ZigBee texnologiyasi - Amaliy mashg‘ulot IoT qurilmalari bilan ishlash Ishdan maqsad: IoT qurilmalari bilan ishlash...

ZigBee texnologiyasi
ZigBee asosan qisqa masofadagi turli xil elektron qurilmalar o'rtasida ishlatiladi va
ma'lumotlarni uzatish tezligi yuqori emas. ZigBee nomi asalarilar oilasi tomonidan
hayot va rivojlanish uchun ishlatiladigan aloqa usulidan kelib chiqqan. Asalarilar
ZigZag shaklida raqsga tushishadi, masalan, yangi kashf etilgan oziq-ovqat manbai
joylashgan joy, masofa va yo'nalish.
ZigBee Bluetooth-ning birodari deb aytish mumkin. U 2,4 gigagertsli diapazondan
foydalanadi va chastotali sakrash texnologiyasidan foydalanadi. Bluetooth bilan
taqqoslaganda, ZigBee oddiyroq, sekinroq, kam quvvat va narxga ega. Uning asosiy
tezligi 250kb / s ni tashkil qiladi. U 28 kb / s gacha qisqartirilganda, uzatish
diapazoni 134 metrgacha kengaytirilishi va undan yuqori ishonchlilikka erishish
mumkin. Bundan tashqari, u 254 tugun bilan tarmoqqa ulanishi mumkin. U
Bluetooth, o'yinlar, maishiy elektronika, asboblar va uylarni avtomatlashtirish
dasturlarini yaxshiroq qo'llab-quvvatlashi mumkin. Odamlar ZigBee dasturini
sanoat monitoringi, sensorli tarmoqlar, uy monitoringi, xavfsizlik tizimlari va
o'yinchoqlar kabi sohalarda kengaytirishni kutmoqdalar.
UWB texnologiyasi
Ultra keng polosali texnologiya UWB - bu simsiz aloqa operatori. Sinusoidal
tashuvchini ishlatmaydi, lekin ma'lumotlarni uzatish uchun nanosaniyali sinus
bo'lmagan to'lqinli impulslardan foydalanadi, shuning uchun u keng spektrni
egallaydi. UWB signallarni juda keng tarmoqli kengligi orqali uzatishi mumkin.
AQShning FCC' UWB bo'yicha qoidalari quyidagilardir: 3.1-10.6 GGts chastota
diapazonida 500 MGts dan yuqori tarmoqli kengligi. Ma'lumotlarning yuqori
tezlikda uzatilishini amalga oshirish uchun UWB kam quvvat sarfi va kam
murakkablikdagi transmitter / qabul qiluvchidan foydalanishi mumkinligi sababli, u
so'nggi yillarda tez rivojlandi. Oddiy tor polosali simsiz aloqa tizimlariga katta
to'sqinlik qilmasdan juda keng chastotali spektrda ma'lumotlarni uzatish uchun kam
quvvatli impulslardan foydalaniladi va spektr resurslaridan to'liq foydalanishi
mumkin. UWB texnologiyasiga asoslangan yuqori tezlikda ma'lumotlarni
uzatuvchi-uzatuvchi keng qo'llanilish doirasiga ega.
UWB texnologiyasi tizimning past darajada murakkabligi, uzatiladigan
signallarning kam quvvatli spektral zichligi, kanalning pasayishiga sezgir
bo'lmaganligi, tutib olish qobiliyati pastligi va joylashishni aniqlashning yuqori
aniqligi kabi afz alliklarga ega. Bu, ayniqsa, ichki makon kabi zich ko'p yo'lli
joylarda yuqori tezlikda simsiz ulanish uchun juda mos keladi va samarali simsiz
lokal tarmoq yoki simsiz shaxsiy tarmoq tarmog'ini (WPAN) o'rnatish uchun juda
mos keladi. UWB asosan devorlarga, erga va tanaga kira oladigan kichik
o'lchamdagi, yuqori aniqlikdagi radar va tasvir tizimlarida qo'llaniladi. Bundan
tashqari, ushbu yangi texnologiya juda yuqori tezlik talablariga (100 Mb / s dan
yuqori) ega bo'lgan LAN yoki PAN-lar uchun javob beradi.
