Wat is het Zigbee protocol?
Zigbee is van harte welkom in onze smart homes en we zien het daarom steeds vaker terugkomen. In tegenstelling tot WiFi is Zigbee een protocol dat specifiek is ontworpen voor laagvermogen draadloze toepassingen. Enkele voorbeelden zijn voor consumenten elektronica, industriële automatisering, medische apparatuur en natuurlijk …. domotica! Maar wat is het Zigbee protocol nou precies? En waarom kiest Ikea ervoor?
Eindapparaten
Net als WiFi werkt Zigbee in de 2.4 GHz radio range, maar dat betekend niet dat ze precies hetzelfde zijn. Verre van eigenlijk. Zigbee is een draadloos netwerk waar je twee verschillende soorten apparaten hebt. Namelijk een Zigbee coordinator (oftewel de hub) en een Zigbee eindapparaat. De eindapparaten werken doorgaans op batterijen. Dit zijn bijvoorbeeld bewegingssensoren en slimme lampen. Deze communiceren terug naar de Zigbee coordinator (de hub).
Coordinator (hub)
De coordinator is een apparaat dat in het stopcontact moet en een ethernetkabel nodig heeft. De coordinator is verantwoordelijk voor het opstarten van het Zigbee netwerk en het onderhouden van de netwerkverbinding. Er kan in een Zigbee netwerk maar één coordinator zijn. Het ontvangt informatie van de eindapparaten en is verantwoordelijk voor het omzetten van deze informatie in een formaat dat computers en telefoons daadwerkelijk kunnen gebruiken. Het Zigbee signaal wordt door de coordinator overbrugt naar het Wifi netwerk, omdat onze computers en telefoons geen Zigbee ‘spreken’. Een voorbeeld van coordinator is de Dirigera hub van Ikea. Laat het bedenken van verwarrende namen maar aan de tech industrie over..
Versterkers (routers)
Tot nu toe hebben we dus een hub via het stopcontact en eindapparaten op een kleine batterij die deel uitmaken van het Zigbee netwerk. Maar er ontbreekt nog een cruciaal apparaat en dat is de Zigbee verbindingsversterkers oftewel de routers. Door dit derde type apparaat is het Zigbee protocol niet te verwarren met Wifi. De eindapparaten sturen ook data naar de Zigbee router. Bijvoorbeeld hoe hoog de lichtsterkte in een ruimte is.
Het sturen van deze data kost energie en met de kleine AAA of zelfs RC2032 batterij komt dit signaal niet ver. Daarom is het Zigbee netwerk afhankelijk van signaalversterkers. Dit kunnen aparte versterkers zijn die in het stopcontact gaan, maar eigenlijk zit dit altijd verwerkt in de eindapparaten zelf. Bijvoorbeeld in de slimme lampen of in de te besturen stopcontacten. Hierdoor ontstaat er een hele ‘mesh’ aan Zigbee netwerk in de ruimte en kan dat kleine RC2032 batterijtje alsnog verbinding maken met de hub aan de andere kant van het huis.
De voordelen – Wat is het Zigbee protocol?
Nu je in een notendop weet wat het Zigbee protocol is, kunnen we het gaan vergelijken met andere protocollen voor de smart home wereld. Wat Zigbee op dit moment het meest populaire protocol maakt is gelijk het grootste nadeel van WiFi. Namelijk de levensduur van de batterij. Zigbee is ontworpen voor toepassingen met weinig energie in het achterhoofd hebbende. En die belofte zijn ze zeker nagekomen. Normaal gesproken is de grootste energievreter van een draadloze verbinding de ingeschakelde radio-antenne.
Laag energieverbruik
Zigbee minimaliseert dit door de radio-antenne uit te schakelen wanneer deze geen data verzendt. Dit betekend dat de meeste Zigbee apparaten de meeste tijd in ‘slaapstand’ staan. Deze functie is bij WiFi netwerken niet mogelijk. Dit is een enorm groot voordeel ten opzichte van de vele andere draadloze protocollen en zorgt ervoor dat de meeste Zigbee apparaten een jaar zonder batterij vervanging kunnen.
Open standaard is interessant voor fabrikanten
Daarnaast is Zigbee een ‘open standaard’ wat inhoudt dat er geen licentiekosten verbonden zijn voor fabrikanten om dit protocol te gebruiken. Dit drukt de prijs van Zigbee apparaten enorm.
Dit brengt gelijk het volgende voordeel, Zigbee is toegankelijk om te gebruiken in producten. Er zijn deursensoren, rookmelder, slimme sloten, sirenes en nog letterlijk honderden producten daar tussenin. Dat betekent dat als er een ruimere keuze in apparaten is die aan jouw wensen voldoen.
Het mesh netwerk van Zigbee
Nog een voordeel van het Zigbee protocol is het ‘mesh’ netwerk dat ontstaat door de verbinding versterkers. Dit is bij WiFi ook mogelijk maar is veel duurder en lastiger op te zetten. Bij Zigbee dienen sommige eindgebruikers, zoals slimme lampen en slimme stopcontacten ook als verbinding versterker. Hierdoor ontstaat een grote ‘mesh;. Dit zorgt voor een veel stabieler netwerk en een verder bereik.
