Розумний дім

Розумний будинок(smart home, digital house, intelligent house) - комплекс датчиків , проводів , контролерів і інших девайсів що дають можливість домовласнику керувати системами що забезпечує комфорт , безпеку , ресурсозбереження і інші властивості будинку , автоматизувати їх . Система повинна вміти розпізнавати конкретні ситуації, що відбуваються в будівлі, і відповідним чином на них реагувати: одна з систем може управляти поведінкою інших за заздалегідь виробленим алгоритмам.
Основні функції розумного дому:

• управління кліматом вашої оселі (управління котлами , радіаторами у кожній кімнаті , кондиціонерами , вентиляцією і так далі);
• охорона будинку , імітація присутності , розумний домофон;
• управління освітленням будинку і прибудинкової території в залежності від пересування людей , по часовому графіку , спецефекти та інше;
• мультирум (телевізор, музичний центр, DVD, TV-тюнер,домашній кінотеатр fm-радіо і інше - управління по всьому будинку);
• безпека (захист від протікання води , запобігання витоку газу , пожежна безпека);
• енергоефективність , телеметрія;
• відеоспостереження;
• управління басейном , поливом прибудинкової території , прибирання будинку , управління іншими електроприладами;

Сьогодні споживачам доступне надзвичайно широке коло контролерів, датчиків, виконавчих пристроїв і інших гаджетів для розумного дому. Для того щоб розібратися у цій величезній кількості техніки від багатьох фірм що виходять на ринок з даною продукцією спробуємо класифікувати дану техніку і накреслити деяку стратегію побудови розумного дому.
Отже бувають провідний і безпровідний спосіб управління системою розумного дому.
Провідний - це коли від центрального процесора до всіх датчиків і виконавчих механізмів прокладені провода(переважно - вита пара).
Також можливий варіант організації провідної мережі розумного дому за допомогою силових кабелів.
Переваги провідної системи в тому що вони надійні (сигнал що йде по спеціально прокладеними проводам), постійне джерело живлення (не потрібна заміна батарейок в пристроях), висока швидкість відгуку.
Недоліки даної системи в тому , що її встановлюють на початку ремонту житла і бажано мати проект , який розроблений фахівцями . До кожного елемента системи (датчиків , керуючих пристроїв , тощо) потрібно прокладати проводи . Отже дану систему встановити не спеціалісту дуже проблемно.
Безпровідний - це коли зв'язок і управління з датчиками і виконавчими механізмами здійснюється за допомогою радіохвиль (wi-fi, bluetooth, z-wave, ZigBee, EnOcean і інші). Це дозволяє скоротити кількість проводів, а також час на інсталяцію системи. Ці системи можна монтувати на об'єкти з готовим ремонтом з класичною проводкою. Її може встановити і налаштувати звичайний користувач.
Недоліки безпровідною системи це те що інформаційні і управляючі сигнали між пристроями мають обмежений радіус дії. Також необхідно слідкувати за джерелами автономного живлення пристроїв , адже час їх дії обмежений.
Централізовані или децентралізовані.
Суть централізованої системи управління в тому, що тут має місце програмування одного центрального елементу (логічного модуля). Найчастіше це контролер з багатьма виходами. Для конкретного об'єкта пишеться програма, за допомогою якої здійснюється управління виконавчими пристроями і системами. Потім ця програма заливається в контролер. Дана схема дає можливість використовувати мультизадачні сценарії з використанням широкого вибору обладнання. Централізовані системи автоматизації можуть бути як провідні, так і бездротові.
Переваги централізованої системи автоматизації:

• єдиний інтерфейс для управління всіма системами;
• можливість створення мультизадачних сценаріїв;

Слід врахувати і деякі особливості при установці централізованих систем:

• Уразливість. Вся система управління залежить від центрального модуля. Модуль виходить з ладу - завмирає вся система;
• Людський фактор. Якщо втрачено зв'язок з програмістом, який спочатку писав код для вашої системи, то внести зміни в систему іншій людині буде досить важко. Швидше за все доведеться писати програму заново;

Децентралізовані системи автоматизації.
Відповідно розуміємо , що при поломці одного пристрою вся система працює коректно, природно, за винятком тих приладів, які вийшли з ладу. Прикладом децентралізованої системи є розумні будинки, побудовані на протоколі KNX.
Надійність. Пристрої в системі не залежать один від одного. Наявність незалежної пам'яті. Слід врахувати і деякі особливості при установці децентралізованих систем, точніше основна особливість, на яку ми хочемо звернути увагу - це великий обсяг щитового обладнання. Будьте готові до щитка від п'ятдесяти до ста посадочних місць.