UWB ma'lum muvofiqligi, yuqori tezligi, arzonligi va kam quvvat sarfi bilan uydagi
simsiz iste'molchilar bozori ehtiyojlari uchun ko'proq mos keladi: UWB ayniqsa
qisqa masofalarda katta miqdordagi multimedia ma'lumotlarini yuqori tezlikda
uzatish uchun juda mos keladi. to'siqlardan o'tishning afzalliklari. Tijorat
kompaniyalari buni uy dasturlari uchun simsiz uzatish, masalan, televizorlardan
raqamli televizorlarga simsiz uzatish kabi istiqbolli simsiz aloqa texnologiyasi deb
bilishadi. Albatta, UWB kelajagi turli xil simsiz echimlarning texnologik
rivojlanishi, narxi, foydalanuvchi odatlari va bozorning etukligi kabi ko'plab
omillarga bog'liq.
Zigbee, Wi-Fi va Bluetooth-ga o’xshash simsiz standartdir, lekin IoT va aqlli uylar
uchun mo'ljallangan. ZigBee protokoli yordamida aqlli uydagi qurilmalar bir-biri
bilan
"muloqot
qilishadi".
15 yil oldin mavjud bo’lgan Wi - Fi va Bluetooth kabi simsiz tarmoq standartlari
aqlli uy kabi yangi ehtiyojlarga mos kelmadi. Ushbu standartlar etarlicha ishonchli
emas edi va ularning modullari juda qimmat edi. Yangi tarmoq protokolini ishlab
chiqish uchun Zigbee Alliance nomi ostida yetakchi texnologiya kompaniyalari
(Philips, Samsung, LG, Siemens va boshqalar) uyushmasi tashkil etildi. Va 2004
yilda maxsus ruxsatni talab qilmaydigan chastotalarda ishlaydigan yangi Zigbee
protokolini tartibga soluvchi xalqaro standart IEEE 802.15.4 qabul qilindi.
IEEE 802.15.4 - ning maqsadi arzon narxlardagi simsiz shaxsiy tarmoqlar,
qurilmalar o'rtasidagi doimiy aloqani ta'minlash va asosiy e‘tibor eng yaqin
qurilmalar bilan aloqaning juda arzon narxga va shu paytgacha misli ko’rilmagan
energiya
sarfi
bilan
ishlashiga
qaratilgan.
Zigbee nomi "zigzag“ va "asalari" so'zlaridan kelib chiqqan, g'arbda "zigby" atamasi
asalarilarning raqsi deb nomlangan. Ushbu nom, standartni ishlab chiquvchilarning
fikriga ko'ra, Zigbee tarmog'ida uyali topologiya (tuzilishi) mavjud va
marshrutlashning maxsus algoritmlari tufayli ishonchli va individual tugunlar
orasidagi aloqa yo'qolganda aloqani tiklashga qodir. Shu bilan birga, Zigbee uchun
uskunalar
ixcham
va
arzon
narxga
ega.
2.
ZigBee,
Wi-Fi
va
Bluetooth
-
dan
qanday
farq
qiladi.
Ba‘zi xususiyatlarga ko’ra Wi-Fi va ZigBee standartlari bir biriga ohshash.
Masalan, ikkalasi ham 2,4 GHz chastotada ishlaydi, va ishlatilganda maxsus
ruxsatnomalarni talab qilmaydi. Ikkala protokol ham 20 metrgacha diapazonda
ishlaydi, ammo zigby-ning asosiy farqlari bor, bu standartni aqlli uy qurilmalari
o'rtasidagi
aloqa
uchun
ancha
moslashtiradi.
Misol uchun zigbee tarmog’ida aloqa nafaqat markaz bilan balki tugunlar bilan ham
to’g’ridan-to’gri
aloqa
mavjud.
Topologiya. Zigbee va Wi-Fi o'rtasidagi asosiy farq - bu barcha tarmoq tugunlari
markaz orqali ulangan ya'ni yulduz topologiyasidan foydalaniladi. "Yulduzli"
strukturada, markaz bilan aloqani yo'qotganda, tugun boshqa tarmoq a'zolari bilan
bog'lana olmaydi. Masalan, agar sizning kompyuteringiz markazdan uzilgan bo'lsa,
siz ma'lumotni boshqa qurilmadan unga uzata olmaysiz chunki Wi-Fi tarmog'i
qurilmalar
o'rtasida
to'g'ridan-to'g'ri
ulanishga
imkon
bermaydi.
