Nekdo je opazil tržno nišo, zato so se na trgu pojavili različni »univerzalni« upravljalniki, ki omogočajo upravljanje več naprav zabavne elektronike (npr. TV, videorekorder, DVD ...). Še vedno pa so nam ostali upravljalniki za druge vrste naprav, kot so klimatske naprave ali sistem za odpiranje/zapiranje različnih vrat. To, da za novo napravo potrebujemo nov daljinec, pa niti ni najhuje. Poleg priklopa na omrežno napetost moramo novi napravi pogosto zagotoviti po možnosti še povezavo na drug konec hiše (npr. termostat).
Potreba po poenotenju komuniciranja različnih vrst naprav je prinesla različne možnosti.
STANDARD ZA OSEBNA BREZŽIČNA OMREŽJA
Ena od teh je ZigBee (www.zigbee.org/), ki omogoča vzpostavitev osebnih brezžičnih omrežij WPAN (Wireless Personal Area Networks), ki delujejo pri frekvencah 868 MHz, 902–928 (915) MHz in 2,4 GHz. Ideja snovalcev je bila zagotovitev okolja in možnosti za tehnične rešitve, ki jih dostopne tehnologije niso omogočale, so bile bistveno dražje ali pa je bila njihova uporaba bistveno kompleksnejša.
ZigBee temelji na standardu 802.15 inštituta IEEE (Institute of Electrical and Electronics Engineers – www.ieee.org). Njegovo primarno mesto naj bi bilo področje avtomatizacije v domačih, poslovnih in industrijska okoljih, kjer uporabljamo kontrolne vmesnike in različne tipe senzorjev. Značilnost omenjenih naprav je, da ne potrebujejo visokih prenosnih hitrosti, običajno delujejo pri nizkih nivojih izhodne moči, večino časa pa so neaktivne. Tako imenovani duty cycle se giblje okrog 0,1 odstotka ali celo nižje. Vsa navedena dejstva omogočajo nizko porabo energije, ki odpira možnost dolgotrajnega napajanja iz baterije.
Iz navedenega je verjetno tudi jasno, da z ZegBeejem ne bomo podirali hitrostnih rekordov. Naprave ZigBee lahko komunicirajo s hitrostjo do 250 Kb/s, tipični nivoji signalov pa so do 0 dBm (oziroma 1 mW). Tudi zato se lahko pri delovanja na področju 2,4 GHz in majhne razdalje do wi-fi naprave pojavijo motnje. V zaprtih prostorih je tipičen domet od 10 do 50 m, v odprtih pa lahko v optimalnih razmerah dosežemo domet do razdalje 100 m.
ŠIROKE MOŽNOSTI UPORABE
Standard ZigBee definira celoten protokolni sklad za brezžične aplikacije. Na najnižjem nivoju je zagotovljena združljivost z 802.15.4. Nad njim je definiran omrežni nivo, ki skrbi za naslavljanje in usmerjanje. Sledi aplikacijski nivo, ki zagotavlja druge funkcionalnosti.
Omrežje ZigBee lahko gradimo postopno, saj se brez večjih težav znajde v različnih vrstah topologij, pa naj bo to komunikacija med točkami (peer-to-peer), povezava v obliki zvezde ali v mešanem okolju. Posamezno omrežje ima lahko do 255 naprav. Če se vam zdi to število preveliko, se moramo zavedati, da ponuja ZigBee široke možnosti uporabe. Med njimi so sistemi prezračevanja, ogrevanje objektov, varnostni sistemi (npr. vlom, požar, izlitje vode), nadzor nad svetili, dostop do naprav STB (set-top box), nadzor pristopa do prostorov, samodejno odčitavanje različnih parametrov ...
Pri taki širini mogočih aplikacij je jasno, da je treba zagotoviti sobivanje izdelkov različnih proizvajalcev. Souporabnost (interoperabilnost) in funkcionalnost se na ravni sklada zagotavlja s pravili oziroma skladovnimi profili (npr. izbira načina naslavljanja). Podobno zagotavljamo souporabnost na ravni aplikacij prek aplikacijskih profilov. Natančnejši pogled v aplikativni nivo nam pokaže, da najdemo v njem prostor tudi za podatke, ki jih določen proizvajalec ne žel deliti z drugimi (private application profiles). Pri uporabi teh pa izdelki različnih proizvajalcev ne bodo več združljivi. Razvoj ZigBeeja se v zadnjih letih širi tudi na druga področja (npr. senzorjev WSA, telekomunikacij TA ...).
