هاب مرکزی زیگبی

مقدمه

در دنیای پرشتاب امروز، تمایل به زندگی در فضایی راحت، کارآمد و مدرن بیش از پیش احساس می‌شود. خانه‌های هوشمند به عنوان پاسخی به این نیاز، با به‌کارگیری فناوری‌های نوین، زندگی آسوده‌تر و بهینه‌تری را برای ساکنین خود به ارمغان می‌آورند. هاب مرکزی زیگبی، تجهیزی بی‌سیم و کم‌مصرف است که به واسطه آن، دستگاه‌های مختلف در خانه یا محیط کار می‌توانند به یکدیگر متصل شده و با یکدیگر تبادل اطلاعات کنند. این تبادل اطلاعات، امکان کنترل و مدیریت هوشمندانه تجهیزات و لوازم مختلف را فراهم می‌سازد.

هاب مرکزی زیگبی، مهم‌ترین تجهیز برای ساخت خانه‌ای هوشمند است.

پروتکل زیگبی Zigbee چیست؟

پروتکل زیگبی در اواخر دهه 90 میلادی با هدف ایجاد شبکه‌های رادیویی خودکار و بدون نیاز به تنظیمات اضافی، توسعه یافت. استاندارد IEEE 802.15.4 در سال 2003 و مشخصات پروتکل زیگبی در سال 2004 به تصویب رسید. این پروتکل امروزه در طیف وسیعی از کاربردهای خانه هوشمند، مانند روشنایی، تهویه مطبوع، امنیت، مراقبت از سالمندان و اتوماسیون صنعتی، مورد استفاده قرار می‌گیرد.

تصور کنید یک لامپ و یک کلید هوشمند از دو برند متفاوت در اختیار دارید. به دلیل تفاوت ساخت هر یک از این دو تجهیز اتصال آن‌ها به روش‌های استاندارد غیر ممکن خواهد بود. پروتکل زیگبی مانند یک زبان مشترک بین آن‌ها عمل کرده و به شما امکان می‌دهد لامپ را با کلید، بدون در نظر گرفتن برند، کنترل کنید. هاب مرکزی زیگبی برای دستگاه‌هایی که به پهنای باند زیادی نیاز ندارند، مانند لامپ‌ها، قفل‌ها و سنسورها، ایده‌آل است. این پروتکل در مقایسه با Wi-Fi و Bluetooth، مصرف انرژی کمتری دارد و عمر باتری دستگاه‌ها را افزایش می‌دهد.

زیگبی در دنیای واقعی

زیگبی در حال حاضر در خانه‌ها، ساختمان‌ها، صنایع و شبکه‌های هوشمند در سراسر جهان استفاده می‌شود.

• دستیارهای هوشمند: برندهای مشهوری مانند Amazon Alexa، Google Home و Apple HomeKit از زیگبی پشتیبانی می‌کنند.
• ساختمان‌های هوشمند: زیگبی در ساختمان‌های اداری، تجاری و مسکونی برای اتوماسیون و کنترل استفاده می‌شود.
• صنایع: زیگبی در صنایع مختلف مانند خودروسازی، انرژی، کشاورزی، نفت و گاز کاربرد دارد.
• شبکه‌های هوشمند: زیگبی در شبکه‌های هوشمند برای مدیریت و پایش شبکه به کار می‌رود.

معماری شبکه زیگبی

زیگبی یک شبکه بی‌سیم با برد کوتاه است که برای اتصال دستگاه‌های مختلف در خانه‌های هوشمند، شرکت‌ها، بیمارستان‌ها و غیره به یکدیگر استفاده می‌شود. این شبکه از پروتکل زیگبی (Zigbee) استفاده می‌کند که بر اساس شبکه توری یا مش (Mesh Network) بنا شده است.

• قابلیت اطمینان بالا: به دلیل ساختار مش، اگر یک گره در شبکه از کار بیفتد، سایر گره‌ها می‌توانند به تبادل داده ادامه دهند.
• مصرف انرژی کم: پروتکل زیگبی برای دستگاه‌های کم مصرف و باتری‌دار طراحی شده است.
• امنیت بالا: پروتکل زیگبی از رمزنگاری برای محافظت از داده‌ها در برابر حملات سایبری استفاده می‌کند.
• قابلیت مقیاس‌بندی: شبکه زیگبی می‌تواند به راحتی گسترش یافته و تعداد زیادی دستگاه را به هم متصل کند.

زیگبی یک شبکه بی‌سیم با برد کوتاه است که برای اتصال دستگاه‌های مختلف در خانه‌های هوشمند به یکدیگر استفاده می‌شود.

