigBee Radio basierendes System kann dieses Problem vollständig lösen und nicht nur es..
Drahtloses Netzwerk für Smart Home
In den letzten zwei Jahrzehnten sind drahtlose Kommunikationsnetze wie Bluetooth und Wi-Fi weit verbreitet und uns bekannt geworden. Sie eignen sich für Internet-Netzwerke, sind jedoch für die Verwendung in Smart-Home-Steuerungssystemen aufgrund der engen Begrenzung der Anzahl der an solche Netzwerke angeschlossenen Geräte, des hohen Stromverbrauchs, der relativ langsamen Reaktion (z. B. für Bluetooth 3 Sekunden) und vor allem 3 Sekunden nicht bequem genug. Die Qualität der Verbindung hängt von den strukturellen Barrieren zwischen den Geräten im Netz ab. Netzwerke, die auf dem ZigBee-Protokoll basieren, übertreffen andere Netzwerk-Gegenstücke in allen oben beschriebenen Punkten.
Die Entwicklung von Netzwerken auf der Basis von ZigBee Radio begann 1998 auf Initiative von Philips, nachdem Ingenieure einer Reihe führender Unternehmen der Unterhaltungselektronik und der medizinischen Elektronik erfolglos versucht hatten, Bluetooth und Wi-Fi in ihren Anwendungen zu verwenden. Die ZigBee Alliance, die das entsprechende digitale Funknetz entwickelt, umfasst heute Vertreter von mehreren hundert globalen Unternehmen, die an diesem Produkt interessiert sind..
Smart Home – Anwendungsbereich mit ZigBee Radio-Protokollen:
- Haushaltsgeräte zur Unterhaltung von Haushalten (Musik- und Filmausrüstung);
- Steuerungen zur Steuerung von Beleuchtungsgeräten, Temperaturbedingungen und Sicherheitsausrüstung;
- Alarmsteuerungen, die für die Überwachung des Verbrauchs von Strom, Wasser, Gas, Brandschutz- und Rauchsystemen, die Verwaltung des Zugangs zum Gebäude usw. verantwortlich sind..
Drahtlose ZigBee-Sensornetzwerke werden sowohl in Haushalten als auch in Industriegebieten eingesetzt. Der Stromverbrauch ihrer Komponenten ist extrem niedrig, sodass die Geräte zwei Jahre lang ordnungsgemäß funktionieren können, ohne dass Batterien geladen oder ausgetauscht werden müssen. Die Antwortgeschwindigkeit in solchen Netzwerken beträgt 0,015 Sekunden, d.h. überschreitet ähnliche Parameter von Bluetooth-Netzwerken um das 200-fache.
Die Geräte, aus denen das ZigBee-Funknetz besteht, sind in drei Typen unterteilt: Koordinator, Router und Endgerät.
Das Koordinationsgerät ist für die Bildung des Netzwerkbaums und die Kommunikation zwischen anderen Netzwerken verantwortlich. In jedem ZigBee Radio-Netzwerk gibt es mindestens ein solches Gerät, das das Netzwerk in Betrieb nimmt. Gleichzeitig führt der Koordinator die Funktionen zur Gewährleistung der Netzwerksicherheit und zur Konfiguration der daran angeschlossenen Geräte aus. In der Datenbank werden Informationen zum Netzwerkbaum und zu allen in diesem Netzwerk enthaltenen Geräten gespeichert. Beim Erkennen eines neuen Geräts ermittelt der Koordinator die Zulassung und synchronisiert den Netzwerkbetrieb unter Berücksichtigung dieses Geräts.
Der Router transportiert Datenpakete zwischen Netzwerkgeräten und startet Anwendungen. Die Gesamtzahl der Router in einem bestimmten Netzwerk hängt von der Anzahl der Endpunkte ab, die von jedem dieser Geräte bedient werden. Maximal 32 mobile oder schlafende Knoten können mit einem Router verbunden werden. Da der Betrieb dieser Geräte mit dem ständigen Senden und Empfangen von Netzwerkdaten verbunden ist, sind sie mit einer stationären Stromquelle verbunden.
Das Endgerät (mobiler oder schlafender Knoten) kann Informationen nur an einen Knoten (entweder einen Router oder einen Koordinator) empfangen und senden. Dieses Gerät ist nicht an der Datenübertragung zwischen Geräten beteiligt und wurde entwickelt, um die Belastung der Netzwerkknoten zu verringern und so den Stromverbrauch zu minimieren. Grundsätzlich sind Endgeräte verschiedene ausführende Steuerungen und Sensoren..
Wie Sie das ZigBee-Funknetz nutzen können
Einer der beliebtesten Bereiche für die Verwendung von Verkabelungsprodukten, in denen die ZigBee-Technologie angewendet wird, ist die Programmierung von Szenarioaktionen, die vom Smart Home-Steuerungssystem als Reaktion auf ein bestimmtes Ereignis implementiert werden. Ein solches Ereignis kann eine Berührung einer bestimmten Schaltertaste, ein Signal von einem der Sensoren (z. B. Beleuchtungsstärke, Rauch, Feuchtigkeit, Temperatur, Bewegung usw.) oder ein Timer sein.