Бездротові системи автоматизації "Розумний будинок» доцільно застосовувати там, де монтувати кабелі для живлення і управління пристроями важко через виконаний ремонт або там, де планується тимчасове використання обладнання автоматизації.Але при застосуванні бездротових пристроїв систем автоматизації треба враховувати деякі особливості:

• - на якість радіозв'язку впливє дальність розміщення елементів системи а також різні перешкоди такі як матеріали з якого зроблені стіни , включені мікрохвильові печі та інші електропристрої що впливають на радіосигнал;
• - перевірка автономного живлення пристроїв системи (батарейки , акумулятори);
• - кібербезпека (захищеність системи від кіберзлому);
• - взаємна сумісність (далеко не кожна технологія, яку ви виберете в якості головної для домашньої автоматизації, може гарантувати, що різні розумні продукти, що підтримують один і той же стандарт, будуть «розуміти» один одного );

Провідні системи не обмежуються радіусом дії радіосигналу, не схильні до впливу різних перешкод, мають гарну захищеністю мережі з точки зору кібербезпеки і не вимагають подальшого обслуговування. Крім того, на даний час, дані технології мають високу швидкість передачі даних.

Провідні технології безальтернативні для автоматизації великих об'єктів, заміських резиденцій, офісних і промислових будівель, багатоквартирних житлових будинків. Якщо Ви тільки будуєте або ремонтуєте свій будинок і надалі плануєте встановити систему автоматизації тоді можливо є сенс закласти виту пару під час ремонту (це не так дорого) ,але дасть Вам більшу надійність, безпеку і комфорт.

Побудова системи автоматизації "Розумний будинок» краще виконувати на проводній основі, а згодом, у міру необхідності, доповнювати діючу систему бездротовими пристроями.

Бездротові системи домашньої автоматизації.

У загальному випадку, система домашньої автоматизації, тобто розумного будинку складається з трьох основних компонентів: датчиків, актуаторiв і центрального контролера.

Датчики або сенсори призначені для того, щоб збирати інформацію про стан навколишнього середовища. На поточний момент існує величезна кількість різноманітних датчиків - вологості, температури, задимлення і затоплення, рівня CO2, датчики руху і обсягу, датчики порушення контуру, вимірювачі споживаної електроенергії і це список далеко неповний, кількість і число типів всіляких датчиків зростає з кожним днем.

Виконавчі пристрої або «актуатори» служать для того, щоб управляти якимись реальними фізичними об'єктами і пристроями або змінювати будь-яким способом стан навколишнього середовища. Найпростіші і популярні актуатори - це звичайні розетки з можливістю дистанційного включення або відключення, світлові вимикачі і диммери, керовані бездротові дверні замки, модулі управління моторами жалюзі, опалювальних пристроїв, елементами систем вентиляції.

Центральний контролер або інакше «хаб» розумного будинку приймає інформацію від датчиків і посилає сигнали актуаторами. Саме в хабі зосереджений весь інтелект «розумного будинку». В абсолютній більшості випадків, хаб виступає мостом між «розумним будинком», тобто мережею датчиків і актуаторів і звичайною домашньою провідною або Wi Fi - мережею інтернету. Найчастіше, в центральному контролері є свій невеликий веб-сервер, завдяки якому доступ до управління «розумним будинком» можна отримати з будь-якого веб-браузера, з ПК, ноутбука, планшета або смартфона - як «всередині», з домашньої мережі так і «зовні», через інтернет.

