ZigBee - альтернатива кабелям и Wi-Fi

zigbe_zigbee.jpgОт дистанционного управления к системам управления зданиями: беспроводная технология с низким энергопотреблением потихоньку выходит на профессиональный АВ-рынок. InAVate изучил потенциал технологии ZigBee в качестве альтернативы кабелям и Wi-Fi.

Так уж принято в развитых странах, что внедрением любой новой технологии в жизнь занимается созданная заинтересованными сторонами организация, а методом внедрения является разработка соответствующих стандартов. Ситуацией с протоколом беспроводной передачи данных ZigBee аналогична. Его владелец, ZigBee Aliance, за семь лет существования умудрился открыть соответствующему оборудованию доступ на девять (!) вертикальных рынков, среди которых автоматизация зданий, ПДУ для бытовой техники, управление энергопотреблением, персональные медицинские приборы, автоматизация квартир, компьютерные манипуляторы, приборы освещения, услуги для розничной торговли и телекоммуникационные сервисы.

Если в двух словах объяснить, зачем ZigBee нужен профессиональной АВ-индустрии, то этими словами будут «малое энергопотребление». Данная беспроводная технология задумывалась настолько эффективной, чтобы (как минимум в теории) заряда батарейки в ZigBee-устройствах дистанционного управления хватало на весь срок их эксплуатации. Кроме того, ZigBee изначально был сфокусирован на системах управления зданиями, которые в последние годы в сферу своих интересов включили многие производители и АВ-интеграторы. Несмотря на сравнительную новизну технологии, ZigBee уже успел завоевать известность.

«К нам поступает множество запросов от компаний, которые бы хотели пройти LEED-сертификацию», — говорит Марк Гразье (Mark Grazier), работающий в компании Texas Instruments на должности руководителя программы беспроводных сенсорных сетей и международной сети сторонних разработчиков.

Г-н Гразье часто участвует в выставках, посвященных системам отопления и вентиляции, освещения и автоматизации зданий. И раньше посетители часто спрашивали его, что из себя представляет ZigBee. «А теперь все
интересуются, где можно приобрести оборудование на основе ZigBee, — смеётся он. — Таким образом, мы наблюдаем переход из фазы оценки в фазу внедрения».

В настоящее время на рынке доступно более пятисот моделей оборудования на основе ZigBee, поэтому те АВ-интеграторы, которые ещё не работали с этой технологией, вскоре могут с ней столкнуться. Большая часть оборудования на основе ZigBee предназначена для «жилого сектора», но это не значит, что АВ-профессионалы должны обходить их своим вниманием. И для этого есть сразу две причины. Во-первых, потребительский рынок крупнее профессионального, а повышение объемов производства позволит удешевить чипсеты ZigBee. А дешевизна аппаратного обеспечения повышает шансы ZigBee на применение в большем числе инсталляций.
Во-вторых, многие продукты, изначально разработанные для потребительского рынка, можно использовать и в коммерческих инсталляциях. Один из примеров — стандарт ZigBee Light Link для объединения в сеть светодиодных приборов освещения. Находящие на определенном расстоянии друг от друга Light Link устройства — лампы и выключатели — способны образовывать пары (примерно как мобильный телефон и Bluetooth-гарнитура), при этом ведущее устройство может отслеживать сразу с несколько подключений одновременно.

«Стандарт Light Link был изначально нацелен на потребительский рынок: он не требует специальных шлюзов или профессиональной инсталляции, — объясняет Марк Гразье. — Но профессиональные инсталляторы, безусловно, должны о нём знать».

Помимо объединения приборов освещения в сеть, Light Link обеспечивает ещё и функцию диммирования (через сенсорные панели управления), которая может оказаться исключительно полезной для коммерческих инсталляций.

«Ещё одна интересная возможность этого стандарта — компенсация физического старения светодиодов — продолжает Гразье. — Есть специальная таблица износа, так что можно взять значение, ожидаемое после двух-трёх
лет работы, и вернуть лампе яркость, идентичную новой». Light Link и другие связанные с ZigBee технологии прекрасно подходят для элитного жилья, культовых сооружений и коммерческих зданий с высококлассной отделкой. Прокладка кабелей в таких местах обычно стоит очень дорого. «Ребята, которые занимаются строительной автоматизацией, применяют ZigBee там, где прокладка кабелей будет стоить безумных денег, или где слишком сложно сверлить кирпичную кладку или бетон», — говорит Гразье.

