ZigBee là gì? Tìm hiểu về ưu, nhược điểm của ZigBee

ZigBee là tiêu chuẩn đã tồn tại hơn một thập kỷ và hiện nay chúng được ứng dụng rất nhiều vào trong công việc cũng như trong cuộc sống. Vậy ZigBee là gì? ZigBee có những ưu điểm gì mà lại phổ biến đến vậy? Cùng theo dõi bài viết dưới đây để tìm hiểu tất tần tật những thông tin liên quan tới ZigBee là gì nhé!

ZigBee là gì?

Zigbee là đặc điểm kỹ thuật dựa trên IEEE 802.15.4 cho một bộ giao thức truyền thông cấp cao được sử dụng để tạo mạng khu vực cá nhân với bộ đàm kỹ thuật số nhỏ, công suất thấp. Ví dụ như ZigBee dùng để tự động hóa gia đình, thu thập dữ liệu thiết bị y tế và các công suất thấp khác nhu cầu băng thông thấp, được thiết kế cho các dự án có quy mô nhỏ cần kết nối không dây. Do đó, Zigbee là một mạng không dây có công suất, tốc độ dữ liệu thấp và gần.

Thông số kỹ thuật của Zigbee là gì?

Có 3 thông số kỹ thuật của Zigbee bạn cần quan tâm là:  Zigbee PRO, Zigbee RF4CE và Zigbee IP.

• Zigbee PRO cung cấp nền tảng cho IoT với các tính năng hỗ trợ mạng với chi phí thấp, có độ tin cậy cao để giao tiếp giữa các thiết bị với thiết bị. Ngoài ra, Zigbee PRO cũng cung cấp Green Power. Đây là một tính năng mới hỗ trợ thiết bị thu năng lượng hoặc tự cung cấp năng lượng mà không cần dùng đến pin hoặc nguồn điện AC.
• Zigbee RF4CE: Được sử dụng nhiều cho các ứng dụng điều khiển thiết bị hai chiều.
• Zigbee IP: Dựa trên IPV6 để tối ưu hóa tiêu chuẩn cho các mạng lưới không dây đầy đủ. Ngoài ra Zigbee IP còn cung cấp kết nối internet để điều khiển các thiết bị với công suất và chi phí thấp.

ZigBee hỗ trợ mạng lưới MESH

Một phần quan trọng của Zigbee là khả năng hỗ trợ mạng lưới MESH. Để có thể giao tiếp được thì Zigbee đã sử dụng kiến trúc mạng lưới. Trong đó mạng lưới là mạng cục bộ (LAN), mạng LAN không dây (WLAN) hoặc cũng có thể mạng LAN ảo (VLAN). Chúng sử dụng một trong hai cách sắp xếp kết nối phi tập trung là: Cấu trúc liên kết lưới toàn phần hoặc một phần.

Ưu, nhược điểm của ZigBee là gì?

Ưu điểm của ZigBee là gì?

• Cấu trúc mạng linh hoạt.
• Có tuổi thọ pin dài.
• Có mức tiêu thụ điện năng thấp, từ đó tiết kiệm điện.
• Dễ dàng cài đặt.
• ZigBee có thể được thực hiện dễ dàng.
• ZigBee hỗ trợ số lượng lớn các nút tức là khoảng 65000 nút.
• ZigBee có một chi phí rất thấp.
• Có tính bảo mật cao.
• Thiết lập mạng vô cùng đơn giản và dễ dàng.

Nhược điểm của ZigBee là gì?

• Zigbee có tốc độ truyền tải thấp.
• Thay thế bằng các thiết bị phù hợp với zigbee có thể gây tốn kém về chi phí.
• Không có nhiều thiết bị cuối có sẵn.
• Do có phạm vi phủ sóng ngắn nên ZigBee không thể được sử dụng như một hệ thống liên lạc không dây ngoài trời.
• ZigBee không an toàn như hệ thống bảo mật dựa trên wi fi.

Khả năng truyền tín hiệu của ZigBee

Với công nghệ Zigbee, tín hiệu có thể truyền xa một khoảng cách tối đa là 75m. Ngoài ra chúng còn có khả năng phát xa hơn rất nhiều từ các nút phát khác trong cùng hệ thống. Dữ liệu sẽ được truyền theo gói, mỗi gói tối đa là 128 bytes. ZigBee sẽ cho phép tải xuống tối đa 104 bytes. ZigBee hỗ trợ địa chỉ 64bit cũng như địa chỉ ngắn 16bit.

Các dải tầng sóng hoạt động của Zigbee

Zigbee hoạt động ở một trong ba tầng sóng là:

• Dải 868 MHz dành cho khu vực Châu Âu và Nhật: Trong dải này chỉ có 1 kênh là kênh số 0. Đối với dài này, tốc độ truyền khá thấp chỉ khoảng 20kb/s.
• Dải 915MHz dành cho khu vực Bắc Mỹ: Có 10 kênh tín hiệu với dải từ 1-10 hoạt động trong dải này và có tốc độ khoảng 40kb/s.
• Dải 2.4GHz ở các nước còn lại: Trong dải này có tới 16 kênh tín hiệu từ 11-26. Tốc độ truyền tải rất cao lên tới 250kb/s.

Một số mô hình mạng Zigbee phổ biến

Có 3 mô hình mạng Zigbee phổ biến hiện nay là: Dạng hình sao, dạng hình lưới và dạng hình cây.