Можливості центрального контролера багато в чому залежать від того, наскільки «просунуте» ПО в ньому встановлено. Деякі бюджетні продукти просто надають інтерфейс для того, щоб можна було дистанційно включати і вимикати світло, посилати прості команди на актуатори, підключені до мережі домашньої автоматизації або переглядати параметри середовища в квартирі за допомогою мобільного пристрою або інтернет-браузера. Більш складне ПО дозволяє створювати автоматичні сценарії - тобто комплексно управляти актуаторами в залежності від комбінацій будь-яких подій або повідомлень від датчиків. Наприклад, включати певні джерела світла і посилювати обігрів повітря ввечері (по таймеру або в залежності від рівня освітлення в будинку), створювати певну світлову атмосферу для різних ситуацій (дружня вечеря, перегляд телевізора).Найбільш «просунуті» контролери володіють власним «штучним інтелектом», який дозволяє виконувати якісь сценарії без участі господаря квартири, підлаштовуючись під його поведінку (наприклад, використовуючи інформацію про час доби і дані з датчиком руху - «підсвічувати» зони приміщення, де в наразі перебувають люди). Часто для цього контролери підключаються до хмарних сервісів (як тим, що підтримуються виробниками систем розумного будинку, так і стороннім сервісам), де збираються десятки тисяч різних сценаріїв і на підставі аналізу великих обсягів даних виділяються характерні особливості поведінки користувачів, складаються найбільш оптимальні шаблони управління домашньою інфраструктурою. При цьому може бути задіяна і інша інформація, не тільки та, що надходить від датчиків всередині квартири - наприклад, довжина світлового дня на конкретній широті, прогноз погоди і т.п. Важливо відзначити, що досить часто, «просунутому» програмного забезпечення для управління «розумним будинком» неважливо, яка технологія зв'язку датчиків і актуаторів використовується на фізичному рівні. Достатньо лише, щоб були в наявності високорівневі драйвера, які передавали в інтерфейс потрібні дані.

Також, до складу бездротової системи управління будинком, можуть входити і інші, допоміжні пристрої, наприклад, повторювачі і ретранслятори, перехідні мости для інших,провідних, систем, таких як KNX, BacNET, DMX та інше.

Отже проаналізуємо кілька популярних безпровідних технологій домашньої автоматизації.

Wi-Fi (Wireless Fidelity — бездротова правдивість відтворення) - технологія бездротового локальної мережі з пристроями на основі стандартів IEEE 802.11, що забезпечує зв'язок в діапазоні 2,4 ГГц. Дана технологія забезпечує можливість передачі даних між пристроями на короткі дистанції без допомоги проводів за допомогою радіосигналу . Пристрої підключені по бездротовій технології утворюють мережу , ядром якої є точка доступу (Access Point). Навколо неї формується територія радіусом 50-100 метрів, звана хот-спотом, або зоною Wi-Fi. Даний стандарт характерний швидким обміном значними обсягами даних на невеликих відстанях а також інтегрований широке коло обладнання (ноутбуки, смартфони , планшети і іншу побутову техніку).

Без Wi-Fi не обійтися в IP-камерах, телевізорах, аудіо / медіаплеєрах і іншій техніці для передачі відеосигналу. Звичайно, Wi-Fi може використовуватися і в вимикачах світла, датчиках, термостатах, але відсутність ретрансляції сигналу і високе енергоспоживання не дозволяють робити на ньому датчики з автономним живленням, що працюють роками. Кожен виробник для свого Wi-Fi-пристрою, будь то розумна лампочка, чайник, холодильник або робот-пилосос,випускає свою власну програму, і немає єдиного стандарту, щоб управляти всією технікою з однієї програми. Це не дозволяє зробити розумний будинок тільки на Wi-Fi по-справжньому зручним. Хоча можливий варіант організації деяких сценаріїв для збирання інформації та управління пристроями розумного дому через безкоштовну веб-службу IFTTT .

