Zigbee คืออะไร? เข้าใจง่าย พร้อมตัวอย่างการใช้งานใน Smart Home

Zigbee คืออะไร?

Zigbee คือเทคโนโลยีการสื่อสารไร้สายที่นิยมใช้กับอุปกรณ์ IoT และ Smart Home โดยถูกออกแบบมาให้เหมาะกับอุปกรณ์ที่ต้องส่งข้อมูลขนาดเล็ก ใช้พลังงานต่ำ และต้องการให้อุปกรณ์จำนวนมากทำงานร่วมกัน

ตัวอย่างเช่น Door Sensor ไม่จำเป็นต้องส่งภาพหรือวิดีโอ สิ่งที่ต้องส่งอาจมีเพียง “ประตูเปิด” หรือ “ประตูปิด”

ส่วน PIR Sensor ก็อาจส่งข้อมูลเพียงว่า “ตรวจพบการเคลื่อนไหว”

เพราะข้อมูลประเภทนี้มีขนาดเล็ก จึงไม่จำเป็นต้องใช้เครือข่ายที่มี Bandwidth สูงแบบที่ใช้กับ กล้องวงจรปิดหรือการรับชมวิดีโอ

Zigbee ไม่ได้เป็นเพียง “คลื่น” แต่เป็นระบบการสื่อสารหลายชั้น

หลายคนอาจเรียกง่าย ๆ ว่า “คลื่น Zigbee” แต่จริง ๆ แล้ว Zigbee ไม่ใช่ชื่อของคลื่นชนิดหนึ่ง

Zigbee เป็นระบบการสื่อสารที่ทำงานอยู่บนพื้นฐานของมาตรฐาน IEEE 802.15.4 ซึ่งกำหนดวิธีการรับส่งข้อมูลผ่านคลื่นวิทยุในระดับพื้นฐาน

แล้ว “คลื่น Zigbee” ใช้ความถี่เท่าไร?

Zigbee รองรับมากกว่าหนึ่งย่านความถี่ แต่สำหรับอุปกรณ์ Smart Home ที่พบทั่วไป ย่านที่ใช้งานแพร่หลายคือ 2.4 GHz

คำว่า 2.4 GHz หมายถึงคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าที่มีความถี่ประมาณ 2.4 พันล้านรอบต่อวินาที

ย่าน 2.4 GHz นี้เป็นย่านเดียวกับที่ Wi-Fi 2.4 GHz และ Bluetooth ใช้งานอยู่บางส่วน จึงมีโอกาสเกิดการรบกวนกันได้ หากมีอุปกรณ์จำนวนมากอยู่ในพื้นที่เดียวกัน

Zigbee 2.4 GHz มี Channel อะไรบ้าง?

สำหรับ Zigbee ในย่าน 2.4 GHz จะมี Channel ตั้งแต่ Channel 11 ถึง Channel 26 รวมทั้งหมด 16 Channel

ข้อมูล 0 และ 1 ถูกส่งผ่านคลื่น Zigbee ได้อย่างไร?

เวลาที่ Sensor ต้องการส่งข้อมูล ข้อมูลดิจิทัลจะไม่ได้ถูกส่งออกไปในรูปแบบคำว่า “ประตูเปิด” โดยตรง

ระบบจะนำข้อมูลดิจิทัลมาเข้ากระบวนการหลายขั้นตอน ก่อนแปลงเป็นสัญญาณวิทยุ

ใน Zigbee 2.4 GHz จะใช้เทคนิคที่เกี่ยวข้องกับ DSSS หรือ Direct Sequence Spread Spectrum และ O-QPSK หรือ Offset Quadrature Phase Shift Keying

ในระบบ Zigbee 2.4 GHz ข้อมูล 4 บิตจะถูกแทนด้วยลำดับ 32 Chips ก่อนเข้าสู่กระบวนการ Modulation

อัตราการส่งข้อมูลพื้นฐานอยู่ที่ประมาณ 250 kbps

Zigbee กับ Wi-Fi ใช้ 2.4 GHz เหมือนกัน แล้วรบกวนกันไหม?

