Zigbee: как работает mesh-сеть для умного дома

Zigbee — энергоэффективный mesh-протокол поверх IEEE 802.15.4. Роли устройств, каналы, безопасность и типичные ошибки при построении сети.
Zigbee: как работает mesh-сеть для умного дома

Иллюстрация создана ИИ — пример обстановки.

Что такое Zigbee

Zigbee — сетевой протокол для устройств с малым энергопотреблением. Он работает поверх радиостандарта IEEE 802.15.4, чаще всего на 2,4 ГГц, со скоростью до 250 кбит/с. Скорость низкая намеренно: датчик отправляет несколько байт и может годами работать от одной батарейки.

Роли в сети

  • Координатор — создаёт сеть, выбирает канал и PAN ID, раздаёт ключи. В каждой сети он один.
  • Маршрутизатор — устройство с питанием от сети (лампа, розетка). Передаёт пакеты других и расширяет зону покрытия.
  • Конечное устройство — обычно батарейное (датчик, кнопка). Большую часть времени спит и общается только через родителя — маршрутизатор или координатор.

Mesh и маршрутизация

Пакеты проходят через маршрутизаторы и сами находят путь. Если маршрутизатор пропадает, сеть перестраивается. Поэтому там, где стоят батарейные датчики, нужно достаточно устройств с питанием от сети, а не один центральный хаб.

Каналы и Wi-Fi

На 2,4 ГГц у Zigbee каналы 11–26. Wi-Fi на каналах 1, 6 и 11 перекрывает часть из них. Меньше всего мешают Zigbee-каналы 15, 20, 25 и 26. Канал выбирается при создании сети, и позже его трудно менять.

Безопасность

Трафик шифруется AES-128. Сетевой ключ передаётся при подключении устройства. Zigbee 3.0 дополнительно использует установочные коды устройств, чтобы ключ нельзя было перехватить при первом сопряжении.

Профили и кластеры

Zigbee описывает, чем является устройство, через кластеры: On/Off, Level Control, Temperature Measurement и другие. Благодаря этому лампы и выключатели разных производителей могут работать вместе.

Типичные ошибки

  • Только батарейные устройства без маршрутизаторов — сеть нестабильна.
  • Координатор в металлическом шкафу или рядом с портом USB 3.0, который шумит на 2,4 ГГц.
  • Канал, пересекающийся с Wi-Fi соседа.
  • Смешивание старых и новых прошивок без проверки совместимости.

Где применяется

Освещение, термоголовки, датчики дверей и движения, розетки с измерением. Чаще всего управляется через Home Assistant с Zigbee2MQTT или ZHA либо через фирменный хаб.