Переваги і недоліки мережі

Z-Wave - це протокол бездротового зв'язку з малим витратою енергії, розроблений для управління на відстані, контролю і автоматизації пристроїв в житлових приміщеннях. Раніше закрита технологія передачі даних по радіоканалу, тепер відкрита для кожного бажаючого створити на її основі розумний будинок. Суть технології проста - контролер забезпечує алгоритм роботи системи, обмін інформацією по протоколу Z-Wave, вихід на інтерфейси для дистанційного керування (ДУ). Модулі, або дочірні пристрої, розміщуються по приміщеннях. Зазвичай, це датчики, сенсори, димери. Вони відповідають за виконання команд, що подаються з контролера.

В основі рішення Z-Wave лежить стільникова (комірчаста) мережа (mesh мережа), в якій кожен вузол або пристрій може приймати і передавати сигнали інших пристроїв мережі, використовуючи проміжні сусідні вузли. Mesh це самоорганізована мережа з маршрутизацією, що залежить від зовнішніх чинників - наприклад, при виникненні перешкоди між двома найближчими вузлами мережі, сигнал піде через інші вузли мережі, що знаходяться в радіусі дії. Завдяки цьому збільшується надійність мережі, а зона покриття розширюється простим додаванням нових пристроїв, які можуть працювати в якості повторювачів сигналу. У мережі Z-Wave не потрібні додаткові репітери і підсилювачі сигналу, досить, щоб будь-який пристрій мережі Z-Wave був в радіусі дії сусіднього пристрою. Слідуючи цьому правилу, при мізерній випромінюваної потужності одного Z-Wave пристрої, можна покрити Z-Wave мережею великі площі приміщень, будинків.

На одній території можуть співіснувати кілька Z-Wave мереж, абсолютно не перешкоджатимуть одна одній. Кожна мережа визначається унікальним параметром HOME ID, який генерується при її створенні. Кожному вузлу в мережі присвоюється свій унікальний номер NODE ID, який прописується контролером пристрою при його першому підключенні із запам'ятовуванням HOME ID. Таким чином, в подальшому бездротові датчики або інші елементи розумного будинку однієї мережі можуть безперешкодно спілкуватися між собою на відстані до 40 метрів. Один сегмент може містити до 232 радіомодулів. Однак вузли різних мереж не можуть "бачити" один одного і, відповідно, будь-яким чином зв'язуватися один з одним. Зв'язок між мережами здійснюється через пристрої, що виконують роль мережевих мостів. Пристрої в одній мережі можуть обмінюватися інформацією між собою, навіть коли знаходяться поза зоною прямої видимості. В цьому випадку пристрій використовує проміжні вузли (інші пристрої в тій же мережі, крім тих, які живляться від батарейок і більшу частину часу функціонують в «сплячому» режимі заради економії заряду батареї), щоб передати інформацію іншим пристроєм, коли воно знаходиться поза радіусом дії першого пристрою. Оптимальні і альтернативні доступні маршрути, якими може здійснюватися передача сполучення між двома пристроями через проміжні вузли, визначені заздалегідь.

У кожної мережі Z-Wave є основний контролер (з нього, власне, і починається побудова мережі), на який покладено обов'язки додавання нових пристроїв в мережу і видалення старих, складання карт маршрутизації, забезпечення безпечного підключення, забезпечення можливості створювати сценарії автоматизації та інших функцій по організації та контролю роботи мережі. У мережі також може розташовуватися один або кілька вторинних контролерів, які для нормальної роботи подають запит на інформацію про топології мережі у основного контроллера. Зазвичай основним контролером є той, з якого почалося побудова мережі. Але з часом цю функцію можна передати одному з вторинних контролерів. Часто нові пристрої Z-Wave можна додати в мережу за допомогою QR-коду або пін-коду. Ця швидка і безпечна процедура відбувається один раз під час інсталяції нового пристрою, після чого пристрій вважається належить цій мережі.

