Союз стандартов связности официально представил Zigbee 4.0, глубокую эволюцию с тремя ясными направлениями: лучшая безопасность, упрощенное сопряжение и, прежде всего, открытие возможностям работы на частотах ниже 1 ГГц в Европе и Северной Америке. На практике, Zigbee стремится сохранить то, что сделало его успешным в области домашней автоматизации, одновременно устраняя несколько известных ограничений, особенно в вопросах диапазона, надежности в перегруженных условиях и развертывания в большом масштабе.

Zigbee 4.0, который больше не ограничивается 2,4 ГГц

Это момент, который сразу же привлекает внимание. До сих пор в сознании многих пользователей Zigbee был почти синонимом 2,4 ГГц. Однако CSA указывает, что Zigbee 4.0 добавляет поддержку европейского PHY на 800 МГц и североамериканского PHY на 900 МГц. Цель: увеличить диапазон, покрытие и радиоуправляемую устойчивость, особенно в сложных зданиях или для более широких применений.

На практике это очевидно. Более низкие частоты, как правило, лучше проходят через препятствия, чем перегруженная сеть 2,4 ГГц с Wi-Fi, Bluetooth и множеством других устройств, которые уже используют эту частоту. Для наружных датчиков, пристроек, гаражей, больших домов или некоторых коммерческих зданий Zigbee 4.0 открывает весьма интересные перспективы. Это также то, что CSA подчеркивает с Suzi, новым брендом, связанным с частью экосистемы Zigbee ниже 1 ГГц, нацеленным на долгую передачу, низкое потребление и совместную работу между марками.

CSA говорит о поддержке европейского «800 МГц» и североамериканского «900 МГц», как это делает Z-Wave с давних пор. Но CSA не уточняет, какие именно конечные каналы будут использоваться в каждом регионе. Поэтому лучше не утверждать уже сегодня, что Zigbee 4.0 будет использовать точно такие же частоты, как тот или иной другой протокол. Мы знаем, что он входит в одну и ту же большую радиосемью ниже 1 ГГц, но у нас еще нет исчерпывающих данных о конечных каналах для конечных продуктов.

Настоящие новшества Zigbee 4.0: безопасность, надежность и ввод в эксплуатацию

Другой важной задачей Zigbee 4.0 является безопасность. Silicon Labs подводит итоги нескольким важным изменениям. В частности, ключам динамической связи, которые усиливают согласование ключей во время интеграции и также позволяют проводить ротацию ключей после обновления. Протокол также добавляет механизм «интервью устройства», позволяющий Центру доверия проверять возможности устройства перед тем, как предоставить ему доступ к сети. Идея заключается в том, чтобы лучше контролировать, кто входит, как и с каким уровнем доверия.

Устойчивость сети также была пересмотрена. Zigbee 4.0 обеспечивает продвинутую синхронизацию счетчиков кадров APS, чтобы снизить риски атак перехвата и лучше управлять перезапусками или отключениями. Он также добавляет новый формат кодирования TLV, усиленные механизмы маршрутизации, стандартизированные и активированные по умолчанию повторные попытки сети, а также более надежный опрос для устройств на батареях. Это не тот тип новшеств, который будет привлекать внимание на маркетинговом сайте, но в области умного дома это именно тот вид улучшений, которые важны: меньше потерь сообщений, меньше странных поведения, более чистая сеть.

Еще один очень интересный момент: «Замена Центра Доверия». Документация Silicon Labs объясняет, что Zigbee 4.0 позволяет облегчить замену главного контроллера сети без необходимости проходить через полную повторную настройку. Для опытных пользователей, интеграторов и менеджеров парков это далеко не незначительное улучшение. Замена хаба или координатора становится потенциально менее болезненной.

Наконец, Zigbee 4.0 также улучшает энергетическую эффективность. Протокол вводит улучшение Координированного Образцового Прослушивания (CSL), позволяя устройствам на батареях дольше спать, оставаясь при этом синхронизированными. Для датчиков, зондов или небольших автономных устройств это может привести к лучшему сроку службы без ухудшения отзывчивости сети.