• Dạng hình sao (Star network): Ở vị trí trung tâm, những nút con sẽ liên kết với nút chủ.
• Dạng hình lưới (Mesh network): Mạng này có độ tin cậy cao. Mỗi nút trong mạng lưới đều có khả năng cao liên kết được với các nút khác. Chúng cho phép tín hiệu truyền liên tục trong mạng và bền vững.
• Dạng hình cây (Cluster network): Là một bản mở rộng của hình lưới, có thể phủ sóng và mở rộng cao hơn.

Cấu trúc của Zigbee là gì?

• Tầng vật lý: Cung cấp 2 dịch vụ chính là quản lý và dịch vụ dữ liệu (PHY). Nhiệm vụ chính của tầng này là kích hoạt/giảm kích hoạt các bộ phận nhận sóng, chọn kênh, phát hiện năng lượng, thu và phát gói dữ liệu trong môi trường truyền, giải phóng kênh truyền.
• Tầng MAC: Tầng này cung cấp dịch vụ dữ liệu và dịch vụ MAC. Nhiệm vụ của tầng này là điều khiển các truy cập về kênh, giải phóng kết nối.
• Tầng mạng: Tầng này cũng cung cấp 2 dịch vụ là mạng và bảo mật.
• Tầng ứng dụng – APS: Nhiệm vụ chính của tầng này là giúp dò tìm các nốt trong vùng phủ sóng, duy trì, truyền tải và kết nối thông tin giữa các nốt mạng.
• Tầng đối tượng thiết bị – ZDO: Tầng này có trách nhiệm quản lý các thiết bị, định hình tầng hỗ trợ ứng dụng và tầng mạng. Từ đó cho phép thiết bị tìm kiếm, quản lý các yêu cầu và xác định những trạng thái của thiết bị.
• Tầng các đối tượng ứng dụng người dùng – APO: Đây là tầng mà bạn sẽ được tiếp xúc với các thiết bị và thêm thiết bị vào mạng nếu cần.

Các thành phần trong mạng ZigBee

• Zigbee Coordinator (ZC): Mỗi mạng chỉ có duy nhất một ZC và đây cũng là thiết bị duy nhất “nói chuyện” được với các mạng khác. Thiết bị này có vai trò vô cùng quan trọng bởi chúng quyết định đến kết cấu mạng, quy định cách đánh địa chỉ và lưu trữ bảng địa chỉ.
• Zigbee Router (ZR): Thiết bị này có nhiệm vụ chính là định tuyến trung gian trong việc truyền dữ liệu.
• Zigbee End Device (ZED): ZED có nhiệm vụ đọc thông tin từ các thành phần vật lý. Thiết bị này thường ở trạng thái nghỉ. Và chúng chỉ làm việc khi cần chuyển hoặc nhận bất kỳ một thông điệp nào đó.

Liên minh Zigbee là gì?

Mục đích hoạt động của liên minh Zigbee là giúp đơn giản hóa việc tích hợp sản phẩm không dây. Từ đó giúp các nhà sản xuất giới thiệu điều khiển không dây tiết kiệm năng lượng vào sản phẩm của họ nhanh và tiết kiệm chi phí hơn. Các thành viên của Liên minh sẽ tạo ra các tiêu chuẩn cung cấp giao tiếp không dây một cách đáng tin cậy, an toàn, có mức tiêu thụ điện năng thấp và dễ dàng sử dụng. Các thành viên của liên minh sẽ sử dụng quy trình phát triển tiêu chuẩn mở để hướng dẫn công việc của họ. Liên minh được tổ chức bởi các ủy ban, các nhóm làm việc, nhóm nghiên cứu, các lực lượng đặc nhiệm và những nhóm lợi ích đặc biệt.

Ai là người sử dụng Zigbee?

Hiện nay Zigbee đã được rất nhiều công ty truyền hình cáp và viễn thông sử dụng. Ngoài ra các nhà cung cấp những sản phẩm chiếu sáng kết nối cho gia đình và doanh nghiệp cũng khá ưa chuộng Zigbee. Bên cạnh đó thì các công ty tiện ích cũng có thể sử dụng Zigbee trong đồng hồ thông minh của mình để thuận lợi cho việc theo dõi, kiểm soát, thông báo và tự động hóa hoạt động cung cấp và sử dụng năng lượng và nước.

Sự phát triển của Zigbee

Trải qua gần 15 năm hình thành và phát triển, Zigbee Alliance đã giới thiệu nhiều thông số kỹ thuật và tiêu chuẩn ngành, chứng nhận hơn 2.200 loại sản phẩm và mở đường cho cái ngày nay được gọi là Internet of Things (IoT).

Vào tháng 10 năm 2002, Zigbee đã được thành lập để tạo ra các tiêu chuẩn toàn cầu nhằm kết nối nhiều loại thiết bị nhất vào các mạng điều khiển và cảm biến không dây có chi phí, công suất thấp, dễ dàng sử dụng. Các sản phẩm dựa trên Zigbee lần đầu tiên được ra mắt vào năm 2006. Năm 2007, Zigbee đưa tiêu chuẩn tự động hóa gia đình của mình ra thị trường. Đây là cơ sở cho cái mà ngày nay được gọi là Thư viện cụm Zigbee. Thư viện này là lớp ứng dụng trung tâm của bước tiếp theo trong quá trình phát triển Zigbee: Dotdot.

Trên đây là toàn bộ thông tin về Zigbee là gì mà thietbikythuat muốn chia sẻ tới bạn đọc. Hy vọng bài viết mang tới cho bạn đọc nhiều kiến thức bổ ích về Zigbee!