มีโอกาสรบกวนกันได้ เพราะ Zigbee, Wi-Fi และ Bluetooth ใช้พื้นที่ความถี่ใกล้เคียงกัน

แต่ไม่ได้หมายความว่า Wi-Fi ทำให้ Zigbee ใช้งานไม่ได้เสมอไป เพราะระบบมีการแบ่ง Channel และมีกลไกช่วยจัดการการส่งข้อมูล

ทำไม Zigbee แค่ 250 kbps แต่ยังเพียงพอกับ Smart Home?

เพราะ Sensor ไม่ได้ต้องส่งข้อมูลปริมาณมาก แบบกล้องวงจรปิด

ตัวอย่างข้อมูลจาก Door Sensor อาจมีเพียง

ข้อมูลประเภทนี้มีขนาดเล็กมาก จึงไม่จำเป็นต้องใช้ความเร็วระดับ Wi-Fi

นี่เป็นเหตุผลว่าเหตุใด Zigbee จึงเหมาะกับ Sensor และคำสั่งควบคุม แต่ไม่เหมาะกับการส่งภาพหรือวิดีโอ

Zigbee ใช้กับอุปกรณ์อะไรได้บ้าง?

ภายใน Zigbee Network มีอุปกรณ์กี่ประเภท?

ถ้ามองในระดับเครือข่าย Zigbee สามารถแบ่งบทบาทหลักออกได้เป็น Coordinator, Router และ End Device

1. Coordinator

Coordinator ทำหน้าที่เริ่มต้นและสร้าง Zigbee Network โดยในระบบ Smart Home Gateway หรือ Hub มักทำหน้าที่นี้

2. Zigbee Router

Router สามารถรับและส่งต่อข้อมูลให้กับอุปกรณ์ตัวอื่น จึงเป็นส่วนสำคัญของระบบ Mesh

โดยทั่วไปอุปกรณ์ที่ได้รับไฟตลอดเวลา เช่น Smart Plug หรือ Smart Switch บางรุ่น สามารถทำหน้าที่เป็น Router ได้

3. End Device

End Device มักเป็น Sensor ที่ใช้แบตเตอรี่ เช่น Door Sensor หรือ PIR Sensor

อุปกรณ์เหล่านี้สามารถเข้าสู่ Sleep Mode เพื่อช่วยประหยัดพลังงาน

Zigbee Mesh Network คืออะไร?

Mesh Network คือหนึ่งในจุดเด่นสำคัญของ Zigbee

ในเครือข่ายทั่วไป อุปกรณ์อาจต้องส่งข้อมูลตรงไปยัง Gateway

แต่ Zigbee Router สามารถช่วยรับข้อมูล แล้วส่งต่อไปยังอุปกรณ์ตัวอื่นได้

ตัวอย่างเช่น Door Sensor อยู่ชั้นสอง แต่ Gateway อยู่ชั้นหนึ่ง

หากมี Smart Plug หรือ Zigbee Router อยู่บริเวณตรงกลาง Sensor อาจส่งข้อมูลผ่าน Router ก่อนถึง Gateway

หากมี Router หลายตัวในเครือข่าย ระบบ Mesh สามารถมีเส้นทางการส่งข้อมูลได้หลายเส้นทาง

ทำไม Zigbee Sensor ถึงประหยัดแบตเตอรี่?

อุปกรณ์ประเภท End Device ไม่จำเป็นต้องเปิดระบบรับส่งข้อมูลตลอดเวลา

ตัวอย่าง Door Sensor สามารถอยู่ใน Sleep Mode แล้วตื่นขึ้นเมื่อเกิดเหตุการณ์

อายุแบตเตอรี่จริงขึ้นอยู่กับ คุณภาพสัญญาณ จำนวนครั้งที่ Sensor ทำงาน Firmware และแบตเตอรี่ของแต่ละรุ่นด้วย

เจาะลึก: เปิดประตูหนึ่งครั้ง ข้อมูลเดินทางอย่างไร?

ตอนกด Pair อุปกรณ์ Zigbee เกิดอะไรขึ้น?

ในตอนที่ผู้ใช้กดเพิ่มอุปกรณ์เข้า Gateway เบื้องหลังจะมีกระบวนการ Join Network

Zigbee มีระบบรักษาความปลอดภัยไหม?