Zigbee Direct: более простое сопряжение благодаря Bluetooth LE

Самая заметная новинка для конечного пользователя, вероятно, называется Zigbee Direct. CSA и Silicon Labs объясняют, что эта функция позволяет использовать Bluetooth Low Energy для ввода в эксплуатацию и управления, с помощью смартфона или планшета, не полагаясь на обычный процесс интеграции через хаб для каждого взаимодействия. Проще говоря, интеграция может стать более плавной, более доступной и менее пугающей как для широкой публики, так и для установщиков.

Тем не менее, стоит быть осторожным, чтобы не переусердствовать с этой новостью. Zigbee Direct не означает, что вся классическая архитектура Zigbee исчезнет за одну ночь, или что каждое устройство Zigbee 4.0 будет работать без каких-либо шлюзов в любых сценариях. То, что производитель чипов указывает, это то, что Bluetooth LE упрощает ввод в эксплуатацию и некоторые взаимодействия, что снижает трение в установке. Это уже огромный шаг вперёд, особенно по сравнению с постоянной критикой Zigbee: быть очень хорошим с технической точки зрения, но иногда немного менее простым в понимании, чем более «готовые к использованию» решения.

Для профессиональных развертываний Zigbee 4.0 также добавляет групповое введение в эксплуатацию, то есть возможность добавлять и настраивать несколько устройств одновременно. В чисто жилом секторе это, возможно, не будет основным аргументом. Однако на уровне коллективного освещения, небольших коммерческих объектов, умных зданий или проектов установщиков это экономия времени.

Совместимость с существующими решениями: хорошая новость на бумаге, осторожность в реальной жизни

Хорошая новость в том, что Zigbee 4.0 объявлен как полностью обратимо совместимый с Zigbee 3.0 и профилями Smart Energy. CSA даже говорит о продолжении работы с более чем миллиарда устройств Zigbee, уже развернутых, а Silicon Labs уточняет, что сертификация Zigbee 3.0 останется действительной как минимум в течение 18 месяцев для обеспечения плавного перехода. Иными словами, Zigbee 4.0 не представляется как резкий разрыв в экосистеме.

Но нужно сразу уточнить. Эта обратная совместимость не означает, что все текущие устройства внезапно получат доступ к технологиям ниже 1 ГГц или ко всем новым функциям. Для использования новых радиочастот 800/900 МГц потребуется оборудование, совместимое на радио уровне. Существующий USB-ключ Zigbee 2,4 ГГц не станет координатором ниже 1 ГГц просто из-за обновления программного обеспечения, если его аппаратное обеспечение не включает необходимую радиочасть. Это физическое ограничение, которое невозможно обойти. Это вывод является логическим следствием добавления новых радио-PHY и того факта, что производители уже анонсируют SDK и оборудование «готовое к Zigbee 4.0».

Еще один момент, который следует учитывать: совместимость экосистемы также будет зависеть от конкретных реализаций. Между опубликованной спецификацией, совместимыми чипсетами, реально продаваемыми координаторами и интеграциями в Home Assistant, Zigbee2MQTT или другие устройства, всегда существует небольшой временной лаг. Silicon Labs сообщает, что готов с точки зрения валидации и поддержки SDK, но это еще не означает, что вся экосистема для широкой публики уже готова сегодня.

Короче говоря, не стоит паниковать по поводу существующего оборудования. Сети Zigbee 3.0 не становятся устаревшими за одну ночь. Однако будущие поколения шлюзов, USB-координаторов и радиомодулей смогут постепенно открыть доступ к преимуществам Zigbee 4.0. Для поклонников Home Assistant это особенно вопрос, который стоит внимательно следить за следующими USB-ключами и контроллерами.

Параллель с Z-Wave: да, Zigbee явно приближается к своему игровому полю

Невозможно говорить о Zigbee 4.0, не упомянув Z-Wave. Исторически одним из крупных преимуществ Z-Wave было именно его использование в диапазоне ниже 1 ГГц. В Европе этот протокол использовал частоты 868,4 МГц и 869,85 МГц в зависимости от региона и применения, что позволяет ему уже давно избегать перегруженной полосы 2,4 ГГц.