Auf das Drücken einer einzelnen Taste folgt eine Reihe von Aktionen, die das Szenario bestimmen: Einige Lampengruppen werden ausgeschaltet und andere aktiviert, die Rollläden ändern ihre Position, das Temperaturregime der Heizgeräte, die Betriebsart des Sicherheitssystems usw. ändern sich..
Das Drücken der Tasten und das Einschalten der für dieses Drücken programmierten Skripte wird von einer Leuchtanzeige in der Nähe der Taste begleitet. Eine rote LED zeigt die Aktivierung dieses Szenarios an, eine grüne zeigt das Vorhandensein einer Stromversorgung an (schaltet auf rotes Licht, wenn die Taste gedrückt wird). Szenarien können auch ferngesteuert werden – über die Fernbedienung oder über einen GSM-Kanal von einem Smartphone aus.
Natürlich ist es möglich, die erforderlichen Netzwerke aufzubauen und sie für bestimmte Szenarien mit klassischer Verkabelung zu programmieren. Dies erfordert jedoch mehrere zehn Meter Kabel, mehrere Meter Rillen in den Wänden, einen erheblichen Arbeitsaufwand und viel Zeit, ganz zu schweigen von der unvermeidlichen Überholung. Und dann – wird es möglich sein, alle zukünftigen Bedürfnisse der Haushalte im Verlauf solcher Arbeiten vorherzusehen, denn nach einer Weile werden sich diese Bedürfnisse ändern, und Sie möchten beispielsweise etwas ändern, um das bestehende System durch neue Netzwerkgeräte zu ergänzen, was neue größere Reparaturen und neue Kosten bedeutet?
In Funknetzwerken in einem Smart Home müssen keine neuen Stromleitungen verlegt und die Platzierungspunkte der Switches geändert werden. Es gibt Lösungen für die herkömmliche Verkabelung, mit denen sie mit einem drahtlosen Netzwerk kombiniert werden können, sofern die alten Switches durch neue mit einer Funkeinheit ersetzt werden.
Lösungen für die traditionelle Verkabelung
Der unbestreitbare Vorteil von Netzwerken, die auf ZigBee Radio basieren, ist die Möglichkeit, die Anzahl der Netzwerkteilnehmer auf 65.000 Geräte zu erhöhen, Pakete innerhalb des Netzwerks mit einer Geschwindigkeit von 250 Kbit / s zu senden und zu empfangen, ohne dass Neutral (Erdung), Selbstwiederherstellung und Konfiguration erforderlich sind. Bei einem Ausfall eines der Netzwerkgeräte-Router wird die Verbindung zwischen dem Befehl und dem ausführenden Gerät nicht unterbrochen, weil Jedes ausführende Gerät kann bei Bedarf Funksignale von Befehlen über seine Kanäle an Geräte innerhalb des Netzwerks weiterleiten.
Die Größe der ZigBee-Funkeinheit überschreitet 25 mm nicht. Daher kann mit ihr ausgestattetes Verkabelungszubehör in Befestigungslöchern mit Standardgrößen installiert werden. Wenn keine elektrische Verkabelung erforderlich ist, können Sie einen solchen Schalter auf einer beliebigen Oberfläche im Raum platzieren, indem Sie daran festhalten. Und wenn Sie früher aufstehen und zu dem Punkt gehen mussten, an dem das Gerät platziert wurde, um die Lichtintensität zu ändern, den Besucher an der Tür zu bewerten, die Temperatur im Raum zu verringern oder zu erhöhen usw., dann ist dies bei ZigBee Radio-Geräten nicht erforderlich – Sie müssen sich nur an das Gerät wenden, das sich befindet an jedem für Haushaltsmitglieder geeigneten Ort, zum Beispiel in der Nähe Ihres Lieblingsstuhls oder -desktops.
Der Komfort unserer Häuser und Wohnungen besteht aus vielen Komponenten – vor etwa 30 bis 40 Jahren waren die Hauptkriterien das Vorhandensein eines separaten Badezimmers, einer Müllrutsche und eines Gasherds, die Nähe zu einer Bushaltestelle oder einer U-Bahnstation. Heutzutage hängt der Komfort direkt von einer guten Erholung nach den Arbeitstagen ab, der Möglichkeit, sich zu entspannen, ohne dass sich Arbeit und Haushaltsprobleme abwechseln. Und die auf ZigBee Radio basierenden Systeme sind genau für diesen Zweck konzipiert..
Könnten Sie bitte weitere Informationen über dieses drahtlose Funknetzwerk für das Smart Home geben? Wie funktioniert es und welche Vorteile bietet es im Vergleich zu herkömmlichen Netzwerken?