پروتکل زیگبی چیست✅【انواع+ کاربرد】

در این مقاله قصد داریم شما را با پروتکل زیگبی (Zigbee) آشنا کنیم و نقش آن را در دنیای هوشمندسازی خانه‌ها بررسی نماییم. زیگبی به عنوان یکی از پرکاربردترین پروتکل‌های ارتباطی بی‌سیم در خانه هوشمند، امکان برقراری ارتباط میان دستگاه‌های مختلف، از جمله قفل دیجیتال و سایر تجهیزات امنیتی و رفاهی، را با مصرف انرژی کم و امنیت بالا فراهم می‌کند. در ادامه، ضمن معرفی کاربردهای زیگبی در سیستم‌های خانه هوشمند، به بررسی مزایا و معایب این فناوری نیز خواهیم پرداخت تا دیدی جامع‌تر نسبت به انتخاب و استفاده از آن داشته باشید.

پروتکل زیگبی چیست؟ 

پروتکل زیگبی یک استاندارد ارتباطی بی‌سیم کم‌مصرف است که برای شبکه‌های محلی کوتاه‌برد طراحی شده و امکان اتصال و کنترل دستگاه‌های هوشمند را در محیط‌های خانگی و صنعتی فراهم می‌کند. این پروتکل بر پایه استاندارد IEEE 802.15.4 عمل می‌کند و با مصرف انرژی پایین، قابلیت اتصال تعداد زیادی دستگاه در یک شبکه مش  (Mesh)  را دارد، به‌گونه‌ای که دستگاه‌ها می‌توانند اطلاعات را به صورت زنجیره‌ای منتقل کرده و پوشش شبکه گسترده‌تری ایجاد کنند. 

Zigbee معمولاً در سیستم‌های روشنایی هوشمند، قفل دیجیتال، سنسورها، کنترل تجهیزات خانگی و صنعتی و اینترنت اشیا (IoT) کاربرد دارد و به دلیل امنیت و پایداری بالا، یکی از گزینه‌های محبوب برای ارتباط بی‌سیم میان دستگاه‌های کم‌مصرف است.

ویژگی‌های اصلی زیگبی 

✔️مصرف انرژی پایین: دستگاه‌ها می‌توانند با باتری‌های کوچک ماه‌ها یا حتی سال‌ها کار کنند.

✔️برد مناسب: معمولاً بین ۱۰ تا ۱۰۰ متر در فضاهای داخلی، و بیشتر در فضاهای باز.

✔️سرعت انتقال پایین: سرعت داده‌ها نسبت به Wi-Fi یا بلوتوث کمتر است (حدود ۲۵۰ کیلوبیت بر ثانیه) اما برای کنترل و مانیتورینگ کافی است.

✔️امنیت: از رمزگذاری AES برای حفاظت از اطلاعات استفاده می‌کند.

✔️قابلیت اتصال تعداد زیادی دستگاه: امکان پشتیبانی از صدها نود (Node) در یک شبکه.

✔️هزینه پایین پیاده‌سازی: گزینه‌ای مقرون‌به‌صرفه برای پروژه‌های هوشمندسازی.

✔️مصرف انرژی بسیار پایین: مناسب برای دستگاه‌هایی با باتری کوچک و طول عمر بالا.

نقش پروتکل زیگبی در امنیت خانه هوشمند

پروتکل zigbee در امنیت خانه هوشمند نقش مهمی ایفا می‌کند، زیرا ارتباط میان دستگاه‌های مختلف مانند قفل‌های هوشمند، سنسورهای حرکتی، دوربین‌ها و سیستم‌های هشدار را به صورت بی‌سیم و امن برقرار می‌سازد. این پروتکل با استفاده از الگوریتم‌های رمزنگاری استاندارد (مانند AES-128) از دسترسی غیرمجاز به داده‌ها جلوگیری کرده و امکان نفوذ هکرها را به حداقل می‌رساند. علاوه بر این، مصرف انرژی پایین زیگبی باعث می‌شود سنسورهای امنیتی بتوانند برای مدت طولانی بدون نیاز به تعویض باتری فعالیت کنند و خانه همیشه تحت نظارت باشد. در نتیجه، این پروتکل ارتباطی نه تنها ارتباط سریع و پایدار بین تجهیزات امنیتی را فراهم می‌کند بلکه امنیت اطلاعات و آسایش خاطر ساکنان را نیز تضمین می‌نماید. 

از این دستگاه برای کنترل و نظارت موارد زیر استفاده می شود:

• دستگیره هوشمند: باز و بسته کردن درب با گوشی یا کارت هوشمند، همراه با رمزنگاری برای جلوگیری از نفوذ.
• سنسورهای حرکتی: شناسایی حرکت افراد ناشناس و ارسال هشدار فوری به صاحبخانه.
• سنسورهای در و پنجره: اطلاع‌رسانی هنگام باز یا بسته شدن غیرمجاز درب‌ها و پنجره‌ها.
• سیستم‌های هشدار دود و گاز: تشخیص نشت گاز یا آتش‌سوزی و ارسال آلارم به صورت بی‌سیم.
• دوربین‌های هوشمند: اتصال و هماهنگی با سایر تجهیزات امنیتی برای پایش 24 ساعته.
• سیستم‌های هشدار مرکزی: هماهنگ‌سازی پیام‌های هشدار از سنسورها و ارسال نوتیفیکیشن به کاربر.
• کنترل از راه دور: مدیریت کامل امنیت خانه حتی از خارج منزل از طریق اپلیکیشن‌های سازگار با زیگبی.