IZ LETA V LETO ZMOGLJIVEJŠI
Različica ZigBee 1.0 sega v december leta 2004. Vključevala je profil HCL (Home Control Lighting). Sledil je ZigBee 1.1, ki se je razdelil na dve smeri. Preprostejši ZigBee je namenjen manjšim in manj zahtevnim okoljem, ZigBee Pro pa se usmerja na večja in zahtevnejša okolja. Bistvene razlike med obema se kažejo v skalabilnosti sistemov, uporabi in robustnosti varnostnih mehanizmov. Določene naprednejše funkcionalnosti ima le ZigBee Pro (npr. podporo multicastu). Z različico ZigBee 1.1 so prišli tudi novi profili. Profil HA (Home Automation) je nadomestil in razširil HCL. Namenjen je uporabi v domačem okolju (npr. stikala, termostati). Profil CBA (Commercial Building Automation) je namenjen večjim poslovnim sistemom in je del različice ZigBee Pro. Področju industrijske rabe je namenjen IPM (Industrial Plant Monitoring). Namesto različice pogosto navajamo tudi letnico (npr. ZigBee 2004, ZigBee 2006 …). Ker običajno nihče ne gradi celotnega omrežja krati (izjeme so novogradnje), je treba zagotoviti ustrezno združljivost za nazaj. ZigBee 2007 napravo lahko brez težav uporabimo v omrežju z ZigBee 2006.
ZA HIŠO PRIHODNOSTI
V omrežju ZigBee najdemo tri vrste naprav. Najpomembnejši je koordinator (ZC – ZigBee coordinator ), ki je le eden v vsakem omrežju. Povezuje se lahko z drugimi koordinatorji. Ker ima nadzor nad omrežjem, potrebuje največ sistemskih sredstev (pomnilnik, procesorska moč). Drug tip elementov so naprave v vlogi usmerjevalnikov (ZR – ZigBee router), ki poleg osnovne funkcionalnosti skrbijo za izmenjavo podatkov z drugimi napravami. Delujejo lahko v vlogi »koncentratorjev« omrežja ali končnih naprav. V zadnji skupini so končne naprave (ZED – ZigBee end device), ki so najpreprostejše. Njihova »inteligenca« je minimalna, saj se od njih pričakuje le, da bodo lahko komunicirale s koordinatorjem oziroma z usmerjevalniki. Od njih se ne pričakuje, da bodo sprejemale podatke od drugih končnih naprav. Zaradi tega so lahko večji čas v stanju mirovanja in varčujejo z energijo (glej okvir). Dosegljivi morajo biti le v času, ko usmerjevalniki preverjajo njihovo prisotnost v omrežju, v vmesnem času pa lahko varčujejo z energijo. Časi (minimalni in maksimalni) se razlikujejo glede na hitrost prenosa podatkov. Pri 250 Kb/s se lahko gibljejo med 15 milisekundami in 250 sekundami, z znižanjem hitrosti pa se ta čas podaljšuje. Tako se gibljejo časi pri hitrosti 40 Kb/s med 48 milisekundami in dobrimi 786 sekundami.
Stopnja avtomatizacije bo v naslednjih letih tudi v naših domovih verjetno večja, kot je danes. Svoje bodo gotovo prispevale povečane cene energentov in osveščanje uporabnikov, ki počasi spreminjajo navade. Včasih lahko določene posege izvedemo le v fazi izgradnje, v pozneje pa jih je bistveno težje ali dražje izvesti. Prav tu pa je prednost ZigBeeja, saj omogoča izgradnjo sistema tudi v poznejših fazah.
Ste vedeli?
• Ime ZigBee prihaja iz vzorca gibanja čebel, ki si med seboj prenašajo informacije, medtem ko nabirajo cvetni prah. Na podlagi cikcak gibanja si sporočajo informacije o položaju »dobre paše«.
• ZigBee Alliance je neprofitno združenje vodilnih proizvajalcev. Namen združenja je definiranje odprtih specifikacij , ki omogočajo souporabnosts izdelkov na podlagi standarda IEEE 802.15.4.
• ZigBee je skalabilen. Vsako omrežje ZigBee potrebuje koordinatorja. Posamezen koordinator lahko skrbi za 65.535 udeležencev vozlišč, več koordinatorjev lahko povežemo tudi med seboj in zgradimo še večja omrežja. Kot varnostni mehanizem uporablja ZigBee 128-bitno šifriranje AES.
• Življenjska doba baterij je odvisna od različnih dejavnikov, kot so kapaciteta, vrsta baterije, pogostost uporabe in poraba vezja, na katerega je priključena. Za današnje naprave ZigBee se predvideva, da bo izbrano baterijsko napajanje zadoščalo za obdobje od nekaj mesecev do nekaj (5 do 10) let.
• ZigBee ni prvi poskus standarda za domačo avtomatizacijo. Znani so primeri iz preteklosti, na primer še vedno aktualni X-10, katerega začetki segajo že v konec sedemdesetih let (1978).
