TIP#2655: ZigBee? Co to je, proč to je a proč mě to má zajímat? A co ostatní? Wi-Fi, Bluetooth a Thread

Když už tu běží série o Home Assistant platformě, tak je nutné se trochu vrátit a vysvětlit co to je ZigBee. Protože právě pro HA (Home Assistant) je dobré si pořídit nějaké to hardware (SkyConnect USB) co umí komunikovat se ZigBee zařízeními.

ZigBee je bezdrátový komunikační standard (vznikl v roce 2002), který je zvláště oblíbený pro svou nízkou spotřebu energie, vysokou spolehlivost v hustých sítích a schopnost pracovat na velké vzdálenosti díky síťování typu mesh. V kontextu Home Assistant, platformy pro správu chytré domácnosti, ZigBee představuje cestu k integraci a automatizaci široké řady chytrých zařízení bez nutnosti používání cloudových služeb nebo proprietárních mostů.

ZigBee je elegantní náhrada komunikace přes Wi-Fi nebo Bluetooth. Výhodu má právě v nízké spotřebě, kde tedy například nemůžete mít malé spínače umístitelné kamkoliv (a nositelné třeba i v kapse), protože Wi-Fi s vysokou spotřebou by jejich baterii příliš brzy zlikvidovalo. U Wi-Fi budete navíc narážet na omezený počet zařízení v síti – u jednoduchého routeru může být strop u třicítky, u Wi-Fi mesh stovka – stále je to ale výrazné omezení.

TIP: Alza má přímo stránku ZigBee věnovanou této technologii. Na Temu je Zigbee věcí minimum, ale pokud máte trpělivost, tak Aliexpres jich má záplavu.

ZigBee je ideální pro jakákoliv další zařízení, které nemají možnost vlastního napájení – čidla obecně, termostaty, zámky, ventily na topení. 

Více ZigBee v domácnosti navíc přinese výhodu pokrytí velké vzdálenosti – fungují totiž jako vlastní mesh a předávají si signál mezi sebou. 

Na trhu je velké množství zařízení co umí právě ZigBee, takže budete moci snadno kupovat a vybírat podle vlastních potřeb i možností.  V řadě případů i cenově příznivé.

Srovnání technologií

Vlastnost	ZigBee	Wi-Fi	Bluetooth	Thread
Dosah	Do 10-100 m uvnitř (až 300 m venku)	Do 50 m uvnitř, až 100 m venku	Do 10-100 m (závisí na verzi)	Do 10-30 m uvnitř, lepší s mesh
Spotřeba energie	Nízká	Vysoká	Nízká až střední	Nízká
Bezpečnost	Vysoká (AES šifrování)	Vysoká (WPA3)	Vysoká (s různými úrovněmi ochrany)	Vysoká (AES šifrování)
Interoperabilita	Specifická pro ekosystém	Univerzální	Specifická pro ekosystém (s rozšířením na BLE)	Vysoká s IP-based sítěmi
Mesh síťování	Ano	Ne (standardně)	Ano (Bluetooth Mesh)	Ano
Běžné využití	Domácí automatizace, IoT zařízení	Domácí a kancelářské sítě, streamování	Přenos dat, wearable zařízení	Domácí automatizace, IoT zařízení

Poznámky:

• Dosah závisí na prostředí a použitém hardware. Mesh sítě mohou rozšířit efektivní dosah ve velkých budovách nebo přes více pokojů.
• V Evropě využívá ZigBee bezdrátový přenos na frekvenci 868 MHz. Je proto rezistentní vůči rušení od WiFi na frekvencích 2,4 i 5 GHz, stejně jako mikrovlnek a dalších zařízení. Běžný dosah řídící jednotky je 100 metrů ve venkovním prostoru a 50 m uvnitř budovy. 
• Spotřeba energie je kritická pro zařízení na baterie; Thread a Zigbee jsou navrženy pro minimalizaci spotřeby.
• Bezpečnost je u všech technologií prioritou, s moderními šifrovacími a autentizačními mechanismy.
• Interoperabilita je v případě Thread vylepšena díky použití IP adres, což usnadňuje integraci s jinými zařízeními a internetem.
• Mesh síťování je klíčové pro rozšíření dosahu a zlepšení spolehlivosti v domácích automatizačních systémech. Thread a Zigbee zde vynikají, zatímco Wi-Fi a standardní Bluetooth jsou omezenější.