Ammo uyali tuzilish tufayli, bitta ulanish buzilganda, aylanma yo'l qo'yiladi va
signal qabul qiluvchiga boshqa yo’nalishda yetib boradi. Bu tugunlar o'rtasida
to'g'ridan-to'g'ri bog'liqlik mavjudligi va nafaqat "markaz" bilan balki boshqa
uskinalar bilan to’g’ridan-to’gri bog'liqlik tufayli mumkin. Bunday topologiya
ancha
ishonchli.
Zigbee tarmog'ida qurilmalar to'g'ridan-to'g'ri bir-biri bilan bog’lanadi.
Energiya iste'moli. Zigbee modullarining juda kam quvvat sarfi, qurilma
ishlatilmaganda maxsus "uyqu" rejimi va ma'lumot uzatishda tarmoq kengligi orqali
erishiladi. Natijada, Zigbee moduli oddiy batareyada bir necha oy ishlashi mumkin.
Tezlik. Zigbee paydo bo'lishidan oldin ular aqlli uy tizimlarida Bluetooth-dan
foydalanilgan. Ushbu protokollarning diapazoni taxminan bir xil, ammo bluetooth
juda ko'p kechikishga ega. Bluetooth modulida signal uzatishning kechikishi Zigbee
modulidagi 30 milli sekundga teng va biz uchun zigbee lampochkalarning yoqilishi
va o’chirilishi darhol sodir bo'ladi.
Simsiz
tarmoq
turlari
ZigBee
(IEEE
802.15.
4)
Wi-Fi
(IEEE 802.116)
Bluetooth
(IEEE
802.15.
1)
Chastota diapazoni
2.4
–
2.483
GGHz
2.4 – 2.483 GGHz
2.4-2.483 GGHz
O’tkazish qobilyati
(Kbayt/s)
250 kbayt/s
11000 kbayt/s
723.1 kbayt/s
Protokolning steki
hajmi. (Kbayt)
32-64
1000 dan ortiq
250 dan ortiq
Batareyaning
to’htovsiz
ishlash
davomiyligi. (kun)
100 – 1000
0.5 – 5
1 – 10
Tarmoqdagi
maksimal tugunlar
soni
65636
10
7
Diapazoni
(o’rtacha)
10 – 100 m
20 – 300 m
10 – 100 m
Qo’llanilish sohalari
Masofadan
Multimediya
Simsiz ulanishni
boshqarish
va
monitoring qilish
ma’lumotlarini
uzatish
(video, internet elektron
pochta ….)
almashtirish
uchun
3. ZigBee va Smart Home
Zigbee "aqlli uy" uchun yangi imkoniyatlarni beradi va ushbu formatda o'z
imkoniyatlarini
to'liq
ochib
beradi.
Birinchidan, Zigbee bilan hamkorlik nihoyat Siri, Google Assistant va Alexa kabi
ovozli
yordamchilar
bilan
aloqalarni
o'rnatishga
imkon
berdi.
Zigbee tarmog'i orqali bitta tarmoq ichidagi bir qator qurilmalarning ishonchli
ulanishi bugungi kunda har qanday konfiguratsiyaning "aqlli uy" tizimga bir necha
yuzta qurilma qo'shilgan bo'lsa ham. ishlashini ta'minlashga imkon beradi.
Zigbee qo'llab-quvvatlaydigan modullarining bozor qiymati, yuqorida aytib
o'tganimizdek,
boshqa
texnologiyalarga
qaraganda
arzonroq.
Zamonaviy aqlli uskunalar bozorida bugungi kunda Zigbee-ni qo'llab-
quvvatlaydigan gadjetlar va qurilmalarning katta tanlovi mavjud. IKEA, Philips,
Xiaomi, Samsung va boshqa ko'plab kompaniyalar hozirda Zigbee bilan hamkorlik
qilmoqdalar. Ro'yxat haqiqatan ham juda katta va har yili kengayib boradi.
Foydalanuvchilarning maksimal qulayligini ta'minlash uchun ko'plab ishlab
chiqaruvchilar, xuddi o'zlarini qayta sug'urta qilgandek, Zigbee va Bluetooth yoki
Wi-Fi-ni
bitta
qurilmada
birlashtiradilar.