Независимо от того, что послужило причиной использования ZigBee — дорогостоящие отделочные работы, трудности с прокладкой кабелей или просто стремление завершить все работы, затратив минимальное количество человеко-часов — перспективы снижения себестоимости работ способствуют активному продвижению ZigBee на потребительском и профессиональном рынках.

Провайдеры кабельного ТВ, энергосбытовые и телеком-компании тоже смотрят на ZigBee, как на инструмент продажи дополнительных услуг. И, между прочим, если эта стратегия сработает, то они станут конкурентами — или субподрядчиками — компаний-интеграторов, чьи интересы распространяются на такие рынки, как системы безопасности. К примеру, голландская компания GreenPeak Technologies (образована в 2007 г. слиянием Xanadu Wireless и Ubiwave) вместе с провайдерами широкополосного Интернета и кабельного ТВ разрабатывает «домашний» гаджет, где потенциал ZigBee используется для управления энергопотреблением, оказания медицинской помощи на дому и обеспечения безопасности жилища. «У операторов появился мотив для организации «второй домашней сети», — говорит Цис Линкс (Cees Links), генеральный директор компании GreenPeak и по совместительству ответственный за маркетинг в ZigBee-альянсе. — Наш «домашний гаджет» будет не только распределять контент через Wi-Fi, но и поддерживать вторую управляющую сеть для других, новых домашних сервисов».

Низкая цена и низкое энергопотребление

Технология ZigBee разрабатывалась для применений в небольшом радиусе  действия: около ста метров на частоте 2,4 ГГц. Правда, есть некоторые ZigBee-устройства, которые используют диапазон 800…900 МГц, и их радиус действия составляет до трехсот метров. Частота 2,4 ГГц одновременно является стандартом для Wi-Fi и Bluetooth. На первый взгляд, эти две технологии покрывают все области применения, на которые претендует ZigBee. Однако сторонники новой технологии заявляют, что они вполне могут сосуществовать. К примеру, Wi-Fi можно использовать для ширококанальных приложений, таких как видео, а Bluetooth всё так же будет обслуживать низкоскоростной трафик на небольших расстояниях. ZigBee же сфокусируется на низкоскоростных, но по большей части энергозатратных применениях, таких как датчики в помещениях.

Наконец, есть мнение, что все три технологии могут не просто сосуществовать, но и взаимодействовать. Например, ZigBee-сеть может отслеживать «потерянные» сетью Wi-Fi пакеты данных. Но в любом случае ZigBee
требует от интеграторов понимания хотя бы базовых принципов функционирования беспроводных сетей.

С точки зрения себестоимости
С точки зрения чипсета — а именно на это смотрят производители, принимая решение о внедрении технологии — ZigBee вполне конкурентоспособен: его стоимость на четверть или даже вдвое дешевле, чем Wi-Fi. Некоторые производители профессионального АВ-оборудования предпочитают ZigBee из-за того, что этот протокол позволяет им строить стандартизованные многосвязные (сотовые) сети. «Мы рассматривали множество проприетарных беспроводных технологий, но в итоге пришли к выводу, что работать с ними бессмысленно, — говорит директор компании AMX по интегрированным решениям в строительстве Майкл Картер (Michael Carter) — А в ZigBee уже есть полностью готовая технология многосвязных сетей, так что не требуется искать какие-то «ходы» для расширения зоны покрытия».

Многосвязные сети — крайне интересная технология для использования в системах управления зданиями и других сферах профессиональной АВ-индустрии с применением множества объединенных в сеть устройств. Ёмкость ZigBee очень высока, протокол позволяет создавать сети, объединяющие тысячи узлов. При этом в ZigBee реализована возможность высокоуровневого шифрования, что делает сети на основе этого протокола труднодоступными для «считывания» данных и защищёнными от интерференции с другими беспроводными сетями.

Одно из конкурентных преимуществ ZigBee — низкое энергопотребление, что делает эту технологию очень перспективной для пультов дистанционного управления и прочих переносных устройств, элементы питания которых
зачастую «садятся» быстрее, чем их заменяют или ставят на зарядку.

«Наша задача — создать конечные и центральные сетевые узлы, заряд элемента питания которых превышал бы срок их эксплуатации при круглосуточной работе в сети, — говорит г-н Линкс из компании GreenPeak. — Достижение этой цели зависит от сценариев использования конкретного устройства, определяемых длинной его циклов сна и бодрствования».