دستگاه زیگبی با استفاده از الگوریتم‌های رمزگذاری پیشرفته، امنیت بالایی برای انتقال داده بین دستگاه‌های هوشمند فراهم می‌کند. این پروتکل تضمین می‌کند که اطلاعات حساس مانند وضعیت قفل درب‌ها، دوربین‌ها و سیستم‌های هشدار تنها بین دستگاه‌های مجاز رد و بدل شود و امکان نفوذ هکرها به شبکه‌های خانگی کاهش یابد. همچنین ساختار شبکه مش زیگبی باعث می‌شود حتی در صورت قطع یک مسیر، داده‌ها از مسیرهای دیگر منتقل شوند و امنیت و پایداری شبکه حفظ شود.

علاوه بر این، پروتکل ارتباطی zigbee در ساختمان‌های اداری و صنعتی برای مدیریت انرژی و کنترل تجهیزات، در شهرهای هوشمند برای روشنایی معابر و مدیریت ترافیک، و حتی در کشاورزی هوشمند برای نظارت بر خاک و شرایط محیطی کاربرد دارد. به طور کلی، هر جا نیاز به ارتباط مطمئن بین تعداد زیادی دستگاه با مصرف انرژی پایین باشد، زیگبی یک گزینه مناسب است.

مزایا پروتکل زیگبی

• امنیت بالا: استفاده از رمزنگاری AES-128 مانع از دسترسی غیرمجاز می‌شود.
• سازگاری با برندها و تجهیزات مختلف: بسیاری از شرکت‌های مطرح در حوزه اینترنت اشیا (IoT) از این پروتکل هوشمندسازی خانه پشتیبانی می‌کنند، بنابراین تنوع بالایی در انتخاب تجهیزات آن وجود دارد.
• مصرف انرژی پایین: مناسب برای دستگاه‌هایی مثل سنسورهای بی‌سیم که باید مدت طولانی با باتری کار کنند.
• هزینه کم: تراشه‌ها و ماژول‌های زیگبی نسبت به بسیاری از پروتکل‌های بی‌سیم دیگر ارزان‌تر هستند و همین موضوع باعث می‌شود برای پروژه‌های خانه هوشمند مقرون‌به‌صرفه باشد.
• قابلیت شبکه‌ مش (Mesh): دستگاه‌ها می‌توانند پیام‌ها را از طریق یکدیگر ارسال کنند و پوشش شبکه را افزایش دهند.
• مقیاس‌پذیری بالا: امکان اتصال صدها دستگاه در یک شبکه وجود دارد که برای خانه‌های هوشمند یا ساختمان‌های بزرگ بسیار کاربردی است.

معایب پروتکل زیگبی

• سرعت انتقال پایین: حداکثر سرعت حدود 250kbps است که برای انتقال داده‌های حجیم مثل ویدیو مناسب نیست.
• برد محدود: معمولاً بین 10 تا 100 متر (بسته به شرایط محیطی و موانع).
• تداخل با Wi-Fi: چون در باند 2.4 گیگاهرتز کار می‌کند ممکن است با وای‌فای تداخل داشته باشد.
• نیاز به هاب یا هماهنگ‌کننده: برای مدیریت دستگاه‌ها اغلب به یک گیت‌وی یا هاب مرکزی نیاز دارد.
• نیاز به پیکربندی اولیه: برای کاربرانی که آشنایی فنی ندارند، راه‌اندازی اولیه زیگبی ممکن است کمی پیچیده‌تر از وای‌فای باشد.

انواع پروتکل زیگبی

این پروتکل ارتباطی به‌صورت کلی یک استاندارد واحد است، اما برای کاربردهای مختلف در خانه‌های هوشمند و صنعت، در قالب پروفایل‌ها و نسخه‌های متفاوت ارائه می‌شود. این دسته‌بندی‌ها باعث می‌شود هر دستگاه بتواند متناسب با نیاز خاصی کار کند. مهم‌ترین انواع دستگاه زیگبی عبارتند از:

1. Zigbee PRO

• نسخه اصلی و پرکاربرد زیگبی.
• پشتیبانی از شبکه‌های مش بزرگ با تعداد زیاد دستگاه.
• امنیت بالا و مناسب برای خانه‌های هوشمند و اتوماسیون صنعتی.

2. Zigbee RF4CE

• بیشتر برای کنترل از راه دور طراحی شده است.
• کاربرد در ریموت کنترل تلویزیون، ست‌تاپ باکس و تجهیزات سرگرمی خانگی.
• مصرف انرژی کمتر و سرعت پاسخ سریع‌تر نسبت به زیگبی پرو.

