Радиомодемы Xbee для сетей ZigBee — что это такое?

Содержание

• 1 ZigBee и другие сети
• 2 Из чего состоит ZigBee сеть
• 3 Радиомодемы XBee
• 4 Видео — Arduino и Xbee

XBee – это радиомодемы для сетей ZigBee, предназначенных для максимально защищенной передачи данных, с минимальным уровнем электропотребления и невысокой скоростью. Эти устройства применяют в различных системах автоматики, что очень востребовано в «умном доме», ведь позволяет не только управлять удаленными устройствами, но и организовывать целые сети, регулирующие работу множества устройств.

ZigBee и другие сети

В отличие от Wi-Fi, Bluetooth и проводных сетей, предназначенных для передачи больших объемов информации и полностью отсутствующим шифрованием, сети ZigBee обеспечивают в десятки раз большую надежность.

• Во-первых, они поддерживают достаточно серьезное шифрование.
• Во-вторых, структура ZigBee сетей позволяет автоматически налаживать обходные пути, если нарушена прямая связь между устройствами. К примеру, сеть состоит из 20 различных устройств, связанных между собой, среди которых есть блок управления автоматическими гаражными воротами и механизм, открывающий и закрывающий их.

Если, по каким-то причинам, будет нарушена связь между исполнительным устройством и блоком управления, то сеть обеспечит двухстороннюю передачу сигналов через другие устройства. Благодаря такой архитектуре, сети ZigBee отличаются высочайшей надежностью, что очень важно для систем управления умного дома.

Из чего состоит ZigBee сеть

ZigBee  сеть состоит из различных комбинаций следующих элементов:

• маршрутизаторов;
• координаторов;
• конечных устройств.

Координатор выполняет функции управляющего центра, определяет настройки работы и безопасности, подключает и отсоединяет конечные устройства. Маршрутизатор определяет порядок связи между устройствами (маршрут), устраняет повреждения сети, создавая новые направления, управляет работой конечных устройств. В качестве конечных устройств могут использоваться компьютеры, отдельные датчики или исполнительные механизмы, а также целые автоматизированные системы.

Радиомодемы, подключенные к соответствующему адаптеру, могут выполнять функции как маршрутизаторов, так и координаторов. Кроме того, ZigBee устройства могут использоваться не в составе организованной сети, а по принципу «каждый с каждым». Такое подключение снижает быстродействие сети, но повышает надежность.

Еще одно назначение подобных сетей ­– максимальное энергосбережение. По сравнению с Wi-Fi, в рабочем режиме радиомодемы сетей ZigBee потребляют в десятки раз меньше электроэнергии, что очень важно для автономных устройств. Подключение к датчику движения Wi-Fi модема приведет к необходимости замены или зарядки аккумулятора один раз в 2–3 дня.

Подключение этого датчика к сети ZigBee позволит увеличить срок работы до замены аккумулятора до 5–10 дней. Такая разница в энергопотреблении возникает из-за различных скоростей передачи информации (до 250 кбит/c). Ведь чем выше скорость передачи, тем больше энергопотребление и ниже надежность. Кроме того, переход от спящего к рабочему состоянию для ZigBee устройств составляет десятки миллисекунд. В Bluetooth и Wi-Fi сетях время на такой переход исчисляется сотнями миллисекунд, а иногда и секундами.

Радиомодемы XBee

Изначально радиомодемы под маркой XBee производила компания Maxstream (первое поколение), затем их производством занялась фирма Digi International. В 2015­–2015 году их производством занялось еще несколько компаний. Продукция разных поколений несовместима между собой, потому что выпускалась под стандарты ZigBee, существующие на тот момент. Стандарты каждые 2–3 года менялись, поэтому производители также меняли и свои устройства. Однако эти изменения не касались технических характеристик, таких как мощность сигнала, энергопотребление и так далее.

Вот технические характеристики радиомодемов XBee и XBee pro:

Технические характеристики XBee XBee pro

Ток, потребляемый в спящем режиме < 10 мкA < 10 мкA

Ток, потребляемый в режиме активного приема 50 мА 55 мА

Ток, потребляемый в режиме активной передачи 45 мА 215 мА

Мощность сигнала 1 мВт (0 dBm) 100 мВт (20 dBm)

Дальность связи в помещении или городе 30 метров 100 метров

Дальность связи на открытом пространстве 100 метров 1500 метров

Напряжение питания 3.3 В 3.3 В

Размеры 2,438 см х 2,761см 2,438 см х 3,294 см

Стоимость радиомодемов зависит от модификации и составляет 500–3000 рублей для XBee и 2,5–5 тысяч рублей для XBee pro. Для интеграции радиомодемов в единую сеть, вам потребуются знания в программировании и Arduino, электронике и других областях. Если вы не обладаете такими знаниями, пригласите специалиста, который поможет выбрать наиболее оптимальный тип сети и наладит ее работу.

Видео — Arduino и Xbee