Zigbee
Zigbee ist ein drahtloser Kommunikationsprotokoll, der für das Erstellen von Netzwerken für Geräte mit geringem Energieverbrauch konzipiert wurde. Er wurde entwickelt, um einfache und zuverlässige Kommunikation zwischen verschiedenen Arten von Geräten in Smart Homes und im Internet der Dinge (IoT) zu ermöglichen.
Die Hauptmerkmale des Zigbee-Protokolls umfassen:
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Geringer Energieverbrauch: Zigbee ist so konzipiert, dass er einen geringen Energieverbrauch aufweist, was eine lange Batterielebensdauer in drahtlosen Geräten ermöglicht.
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Zuverlässige Kommunikation: Das Zigbee-Protokoll nutzt eine Netzwerk-Routing-Technik, was bedeutet, dass Geräte über andere Geräte in der Netzwerk miteinander kommunizieren können, was Zuverlässigkeit und Reichweite des Signals gewährleistet.
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Kleine Datenpakete: Zigbee nutzt kleine Datenpakete, was den Energieverbrauch reduziert und eine effiziente Kommunikation ermöglicht.
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Sicherheit: Das Zigbee-Protokoll beinhaltet Funktionen für sichere Kommunikation, wie Verschlüsselung und Authentifizierung, was das Risiko unerlaubten Zugriffs auf Netzwerke verringert.
Zigbee wird genutzt, um verschiedene Geräte in Smart Homes wie intelligente Beleuchtung, Thermostate, Schlösser, Sensoren, Steckdosen und andere IoT-Geräte zu verbinden. Dieses Protokoll bietet eine zuverlässige und effiziente Methode, um verschiedene Geräte zu integrieren und ermöglicht es ihnen, miteinander und mit einem zentralen Steuersystem zu kommunizieren.
Allianz ZigBee wurde im Jahr 2002 gegründet. Es ist eine Gruppe von Unternehmen, die für die Entwicklung und Einführung des Standards auf dem Markt verantwortlich ist.
Der Name ZigBee ist eine registrierte Marke und stellt keinen einzigen technischen Standard dar, sondern Applikationsprofile. Die Allianz veröffentlicht diese Applikationsprofile, die Herstellern und Händlern ermöglichen, Produkte zu entwickeln, die miteinander kommunizieren können.
Allianz ist aufgrund ihres Erfolgs gewachsen und hat derzeit mehr als 500 Mitglieder, darunter die bekanntesten wie Philips, Ikea, Legrand, Amazon und Samsung SmartThings.
ZigBee als Standard basiert auf der IEEE 802.15.4 Funk-Spezifikation und arbeitet auf nicht lizenzierten Funkwellen, einschließlich 2,4GHz, 900MHz und 868MHz. Die 802.15.4-Spezifikation wurde durch die Ratifizierung durch das Institute of Electrical and Electronics Engineers (IEEE – Institute of Electrical and Electronics Engineers) seit dem Jahr 2003.
Die 802.15.4-Spezifikation basiert auf Funkpaketen, die für Geräte mit geringen Herstellungskosten und Batteriebetrieb konzipiert sind. Die Technologie ermöglicht es Geräten, in verschiedenen Netzwerk-Topologien zu kommunizieren, wobei die Batterielebensdauer bis zu mehrere Jahre betragen kann.
ZigBee wurde also entwickelt, um Netzwerke mit energiearmen Geräten für Zwecke wie die Automatisierung von Haushalten, die Erfassung von Gesundheitsdaten und andere kleine Projekte, die drahtlose Verbindungen erfordern, zu erstellen. Es handelt sich um ein drahtloses ad-hoc-Netzwerk mit geringem Stromverbrauch, geringer Datenübertragungsrate und Reichweitenbegrenzung (geeignet für private Zwecke).
Die ZigBee-Technologie soll einfacher und günstiger sein als andere drahtlose persönliche Netzwerke (WPAN – wireless personal area network), wie z. B. Bluetooth, oder allgemeinere drahtlose Netzwerke, wie Wi-Fi. Typische Anwendungsbereiche sind drahtlose Lichtschalter, Energieverbrauchsmesser und -überwachung, Heizungssteuersysteme und andere Verbraucher- und Industrieausrüstungen, die drahtlose Datenübertragung mit geringer Reichweite erfordern.
Sein geringer Energieverbrauch begrenzt die direkten Übertragungsstrecken auf 10 bis 100 Meter, abhängig von der Leistung und den Eigenschaften der Umgebung. Wie jede drahtlose Technologie, ist es nicht egal, ob Funkwellen durch offenes Gelände (wo die Reichweite bis zu 100–150 m betragen kann) oder innerhalb eines Gebäudes (mit einer Reichweite von 10 bis 35 m) durchlaufen.
Geräte mit dieser Technologie können jedoch Daten auch über größere Distanzen übertragen, indem sie ankommende Daten in Form von Datenpaketen weiterleiten. Dies wird als Mesh Networking bezeichnet und hat für die Heimautomatisierung eine viel größere Bedeutung als z. B. die Technologie Bluetooth, bei der Daten ausschließlich zwischen Endgeräten auf der Grundlage von Punkt-zu-Punkt-Verbindungen (point-to-point) übertragen werden.
ZigBee-Netzwerke sind mit 128-Bit symmetrischen Verschlüsselungsschlüsseln gesichert und haben eine definierte Geschwindigkeit von bis zu 250 kbit/s, die sich am besten für die Übertragung von Sensordaten, Schaltern, Schlössern und anderen kleinen Geräten eignet.