Zigbee รองรับระบบรักษาความปลอดภัยของข้อมูล และใช้การเข้ารหัส AES-128 เป็นส่วนหนึ่งของระบบ

แต่ความปลอดภัยจริงของ Smart Home ไม่ได้ขึ้นอยู่กับ Zigbee เพียงอย่างเดียว

ยังขึ้นอยู่กับ Gateway, Firmware, Application, Cloud และการออกแบบของผู้ผลิต

อุปกรณ์ Zigbee ทุกยี่ห้อใช้ Gateway เดียวกันได้ไหม?

ไม่ควรสรุปว่าใช้ร่วมกันได้ทั้งหมด

แม้อุปกรณ์จะใช้ Zigbee เหมือนกัน แต่ยังต้องดูว่า Gateway, Firmware, Ecosystem และฟังก์ชันของอุปกรณ์รองรับกันหรือไม่

ดังนั้นก่อนซื้ออุปกรณ์ Zigbee เพิ่มเข้าระบบเดิม ควรตรวจสอบ Compatibility ของอุปกรณ์ก่อน

Zigbee ต่างจาก Wi-Fi ยังไง?

ทั้ง Zigbee และ Wi-Fi สามารถใช้ย่าน 2.4 GHz ได้ แต่ถูกออกแบบมาให้เหมาะกับงานคนละประเภท

คำถามที่พบบ่อยเกี่ยวกับ Zigbee

Zigbee ต้องมี Wi-Fi ไหม?

การสื่อสารระหว่าง Zigbee Device กับ Gateway เป็น Zigbee Network แต่การควบคุมผ่านมือถือจากนอกบ้าน หรือการใช้งาน Cloud อาจต้องใช้อินเทอร์เน็ต

Zigbee ต้องมี Gateway ไหม?

ในระบบ Smart Home Zigbee โดยทั่วไปต้องมีอุปกรณ์ ที่ทำหน้าที่ Coordinator ซึ่งมักเป็น Zigbee Gateway หรือ Hub

Zigbee กับ Wi-Fi ใช้พร้อมกันได้ไหม?

ได้ และ Smart Home จำนวนมากใช้ทั้งสองระบบร่วมกัน เช่น กล้องวงจรปิดใช้ Wi-Fi ขณะที่ Door Sensor และ PIR ใช้ Zigbee

Zigbee ส่งวิดีโอได้ไหม?

Zigbee ไม่ได้ออกแบบมาเพื่อส่งข้อมูลจำนวนมากอย่างวิดีโอ จึงเหมาะกับ Sensor และคำสั่ง Automation มากกว่า

Zigbee มีระยะไกลแค่ไหน?

ไม่มีระยะเดียวที่ใช้ได้กับทุกพื้นที่ เพราะขึ้นอยู่กับกำลังส่ง เสาอากาศ กำแพง สัญญาณรบกวน ตำแหน่งอุปกรณ์ และโครงสร้าง Mesh Network

สรุป Zigbee ตั้งแต่พื้นฐานถึงระดับเทคนิค

เลือกอุปกรณ์ Zigbee ยังไงให้ใช้ร่วมกันได้?

หากกำลังทำระบบ Smart Home และไม่แน่ใจว่า Zigbee Gateway ที่ใช้อยู่ รองรับ Door Sensor, PIR Sensor, Smart Switch หรืออุปกรณ์รุ่นอื่นหรือไม่ สามารถสอบถามทีมงาน JL Home ได้ครับ

การตรวจสอบ Compatibility ก่อนเลือกซื้อ จะช่วยลดปัญหาว่าอุปกรณ์เป็น Zigbee เหมือนกัน แต่ไม่สามารถ Pair หรือใช้งานบางฟังก์ชันร่วมกันได้

บทความโดย JL Home — เนื้อหาจัดทำขึ้นเพื่ออธิบายพื้นฐานและหลักการของ Zigbee สำหรับระบบ Smart Home รายละเอียดการทำงานจริงอาจแตกต่างกันตามอุปกรณ์, Gateway, Firmware และผู้ผลิต