اجزای شبکه زیگبی

• هماهنگ‌کننده (Coordinator): این گره وظیفه مدیریت و ذخیره‌سازی داده‌های شبکه را بر عهده دارد. هر شبکه زیگبی حداقل به یک هماهنگ‌کننده نیاز دارد.
• روتر (Router): این گره‌ها به عنوان واسطه عمل کرده و داده‌ها را از یک دستگاه به دستگاه دیگر منتقل می‌کنند.
• دستگاه‌های نهایی (End Device): این گره‌ها دستگاه‌های الکترونیکی کم مصرف یا باتری‌دار هستند که تنها می‌توانند با هماهنگ‌کننده‌ها و روترها تبادل داده داشته‌ باشند.

توپولوژی شبکه زیگبی

شبکه زیگبی از دو نوع توپولوژی مش کامل (Full Mesh) و مش جزئی (Partial Mesh) استفاده می‌کند.

• مش کامل: در این توپولوژی، هر گره به‌طور مستقیم به تمام گره‌های دیگر متصل می‌شود. این نوع توپولوژی قابل اعتمادتر است، اما به دلیل نیاز به تعداد زیادی اتصال، اجرای آن پیچیده‌تر و گران‌تر خواهد بود.
• مش جزئی: در این توپولوژی، برخی از گره‌ها فقط به تعدادی از گره‌های دیگر متصل می‌شوند. این نوع توپولوژی ساده‌تر و ارزان قیمت‌تر است، اما قابلیت اطمینان کمتری دارد.

شبکه زیگبی از توپولوژی مش استفاده می‌کند.

تجهیزات مورد نیاز برای اجرای پروتکل زیگبی

پروتکل زیگبی یک راه‌حل بی سیم محبوب برای اتوماسیون خانگی و صنعتی است. این پروتکل به دلیل مصرف کم انرژی، برد قابل قبول و قیمت مناسب، انتخابی ایده‌آلی برای بسیاری از کاربردها می‌باشد. استفاده از این پروتکل، به تجهیزات مختلفی نیاز دارد. برای ساخت یک خانه هوشمند، در وهله اول به یک هاب مرکزی زیگبی همراه با سنسورها، لامپ‌ها و سایر وسایلی که از این پروتکل پشتیبانی می‌کنند نیاز است. هاب زیگبی مانند یک هماهنگ‌کننده برای کل شبکه خانه هوشمند عمل می‌کند. این واحد مسئولیت کنترل دستگاه‌های متصل به شبکه را بر عهده دارد. از این رو اطلاعات را دریافت و دستورالعمل‌ها را به سایر دستگاه‌ها ارسال می‌کند.

راه‌اندازی شبکه زیگبی به صورت چند مرحله‌ای امکان‌پذیر است. بعد از روشن کردن و اتصال هاب به مودم و پریز برق، می‌توانید یکی از برنامه‌های مدیریت شبکه خانه هوشمند زیگبی مانند Smart Life را بر روی گوشی هوشمند خود نصب کنید. در این برنامه می‌بایست هاب، سنسورها، لامپ‌ها و سایر دستگاه‌ها را به شبکه خود بیفزایید. همچنین، می‌توانید دستورات خاصی را برای هر یک از تجهیزات تعریف کنید. به عنوان مثال، قادر خواهید بود سنسور درب ورودی را به گونه‌ای تنظیم کنید که با باز شدن در، لامپ راهرو برای یک مدت زمان مشخصی روشن شود، یا هنگامی که دما یا رطوبت به یک سطح خاص برسد، سیستم گرمایشی و سرمایشی یا تهویه شروع به‌کار کند. علاوه بر این، امکان تعریف مجموعه‌ای از دستورالعمل‌ها برای موقعیت‌های خاص نیز وجود دارد، به عنوان مثال در زمان خواب، درب‌ها و پنجره‌ها قفل، سیستم‌های امنیتی فعال و چراغ‌ها خاموش شوند.

هاب مرکزی زیگبی

هاب مرکزی زیگبی مغز متفکر و ستون فقرات سیستم خانه هوشمند مبتنی بر پروتکل Zigbee است. این دستگاه نه تنها به عنوان یک نقطه اتصال برای انبوهی از دستگاه‌های هوشمند (تا 128 دستگاه در برخی مدل‌ها) عمل می‌کند، بلکه وظایف متعددی را برای ارتقای کارایی، آسایش و امنیت خانه هوشمند بر عهده دارد. در ادامه به برخی از مزایای کلیدی استفاده از هاب مرکزی زیگبی اشاره خواهیم کرد.

هاب مرکزی زیگبی

نکته: هاب مرکزی زیگبی می تواند یک تجهیز جداگانه باشد و یا در داخل تجهیزاتی مانند تاچ پنل خانه هوشمند ادغام شده و وظیفه تشکیل شبکه زیگبی را به عهده بگیرد.