С Zigbee 4.0 Zigbee явно вступает на территорию Z-Wave в этом конкретном аспекте. Протокол сохраняет свою концепцию сети с низким потреблением, но теперь стремится предложить и лучший диапазон, и лучшую проникающую способность радиосигнала на частотах ниже 1 ГГц. С этой точки зрения, да, сходство очевидно. Zigbee перехватывает часть исторического аргумента Z-Wave.

Означает ли это, что Zigbee 4.0 и Z-Wave будут использовать «одни и те же частоты»? Нужно быть точным: они сближаются в терминах рабочей полосы частот, поскольку в обоих случаях речь идет о частотах ниже 1 ГГц, но проверенные официальные источники не позволяют утверждать черным по белому, что они будут совместно использовать абсолютно одинаковые радиоканалы в Европе. CSA говорит о европейском PHY на 800 МГц для Zigbee 4.0, в то время как официальные ссылки на Z-Wave упоминают в Европе частоты 868,4 МГц и 869,85 МГц. Таким образом, правильный итог на сегодня таков: одна и та же семья частот, одно и то же обещание лучшего диапазона, чем на 2,4 ГГц, но недостаточно публичных данных, чтобы сказать «это строго идентично».

Существует также различие в философии, которое стоит помнить. Z-Wave по-прежнему сосредоточен на специализированной экосистеме домашней автоматизации, с исторически строгой совместимостью. Zigbee, в свою очередь, остается более широким, более массовым по объему, сильно представленным в области освещения, датчиков, недорогих объектов и с огромным установленным парком. Если Zigbee 4.0 сдержит свои обещания, он может объединить два мира, которые до сих пор казались довольно разделенными: цену и распространенность Zigbee с частью радиопривилегий, которые обычно связываются с Z-Wave.

Что Zigbee 4.0 может действительно изменить в умном доме

Для конечного пользователя наиболее заметная выгода, возможно, не будет явно видна на упаковке продукта, но в повседневном поведении. Более стабильные датчики, улучшенный диапазон на улице, сеть, менее восприимчивая к загруженному Wi-Fi, менее болезненная замена контроллера, более простое сопряжение со смартфоном… сказано так, это кажется почти банальным. И тем не менее, именно это может стать различием между приятным умным домом и установкой, которая раздражает через три недели.

В большом доме, саду с пристройкой, удалёнными воротами, техническим помещением бассейна, навесом или мастерской Zigbee 4.0 мог бы стать гораздо более актуальным, чем раньше. В небольшом коммерческом секторе также, с его потребностями в быстром развертывании и стремлением к стабильности, преимущества очень ясны. CSA также позиционирует Suzi на использование в жилых и коммерческих целях, а не только на чисто массовом рынке умного дома.

Не следует также слишком быстро хоронить текущий Zigbee 3.0. Установленный парк огромен, продуктов много, цены остаются привлекательными, и интеграции в Home Assistant или Zigbee2MQTT сегодня очень зрелые. Zigbee 4.0 поэтому должен рассматриваться скорее как постепенное повышение стандарта, а не как резкое его замещение.

Стоит ли ждать Zigbee 4.0, прежде чем покупать Zigbee?

Не совсем. Для кого-то, кто обустраивает свой дом сегодня, Zigbee 3.0 остается очень уместным выбором, именно потому что Zigbee 4.0 анонсирован как обратно совместимый и переход будет плавным. Ожидание гипотетического полного перехода не имеет большого смысла, особенно учитывая, что предложения продуктов Zigbee 4.0, реально доступные на рынке, еще займут некоторое время для структурирования.

С другой стороны, для установщика, производителя или опытного пользователя, который готовит проект на несколько лет, Zigbee 4.0 явно меняет правила игры. Он возвращает Zigbee в соревнование по вопросам дальнего радиуса, надежности и современного ввода в эксплуатацию. И здесь, честно говоря, движение стоит внимательно отслеживать.

В конечном счете, Zigbee 4.0 не заменяет ни Zigbee 3.0, ни Z-Wave. Но он серьезно перетасовывает карты. Стандарт исправляет несколько исторических слабостей, не разрушая существующую экосистему, что является, вероятно, лучшей новостью из всех этих объявлений. Теперь остается самое главное: увидеть появление первых реальных продуктов, первых совместимых координаторов и первых применимых интеграций на практике. Именно здесь будет решаться результат.