test adv
,

Почему в умных домах и на Марсе используют протокол ZigBee, а не Wi-Fi или Bluetooth

Именно протокол ZigBee используется в ходе последней марсианской миссии США. Он оказался более подходящим для условий планеты

Удивительно, но высокотехнологичный ровер Perseverance, а также дрон-разведчик Ingenuity, который многие называют вертолётом, поддерживают связь друг с другом с помощью протокола ZigBee. Да, оборудование, которое США использует для освоения Марса, передаёт данные через систему, которая создавалась для умных чайников, лампочек и другого абсолютно банального оборудования. Странно, не так ли? Почему ведущие умы человечества не создали для настолько дорогой и важной миссии новый протокол передачи данных или не воспользовались максимально распространёнными Wi-Fi и Bluetooth? Разберёмся.

Что нужно знать о протоколе Wi-Fi для умного дома

В общественном понимании технология Wi-Fi, созданная в далёком 1998-м, представляет собой беспроводную сеть для доступа к интернету. Впрочем, используется указанный протокол не только для этого, но и для целого ряда других задач, связанных с передачей данных без проводов. Взяли эту технологию на вооружение и производители гаджетов для умного дома. К примеру, через Wi-Fi передаются команды для смарт-пылесосов, ежедневно убирающих квартиры и офисы. Сегодня Wi-Fi концентрируется на универсальности и максимальной скорости передачи информации (по данным Intel, до 9608 Мбит/с при использовании Wi-Fi 6). При этом энергоэффективность часто отходит на второй план.

Почему в умных домах и на Марсе используют протокол ZigBee, а не Wi-Fi или Bluetooth
Умный робот-пылесос Xiaomi Mi Robot Vacuum-Mop P, для работы которого используется Wi-Fi — он нужен для синхронизации карт помещения, а также загрузки обновлений встроенного софта

Что нужно знать о протоколе Bluetooth для умного дома

История Bluetooth началась в 1994-м. Как и Wi-Fi, данный протокол предназначен для беспроводной передачи данных, но у него заметно меньшая ширина канала (до 2 Мбит/с в случае Bluetooth 5.0, по заверениям Harman). Впрочем, Bluetooth чаще всего используется для подключения наушников, а также относительно нетребовательных гаджетов умного дома, поэтому от протокола важно требовать не скорость, а энергоэффективность. Именно к ней стремится команда девелоперов, которая, к примеру, вместе Bluetooth 5.2 представила новую систему LE Power Control для динамического определения необходимой мощности и потребления энергии.

Почему в умных домах и на Марсе используют протокол ZigBee, а не Wi-Fi или Bluetooth
Умный чайник Xiaomi Smart Kettle, подключение которого к смартфону напрямую осуществляется с помощью Bluetooth

Что нужно знать о протоколе ZigBee для умного дома

Протокол ZigBee предназначен для передачи данных на очень небольшой скорости (по актуальным данным Zigbee Alliance, до 250 Кбит/с). При этом этот протокол отличается крайне высокой энергоэффективностью, что делает его отличным вариантом для автономных гаджетов умного дома, которые годами работают от батареек и аккумуляторов. Какие-то действительно сложные системы на базе ZigBee реализовать не получится, но от протокола это и не требуется. Он нужен для функционирования скромных датчиков открытия дверей и окон, а также для другого оборудования, которому не нужно передавать внушительные объёмы информации.

Почему в умных домах и на Марсе используют протокол ZigBee, а не Wi-Fi или Bluetooth
Беспроводной датчик освещённости Xiaomi Mijia Smart Light Sensor, для работы которого используется протокол ZigBee, — ему не нужно передавать большой объём информации, куда важнее энергоэффективность

💡 Обратите внимание: на приведённых выше изображениях показаны умные устройства одного и того же производителя, которые работают на базе разных протоколов передачи данных. Их использование зависит от особенностей конкретного гаджета: одному нужна большая автономность, а другому — скорость.

Сравнительная таблица ZigBee, Wi-Fi и Bluetooth*

Почему в умных домах и на Марсе используют протокол ZigBee, а не Wi-Fi или Bluetooth

* — для сравнительной таблицы частично использовались данные материала из ResearchGate.

Преимущества ZigBee перед Wi-Fi и Bluetooth для умного дома

Энергоэффективность. ZigBee отличается небольшим потреблением энергии. Как и Bluetooth, данный протокол потребляет всего 0,1 Вт в режиме ожидания. Для сравнения — для работы Wi-Fi в таком же формате активности нужно не менее 1 Вт.

Минимальные потери пакетов. Одним из важных преимуществ ячеистых сетей, к которым относится и протокол ZigBee (размер пакета 22 Б), является некритичная потеря данных по мере отдаления от источника. Такое нельзя сказать про Wi-Fi (1024 Б для 802.11a/b/g) и Bluetooth (1024 Б и 8–27 Б для BTLE), для которых расстояние критично.

Большая дальность охвата. Согласно официальным спецификациям, протокол ZigBee связывает гаджеты на расстоянии до 100 метров в пределах помещения и до 300 метров на открытой площадке (при использовании частоты 2,4 ГГц). Bluetooth хорошо работает на расстоянии до 10 метров, а Wi-Fi концентрируется на скорости, а не дальности.