3. Zigbee Green Power

• ویژه دستگاه‌هایی که منبع انرژی محدودی دارند یا حتی بدون باتری کار می‌کنند (انرژی آن‌ها از محیط تأمین می‌شود).
• بسیار مناسب برای سنسورهای بی‌سیم کوچک و کم‌مصرف.

4. Zigbee IP

• مبتنی بر پروتکل اینترنت (IPv6).
• امکان ادغام راحت‌تر با شبکه‌های اینترنتی و سیستم‌های هوشمند بزرگ.

5. Zigbee Smart Energy

• تمرکز بر مدیریت انرژی در خانه‌ها و شبکه‌های هوشمند.
• بهینه‌سازی مصرف برق، ارتباط با کنتورهای هوشمند و سیستم‌های مدیریت انرژی.

6.    Zigbee Light Link (ZLL)

• مخصوص کنترل روشنایی هوشمند.
• در لامپ‌ها و سیستم‌های نورپردازی هوشمند (مثل فیلیپسHue) به‌کار می‌رود.

چه دستگاه‌هایی از پروتکل Zigbee استفاده می‌کنند؟

• لامپ‌ها و چراغ‌های هوشمند
• پریزها و کلیدهای هوشمند
• قفل‌های دیجیتال و درب‌های هوشمند
• سنسورهای حرکتی، دود، گاز و دما
• کنترل‌کننده‌های ترموستات و تهویه
• دستگاه‌های صوتی و تصویری هوشمند
• لوازم خانگی همچون یخچال، لباسشویی و...

تفاوت‌های ZigBee و  Z-Wave

تفاوت پروتکل‌های ZigBee و Z-Wave را می‌توان در چند محور اصلی بررسی کرد:

تجهیزات دستگاه زیگبی

تجهیزات زیگبی (Zigbee Devices) هرکدام نقش مشخصی در شبکه خانه هوشمند دارند. در ادامه مهم‌ترین تجهیزات را معرفی می‌کنیم:

۱. هاب یا هماهنگ‌کننده (Zigbee Coordinator) 

جز اصلی شبکه است. هاب زیگبی تمام دستگاه‌ها را به هم متصل کرده و مدیریت ارتباطات، امنیت و هماهنگی بین آن‌ها را بر عهده دارد. این دستگاه به اینترنت یا روتر متصل می‌شود تا امکان کنترل از راه دور فراهم شود.

۲. روتر زیگبی (Zigbee Router)

نقش تقویت‌کننده سیگنال را دارد. این دستگاه‌ها داده‌ها را بین نودهای مختلف عبور می‌دهند و باعث افزایش پوشش شبکه می‌شوند. بعضی تجهیزات مثل کلیدها یا پریزهای هوشمند می‌توانند به‌عنوان روتر عمل کنند.

۳. دستگاه‌های پایانی (End Devices) 

این‌ها همان سنسورها و عملگرهای هوشمند هستند که وظایف اصلی خانه هوشمند را انجام می‌دهند. برق کمی مصرف می‌کنند و اغلب به‌طور مستقیم به روتر یا هاب متصل می‌شوند. نمونه‌ها:

• سنسور دما و رطوبت: ارسال اطلاعات محیطی به هاب.
• سنسور حرکت (PIR): تشخیص حضور افراد.
• سنسور در و پنجره: تشخیص باز یا بسته بودن.
• سیستم روشنایی هوشمند: کنترل روشنایی و رنگ.
• پریز هوشمند: مدیریت مصرف برق و کنترل از راه دور.
• کلید و دیمر هوشمند: کنترل روشنایی یا وسایل برقی.
• قفل درب ضد سرقت هوشمند: افزایش امنیت و کنترل ورود.

۴. ماژول‌ها و گیت‌وی‌ها  (Modules & Gateways)

• ماژول: برای افزودن قابلیت زیگبی به دستگاه‌های معمولی (مثلاً بردهای توسعه یا تجهیزات صنعتی).
• گیت‌وی به Wi-Fi: برای اتصال تجهیزات زیگبی به اینترنت و کنترل از طریق موبایل یا دستیار صوتی.

ایلاک، ارائه دهنده انواع قفل الکترونیکی خانه هوشمند

هدف شرکت ایلاک به‌عنوان تولید کننده قفل هوشمند ایرانی از ارائه مطلب « دستگاه زیگبی چیست؟» این است که کاربران و مشتریان با یکی از مهم‌ترین پروتکل‌های ارتباطی در حوزه اینترنت اشیا آشنا شوند و بدانند چگونه این فناوری می‌تواند امنیت، سرعت و هوشمندی بیشتری را در محصولات خانگی و به‌ویژه قفل‌های هوشمند فراهم کند؛ در واقع، ایلاک با انتشار چنین محتوایی تلاش دارد علاوه بر افزایش آگاهی مخاطبان، اعتماد آن‌ها را به بهره‌گیری از فناوری‌های روز در محصولات ایرانی جلب کرده و جایگاه خود را به‌عنوان برند نوآور در صنعت قفل‌های هوشمند تثبیت نماید.