Таким образом, и для производителей, и программистов, и для интеграторов задача по увеличению времени жизни элементов питания означает поиск идеального баланса между этими циклами. В используемых сейчас датчиках температуры, света и влажности при ежеминутном запросе информации три батарейки типа AA держатся около трех месяцев. Если интервал запроса увеличить до пяти минут, мы получим около 15 месяцев, а при пятнадцатиминутном интервале — то почти четыре года.

В системах отслеживания и контроля энергопотребления, температурных изменений и эффективности освещения опрос датчиков раз в пятнадцать минут даёт слишком низкую для этих целей детализацию. То что нужно — один запрос раз в пять минут (идеально — каждую минуту). Не стоит забывать, что циклы сна и бодрствования в типичных системах кондиционирования и отопления проходят относительно быстро. По нашему скромному мнению, рассуждения экспертов о ресурсах элементов питания несколько спекулятивны, но такое происходит не только с ZigBee.

Полная совместимость — пока только мечты

Номинально ZigBee является стандартом. В теории это должно означать его поддержку множеством различных производителей. Но на практике всё не столь радужно. Основная проблема заключается в том, что многие производители, чтобы обособить свои продукты, ставят фирменные (запатентованные) технологии выше стандартов. Консорциум ZigBee Alliance запустил программу сертификации, в рамках которой продукция различных производителей проверяется на совместимость. Прошедшие эту проверку имеют право разместить на корпусе соответствующий логотип. Однако можно и воздержаться от участия в сертификации, не теряя при этом права выпускать ZigBee-оборудование. Однако важно, чтобы АВ-инсталляторы, выбирая оборудование, обращали внимание на логотип ZigBee-сертификата.

Не все части ZigBee-сетей стандартизированы одинаково

Стандартного интерфейса «шлюз-компьютер» не существует, что вынуждает разработчиков ПО создавать интерфейсы под каждого производителя. Некоторые производители используют отсутствие стандарта, чтобы вынудить клиентов к лояльности. Они также препятствуют написанию другими компаниями конкурирующего ПО, способного использовать их шлюзы. Задача обеспечения совместимости между разными устройствами ставится перед любой технологией (наш журнал постоянно публикует материалы по этой теме). Но в случае с ZigBee это тем более важно, так как изначально одним из ключевых преимуществ этой технологии объявлялась перспектива высокой совместимости.

Нельзя сказать, чтобы это было действительно так. Не то чтобы технология ZigBee совсем не обеспечивала совместимость, но большинство производителей уже реализовало её по-своему. AMX — одна из таких компаний. По словам Майкла Картера, произошло это из-за того, что стандарт не предоставлял возможностей для реализации всех функций, которые компания хотела бы видеть в своей продукции. Поэтому пришлось несколько отойти от стандарта.

Путаницы добавляет тот факт, что внутри самого стандарта ZigBee есть «профили», заточенные под различные области применения (см. начало статьи), и каждый из них определяет «должностные обязанности», предназначенные только для одной из них. Большинство выпускаемых сегодня ZigBee-устройств полностью совместимы только по профилям автоматизации зданий (Home Automation) и управления энергопотреблением (Smart Energy, большинство имеющихся на западном рынке датчиков и счётчиков используют технологию ZigBee). В остальном совместимость — чисто теоретическая. При этом, насколько известно редакции InAVate, специальных «аудиовизуальных» профилей для ещё не создано, хотя для широкого применения ZigBee в АВ-индустрии его обязательно нужно разработать.

Между тем, руководство ZigBee Alliance признает, что уровень совместимости далек от того, каким его хотело бы видеть большинство интеграторов и клиентов. «За последние несколько лет были сделаны важные шаги по обеспечению совместимости, — говорит Цис Линкс из маркетингового департамента ZigBee Alliance. — На сегодняшний день уже более пятисот ZigBee-приборов по результатам тестов признаны полностью совместимыми. И в то же время, я бы сказал, что мы находимся там же, где когда-то Wi-Fi, когда «Wi-Fi от Apple» был несовместим с «Wi-Fi’ем от IBM». Нам всё ещё есть, над чем поработать».

 
< Пред.   След. >

inavate-twitter_50.jpg twitter_50.jpg facebook_50_2.jpg

   
 

Advertisement
Advertisement
64132-001_pls_banner_versand_120x240_ru.gif
Яндекс.Метрика