Tarmoq ko'prigi aqlli uyning simsiz zigby tarmog'ini Internet bilan bog'laydi
4. ZigBee Green Power ishlash prinspi va energiyani minimallashtirish.
Green Power protokoli qayta tiklanadigan manbalardan (mexanik, issiqlik,
elektromagnit va boshqalar) to'plash orqali energiya oladigan avtonom simsiz
qurilmalarni yaratishga imkon beradi va shuning uchun muntazam parvarishda,
simlar
va
batareyalarga
ehtiyoj
sezmaydi.
Green Power tarmoq qurilmalari quyoshdan, atrof-muhit haroratidan yoki mexanik
ta'sirdan (kinetik energiya) energiya oladi. Misol uchun, an'anaviy kalitni bosishdan
energiya ZigBee tarmog'i orqali oddiy xabarni ishlab chiqarish va yuborish uchun
etarli bo'ladi. Ushbu imkoniyatni amalga oshirishingiz mumkin bo'lgan qurilmalar
ro'yxati avtomatik ravishda uy-joy, tijorat va sanoat dasturlari uchun yorug'lik
dimmerlari,
kalitlarga,
harorat
va
harakat
sensorlariga
kiradi.
ZigBee Pro tarmoqlari bilan Green Power qurilmalarining mosligi ZigBee
standartining barcha afzalliklarini, jumladan, barcha mamlakatlarda ruxsat etilgan
2,4 GHz radio diapazonida, shovqinli muhitda barqarorlikni, ishonchli tarmoqni va
axborotni
himoya
qilishni
ta'minlaydi.
ZigBee Green Power (GP) - bu tarmoq tomonidan iste'mol qilinadigan energiyani
minimallashtirish
uchun
mo'ljallangan
tanlov
klasteridir.
Bunga quyidagilar orqali erishish mumkin :
ZigBee IEEE 802.15.4 standartining farmatidagi kadrlariga nisbatan Green Power
ancha qisqa farmatdan foidalanishi, shunga ko’ra ma’lumot uzatishga kam vaqt
sarflashi, uzatishga ketadigan energiya harajatini tejashga imkon beradi.
Tugunlar simsiz sensorlar tarmog'ining to'liq tarkibiy qismlari bo'lishi shart emas,
agar tugunlar faqat kerak bo'lsa ma'lumotlarni uzatsa (masalan, maxsus tugma
bosilsa).
Ichki quvvat manbai bo'lmagan qurilmalar energiyani to'g'ridan-to'g'ri atrof-
muhitdan olishlari kerak. Ushbu turdagi ba'zi qurilmalar quyosh panellari bilan
jihozlangan, boshqalari mexanik tebranishlarni elektr energiyasiga aylantiradi.
Ammo ZigBee simsiz qurilmalarida radio to'lqin energiyasidan foydalanish eng
istiqbolli ko'rinadi.
ZigBee
Green
Power
da
energiyani
minimallashtirish.
Xulosa
ZigBee va Zigbee Green Power texnologiyalarini ko’rib chiqdik va bulardan
shunday xulosa chiqarishimiz mumkinki, bu texnologiya kelajakda yanada
rivojlanib insonlarni yashashi uchun ancha qulayliklar yaratishi mumkin.
Korxona, uy, bozorlar, inson salomatligi va boshqa obyektlarda nazoratni
masofadan yolga qo’yishimizda havfsizlikni oshirishimizda, oz sog’ligimizni va
boshqa yaqinlarimizni sog’ligi haqida qaygurishimizda katta yordam bera oladi.
Bu texnologiyaning eng qulay tarafi shundaki u quvvatlagichlarsiz ishlashida, ko’rib
chiqqanimizday qurilmalarni xarakatidan, yorug’likdan, shamol va boshqa tabiiy
vositalardan
ozini
ozi
quvvatlantira
olishidadir.
Qisqa qilib aytganda bu texnologiya kelajakda insoniyatga misli ko’rilmagan yangi
imkoniyatlarni olib keladi.
Zigbee nima ?
ZigBee, Wi-Fi va Bluetooth - dan qanday farq qiladi.
Smart Home va ZigBee.
ZigBee Green Power ishlash prinspi va energiyani minimallashtirish.
ZigBee Green Power topologiyasi.
Xulosa.
|