Массовость подключений. Одним из ключевых преимуществ протокола ZigBee является его массовость. В общую сеть гаджетов умного дома, связанных через эту технологию, может входить до 65 000 девайсов (Wi-Fi поддерживает больше 2000, Bluetooth — до 8). Настолько большого числа хватит буквально каждому.

Минимальный уровень помех. ZigBee отличается незначительным наложением сигналов устройств, что снижает образование помех. В итоге Wi-Fi приходится компенсировать это за счёт большей скорости, но в условиях работы умного дома это нужно далеко не всегда.

Недостатки ZigBee перед Wi-Fi и Bluetooth для умного дома

Необходимость использования хаба. Одним из главных недостатков ZigBee является необходимость применения дополнительного оборудования. Мобильные устройства, компьютеры и другие гаджеты не поддерживают данный протокол, поэтому для девайсов умного дома на его базе понадобится посредник. Wi-Fi и Bluetooth, напротив, отлично работают на подавляющем большинстве устройств без любого дополнительного оборудования. Поэтому смартфон без проблем свяжется с умным чайником по Bluetooth, но не сможет напрямую передать информацию смарт-датчику, входящему в ячеистую сеть ZigBee — понадобится хаб.

Почему в умных домах и на Марсе используют протокол ZigBee, а не Wi-Fi или Bluetooth
Хаб Xiaomi Aqara Hub M1S ZigBee 3.0 Gateway, который необходим для работы умных гаджетов Xiaomi, использующих протокол ZigBee

Небольшая скорость. ZigBee подходит для передачи достаточно примитивной информации. Скорость этого протокола составляет лишь до 250 Кбит/с, что куда меньше, чем до 2 Мбит/с у Bluetooth и 9608 Мбит/с у актуального Wi-Fi. Впрочем, настолько широкие каналы устройствам умного дома нужны далеко не всегда.

Почему инженеры выбрали ZigBee для освоения Марса

Что лучше: Wi-Fi, Bluetooth или ZigBee? Если говорить про гаджеты умного дома, на этот вопрос нельзя дать однозначный ответ. За счёт большой скорости передачи информации Wi-Fi куда лучше подходит для сложных устройств, на которые периодически нужно передавать внушительные объёмы данных, — к примеру, для умных пылесосов с их вечными обновлениями карт помещений и прошивок. Bluetooth проще использовать с небольшими примитивными девайсами вроде умных чайников, которым нужно сообщить температуру нагрева и другой минимум информации. На ZigBee же создают большие сети из примитивных девайсов.

Почему в умных домах и на Марсе используют протокол ZigBee, а не Wi-Fi или Bluetooth
Марсианский ровер Perseverance, который для освоения планеты использует протокол ZigBee

Почему же для освоения Марса американцы выбрали именно ZigBee? Тобин Ричардсон (Tobin Richardson), генеральный директор ZigBee Alliance, объяснил это. Он отметил, что протокол ZigBee можно использовать на частоте 900 МГц, что увеличивает площадь передачи данных на расстояние до 1 км — это крайне важно для связи ровера Perseverance и дрона Ingenuity. Более того, во время подобных миссий имеет значение критически малое потребление энергии, которое ZigBee также гарантирует. Только два этих фактора уже делают данный протокол максимально приоритетным для изучения новой планеты, которое сейчас происходит.

Почему в умных домах и на Марсе используют протокол ZigBee, а не Wi-Fi или Bluetooth
Марсианский дрон-разведчик Ingenuity, который передаёт данные на Perseverance именно с помощью протокола ZigBee

В общем, на Марсе у ZigBee, по большому счёту, абсолютно такие же преимущества, как и при использовании в условиях умного дома на Земле. Данный протокол оказался удачным для освоения другой планеты, но это не значит, что он лучше Wi-Fi и Bluetooth — просто у него абсолютно другое первоначальное предназначение.

Последнее изменение:
 
GIK007
GIK007, 27 сентября 2021, 09:32   (...)
Мой чайник стал слишком умным, я его начинаю побаиватся.
Ответить
susaru9
susaru9 , 27 сентября 2021, 10:07   (...)
Я боюсь только своей кошки, так что насчёт этого даже не парюсь
Ответить
B1z0nn
B1z0nn, 27 сентября 2021, 11:29   (...)
Спасибо за статью. Кратко и понятно описали преимущества и недостатки трёх протоколов👍
Ответить
nickgric
nickgric, 27 сентября 2021, 11:33   (...)
спасибо большое за отзыв ;)
Ответить
safutary
safutary, 28 сентября 2021, 02:06   (...)
На Марсе zigbee прокатывает, там нет кучи устройств (роутеров, gsm работающих на частотах 2.4 ГГц, а на земле zigbee нервно курит. Так что круче вафли на нашей планете ничего ещё не придумали.
Ответить
maverick763
maverick763, 29 сентября 2021, 00:08   (...)
Никого не смутило, что вместо фотки марсианского ровера Perseverance прикреплена фотка его модельки из лего?
Ответить
andbna
andbna , 2 октября 2021, 10:46   (...)
Видно реальное фото засекречено😂
Ответить

Добавить комментарий
Если нужно ответить кому-то конкретно,
лучше нажать на «Ответить» под его комментарием