Door de manier hoe het Zigbee protocol is opgezet kunnen er (schrik niet) tot 65.000 apparaten in het netwerk functioneren. Dat is enorm veel en we moeten de eerste opstelling nog vinden met 65 duizend apparaten gekoppeld. Om een vergelijking te geven, het andere populaire protocol voor smart home (Z-wave) ondersteunt 232 apparaten. Meer dan voldoende voor in een groot huis, maar niet voor grote kantoorcomplexen.
De voordelen van Zigbee op een rijtje:
- Gebruikt weinig energie, waardoor batterijen lang meegaan.
- Heeft geen licentiekosten voor de fabrikant dus goedkopere producten.
- Er zijn honderden verschillende producten die via Zigbee werken.
- In een smart home met Zigbee ontstaat een mesh door de vele versterkers. Dit zorgt voor een stabiele verbinding die ver reikt.
- Veel apparaten kunnen in het netwerk gekoppeld worden, namelijk 65.000.
De nadelen – Wat is het Zigbee protocol?
Tot nu toe klinkt Zigbee geweldig toch? Lage kosten, werkt op batterijen en heeft een heel mesh netwerk door het huis. Maar wat is het Zigbee protocol als we de nadelen bespreken? Laten we beginnen met het laatste punt, de mesh eigenschappen. Kort gezegd heeft de hub dus via een heel mesh aan repeaters verbinding met alle apparaten in het netwerk. Voor bijvoorbeeld kantoren en grote villa’s is een bedraad netwerk veiliger en wordt er gekozen voor Loxone of KNX.
Mesh kan een nadeel zijn
Maar als de hub uitvalt dan is de hele verbinding in het mesh ook weg. Even snel opnieuw de hub aanzetten betekent dus niet dat alles werkt zoals je gewend bent. Elk apart apparaat zal weer opnieuw verbonden moeten worden. Dit gaat niet automatisch, zoals bij een WiFi-netwerk. Dit moet allemaal handmatig. Iets dat er nadelig kan uitpakken als je dan eindelijk klaar bent met je smart home en iemand trekt de verkeerde stekker er uit.
Vele variaties door open standaard
Weet je nog dat we bij de voordelen zeiden dat het goed was dat Zigbee een ‘open standaard’ is? Dat heeft veel voordelen, maar natuurlijk ook zijn nadelen. Fabrikanten kunnen het Zigbee protocol aanpassen naar hun wensen. Dit resulteert in oneindig veel variaties in de loop der jaren van hetzelfde protocol. Door het Zigbee protocol net iets te veranderen kunnen fabrikanten hun eigen product iets beter laten werken. Alleen hierdoor communiceren de producten van andere fabrikanten niet meer zo goed met elkaar.
Zo is bijvoorbeeld het protocol ‘Zigbee for Domoticz’ niet in staat te communiceren met ‘Zigbee2MQTT’. De laatste tijd wordt hier wel een oplossing voor gezocht, zoals verschillende websites die duizenden Zigbee apparaten vergelijken met elkaar qua protocol. Zie bijvoorbeeld zigbee.blakadder.com. In 2015 is om deze reden een gestandaardiseerde protocol geschreven, namelijk Zigbee 3.0. Vandaag de dag begint dit langzaamaan de vruchten af te werpen.
Lage bandbreedte betekend weinig data
Naast het lage energieverbruik heeft de Zigbee ook een lage bandbreedte. De bandbreedte heeft te maken met de hoeveelheid data die tegelijkertijd verstuurd kan worden. Een lage bandbreedte betekent erg weinig data. Dit limiteert het gebruik van Zigbee tot simpele smart home toepassingen. Denk echter niet dat Zigbee sloom is, verre van zelfs. Over het algemeen is Zigbee een erg snel netwerk en perfect geschikt voor de dagelijkse smart home taken, zoals deursensoren en het aansturen van lampen. Voor het gebruik van bijvoorbeeld draadloze videodeurbellen of camera’s is het netwerk simpelweg niet toereikend. Echter zijn er voor deze toepassingen meer voordelen om WiFi te gebruiken.
Nadelen van Zigbee op een rijtje
- Het mesh netwerk is afhankelijk van de hub. Het mesh netwerk moet handmatig hersteld worden als de hub weggevallen is.
- Veel fabrikanten maken hun eigen versie van Zigbee, waardoor niet elk apparaat met elkaar kan communiceren.
- Zigbee heeft een lage bandbreedte, waardoor videodeurbellen en camera’s niet gaan werken op dit netwerk.
Ons uiteindelijke besluit over Zigbee
Hopelijk heb je nu antwoord op de vraag: Wat is het Zigbee protocol? Heeft het meerwaarde om dit te gebruiken in onze slimme huizen?
Absoluut! Zigbee is een geweldig smart home protocol en heeft veel goede kanten. Het is zeker het uitproberen waard, zolang je de limieten in je achterhoofd houdt. Afgelopen jaren heeft Zigbee zichzelf absoluut op de kaart gezet in de domotica en smart home wereld. En nog steeds blijven ze groeien.
Zigbee is natuurlijk niet het enige protocol in de domoticawereld. Lees bijvoorbeeld wat de Homey Pro allemaal kan, of ontdek de industriële protocollen.
