Zigbee Direct — новая жизнь знаменитого протокола

Беспроводное управление элементами освещения вот уже более 20 лет осуществляется при помощи специализированного протокола Zigbee. Сначала работа протокола поддерживалась, выходили всё более новые его варианты, однако в 2019 году компания, занимающаяся поддержкой и разработкой данного протокола, объявила, что переходит на новый стандарт – Matter. А слово Zigbee и вовсе пропало из названия. Естественно, многие решили, что данный протокол вообще больше не будет поддерживаться и развиваться. Но в этом году, внезапно, свет увидела новая версия протокола, которая при небольших дополнительных затратах добавить к уже имеющемуся функционалу пакет «Интернета вещей».

Зачем нужен протокол Zigbee и mesh-сети?

Обычно для решения задач беспроводного управления освещением (и другим функционалом «умного дома») используют нелицензируемый диапазон 2,4 ГГц. Его главный минус в том, что он создаёт высокий уровень помех. Внутри помещения радиосигнал и так сталкивается со множеством препятствий самого разного вида (некоторые из них вообще трудно учесть при организации сети), так что желательно с самого начала выбирать тот вариант беспроводной сети, который снизит вероятность возникновения помех. Решить проблему можно при помощи так называемых ячеистых сетей, узлы которых одновременно являются и приёмниками сигнала и его ретрансляторами.

Маршрутизированная система сама выбирает наиболее оптимальный маршрут для отправки сигнала. В вопросах управления освещением переменная величина времени задержки не будет столь серьёзной проблемой.

История разработки

Стоит отметить, что для создания протокола, работающего на принципе mesh-сетей, в 2002 году был создан целый альянс компаний, который получил название Zigbee Alliance. Первый образец разработки увидел свет в 2004 году (он получил название Zigbee 1.0).

По сути, Zigbee – это целая группа протоколов, которая охватывает уровни от канального до прикладного. И именно охват канальных уровней является главным преимуществом системы в случае с элементами освещения. Для таких систем скорость, не превышающая 250 Кбит/с, вполне подходит да и риск возникновения помех значительно снижается (а это крайне важно для системы освещения в доме, ведь светильники могут располагаться в труднодоступных для радиосигнала местах).

Обновлённая версия Zigbee

Долгое время от разработчиков Zigbee не было известий относительно их первоначального протокола. Многие считали, что Zigbee лишился поддержки, поскольку даже из названия альянса компаний-разработчиков его наименование исчезло. Однако вслед за ребрендингом альянса (теперь он называется Connectivity Standards Alliance) стало известно о выходе новой версии известного протокола.

Новая усовершенствованная разработка получила название Zigbee R23. Главным её преимуществом, относительно предыдущих версий, стала поддержка технологии Zigbee Direct. Суть её в том, что теперь пользователю не нужно устанавливать дополнительный шлюз, который бы соединял Интернет с беспроводной сетью нужного стандарта. То есть пользователю требовалась организация даже самой простейшей внутренней компьютерной сети дома (например, того же Wi-Fi роутера вместо Wi-Fi-точки доступа). Управление в таком случае осуществлялось через облачный сервис. Если доступ к Интернету по какой-то причине пропадал или вас отключали от облачного сервиса (например, из-за тех же санкций), то и управление «умным светом» сводилось к использованию лишь самых простейших функций из доступных.

Новейшая же система Zigbee Direct позволяет подключить к системе ваш смартфон или любое другое мобильное устройство и превратить его в один из узлов. Управление «умным светом» при этом будет осуществляться при помощи специального приложения. Теперь вам не нужно маршрутизаторы, облачные сервисы и другие промежуточные элементы для того, чтобы управлять светом в доме. Команды управления будут затрагивать все светильники в системе через ячеистую структуру.

Если же речь идёт об уже установленной системе «умного света», которая управляется на основе старых версий Zigbee, то вам следует добавить лишь одно новое устройство в систему, которое бы поддерживало обновлённую Zigbee Direct, чтобы получить доступ ко всему новому функционалу, предоставляемому разработчиками.

Варианты установки и доступные функции

В пакет Zigbee Direct входят следующие службы:

• Служба безопасности. Установка безопасного соединения по Bluetooth LE между ZVD и ZDD;
• Служба передачи обязанностей. Позволяет ZVD управлять лишь определёнными действиями ZDD;
• Прямое туннелирование. Даёт возможность ZVD отправлять и получать пакеты Zigbee в ZDD и наоборот.

Выход в открытый доступ Zigbee Direct решил ещё одну важную проблему. Система позволила обеспечить взаимодействие Zigbee и Bluetooth LE, которые обладают собственными системами аутентификации пользователей.

Установить соединение между ZVD и ZDD можно двумя способами:

• Open to be Provisioned. Открытый для подготовки способ, который позволяет настроить соединение ZDD с Zigbee через сервис Comission (служба передачи обязанностей). Вы можете настроить новый прибор, поддерживающий Zigbee Direct, прямо со своего смартфона.
• Open to Connect. Открытый для соединения способ, который предоставляет доступ авторизованных ZVD к сети Zigbee через прямое туннелирование. Можно управлять освещением и другими составляющими «умного дома» через приложение, установленное на смартфон. В этом случае вы также можете настроить прибор Zigbee Direct вручную.

Функционал Zigbee в России

К счастью, протокол Zigbee является изначально открытым, так что чипы для него изготавливаются практически везде (и в Китае в том числе). А это означает, что две крупнейшие IT-компании в России, до сих пор входящие в состав CSA, вполне могут заниматься поддержкой работы протокола на территории нашей страны. Облачные сервисы для использования новейшего протокола не требуются, что является ещё одним важным плюсом в условии санкций.

Однако важный нюанс состоит в том, что единственным производителем чипов, поддерживающих функционал Zigbee Direct, является американская корпорация Silicon Labs. А она пока никаких публичных заявлений относительно России и поставки оборудования на её территорию не делала. Так что проблемы могут возникнуть в любой момент в том случае, если на корпорацию нажмут американские власти и потребуют присоединиться к санкциям против России. Однако эксперты утверждают, что даже если это произойдёт, китайские производители вполне могут в короткие сроки освоить необходимые технологии и начать выпускать аналоги чипов, которые в свободном доступе будут предоставляться для российского рынка.