Vynechané je Z-Wave, možná časem jiný tip, stejně jako ZigBee v USA běží na 908 MHz, v Evropě na 868 MHz (tedy stejně jako evropské ZigBee). Využívá Mesh, je poměrně pomalé (40-100 kbps) a je také nizkospotřebové.

TIP: Snadné hledání v obchodech podle protokolu je, že prostě do vyhledávání napíšete právě onen protokol. Jako třeba ZigBee do hledání na Alze (300 položek). Nebo ZigBee v Temu či ZigBee v AliExpress. A ani radši nechtějte vědět kolik set či tisíc různých věcí tam je.

Thread je tu od roku 2015, 2.4 GHz, 10 až 100 metrů, 250 Kbps stejně jako ZigBee, ostatně také je to Mesh a nízká spotřeba. Nepotřebuje centrální hub ani most. Jedna výhoda je v použití klasického IP protokolu, takže zařízení mohou komunikovat s jinými internetovými zařízením přímo. Ze všeho nejvíc je to IoT síť i charakterem, předpokládá se že zařízení komunikují málo a občas – zvládne ale velké sítě (250 zařízení a více) a má nízké zpoždění (latency).

Chybí ostatně i Matter coby dost novinka (rok 2019, spuštění 2022). Funguje na IP protokolu a co hlavně, je to aplikační vrstva, takže může komunikovat přes Thread, Wi-Fi či Ethernet. Mohl by se tak stát univerzálním standardem. Ale je prozatím příliš nový.

TIP: Skvělý přehled kompatibilních ZigBee věci pro ZHA (Zigbee Home Automation).

Poslední co je dobré vědět je, že podle protokolu narazíte na dost rozdílné ceny. Zigbee je má přijatelné, ale třeba takové Z-Wave dost šílené.

Výhody a nevýhody

ZigBee

Výhody	Nevýhody
Nízká spotřeba energie, ideální pro zařízení na baterie.	Nižší přenosová rychlost v porovnání s Wi-Fi.
Podpora mesh sítě, která zlepšuje dosah a spolehlivost.	Vyžaduje specifický hardware (Zigbee koordinátor).
Vysoká úroveň bezpečnosti díky AES šifrování.	Omezenější ekosystém ve srovnání s Wi-Fi a Bluetooth.
Velká škála podporovaných zařízení pro domácí automatizaci.	Možná interference s jinými zařízeními v pásmu 2,4 GHz (ne v Evropě)

Wi-Fi

Výhody	Nevýhody
Vysoká přenosová rychlost, vhodná pro streamování a přenos velkých dat.	Vyšší spotřeba energie, méně vhodná pro zařízení na baterie.
Široce rozšířená a univerzálně podporovaná.	Omezenější dosah bez podpory mesh sítí (standardně).
Připojení k internetu bez dalších zařízení.	Možné bezpečnostní riziko při nedostatečném zabezpečení.
Podpora pro velké množství zařízení.	Může trpět přetížením v hustých sítích.

Bluetooth

Výhody	Nevýhody
Nízká spotřeba energie ve verzi Bluetooth Low Energy (BLE).	Omezenější dosah v porovnání s Wi-Fi nebo Zigbee.
Univerzální podpora v mobilních zařízeních a počítačích.	Omezená šířka pásma pro přenos dat.
Jednoduché párování a připojení zařízení.	Mesh síťování není standardně podporováno (kromě Bluetooth Mesh).
Vhodný pro přenos malých množství dat mezi zařízeními.	Může být náchylný k rušení v hustě osídlených oblastech.

Thread

Výhody	Nevýhody
Nízká spotřeba energie, optimalizováno pro IoT zařízení.	Méně rozšířená než jiné technologie, menší ekosystém.
Podpora IP adresování usnadňuje integraci s internetem a jinými zařízeními.	Vyžaduje zařízení s podporou Thread, která nemusí být tak běžná.
Vysoká bezpečnost s šifrováním a autentizací na úrovni sítě.	Může vyžadovat složitější nastavení pro konečné uživatele.
Mesh síťování pro lepší pokrytí a spolehlivost.	Kompatibilita mezi různými verzemi a výrobci může být proměnlivá.

Tipy týkající se Chytré domácnosti

Bluetooth Bluetooth LE Chytrá domácnost Hardware Home Assistant Internet věcí IoT Software Wi-Fi Zigbee