Дана технологія використовує статичну маршрутизацію. Маршрути передачі сигналів від вузла до вузла повністю сформовані.Отже з точки зору маршрутизації всі пристрої даної мережі можна поділити на три таких групи:

1. Стаціонарний контроллер Static Update-Controller(SUC) що будують і містять повну карту маршрутизації, регулярно її оновлюють(вручну або автоматично) і розсилають її підпорядкованим пристроям. Також дані контролери призначають ідентифікатор мережі(Home Id) і ідентифікатор вузла мережі(Node Id).Контролер - це пристрій верхнього рівня забезпечує таблицю маршрутизації для mesh-мережі і є хостом / майстром mesh-мережі. Існує два основних типи контролерів:
   • головний контролер - основний контролер є провідним, і тільки один майстер може існувати в мережі. Він має можливість підтримувати топологію і ієрархію мережі. Він також може включати або виключати вузли з топології. Він також зобов'язаний виділяти ідентифікатори вузлів;
   • вторинний контролер - ці вузли допомагають первинному контролеру з маршрутизацією; Контролери також можуть бути визначені як переносні і статичні. Портативний контролер призначений для переміщення, як пульт дистанційного керування. Як тільки він змінить становище, він перерахує найшвидші маршрути в мережі. Статичний контролер призначений для установки, наприклад, шлюзу, підключеного до електричної розетки. Статичний контролер завжди може бути включений і отримувати повідомлення стану підлеглого пристрою.
2. Підпорядковані маршрутизуючі пристрої Routing Slave - мають таблицю маршрутизації і можуть ініціалізувати обмін повідомленнями. Ці пристрої не можуть зв'язуватися з сусідніми підлеглими вузлами, за винятком випадків, коли це передбачено інструкцією з допомогою команди. Ведені пристрої можуть зберігати інформацію про маршрутизацію, але не обчислювати або оновлювати таблиці маршрутизації. Як правило, вони будуть виступати в якості ретранслятора в mesh-мереж
3. Підпорядковані пристрої Slave не можуть ініціювати пересилання повідомлення. Вони можуть тільки відповідати на запит контролера(наприклад датчик температури) і вони мають таблицю маршрутизації тільки сусідніх пристроїв (розрахована і передана головним контролером). На теперішній час таких пристроїв стає менше зв'язку з тим що використовується більше пристрої другої групи.

Отже поведінку пристроїв z-wave мережі можна моделювати в основному такими способами:

• Асоціації.

  За допомогою спеціальних налаштувань можна організувати відправку команд і обміну інформації між підлеглими пристроями без участі головного контролера, іншими словами асоціації - відправка команд і значень безпосередньо від пристрою до пристрою минуючи контролер. Наприклад - за допомогою асоціації можна пов'язати димер і різноманітні освітлювальні зони що будуть працювати при виникненні певної події.

• Сцени.

  Можна запрограмувати систему на включення або виключення будь-якого приладу в певний час. Вранці в точно заданий час будуть включатися чайник, кавоварка, пароварка. Дуже зручно ввечері закласти в пароварку необхідні продукти, вранці вона сама включиться, а через заданий час вимкнеться. Прокинувшись і пройшовши на кухню, ви отримаєте вже готовий гарячий сніданок і чашечку кави. Або система може сама включити електрообігрівач за годину до вашого приходу додому, щоб у будинку до вашого приходу був комфорт, тепло і затишок.

Всі пристрої мережі також розрізняють за класами . Різним класам пристроїв притаманна різна функціональність, топто в залежності до якого класу належить пристрій , він може виконувати відповідний набір команд.

Мережа може перестати функціонувати через так звані мертві маршрути , коли один або кілька пристроїв виходять з ладу по різним причинам , а контролер через деякі проміжки часу присилає запити по даному маршрути де знаходяться не робочі вузли і не отримує відповіді , тоді контролер буде старатися переналаштувати маршрут . Але це тривала процедура зв'язку з тим що контролер повинен визначити чому вузол не відповідає , тому що затримка з відповіддю може бути пов'язана по різним причинам (вихід з ладу даного пристрою, зміна місця розташування, пристрій що знаходиться в сплячому режимі, наприклад - датчики протікання води). Отже для швидкого переналаштування мережі , цю процедуру можна зробити вручну що передбачено в головних контролерах.

На шляху проходження сигналу протокол Z-Wave допускає наявність 4 ретрансляторів. Ретрансляторами не можуть бути пристрої, які живляться від батарейки, так як в таких умовах експлуатації елемент живлення буде розряджатися набагато швидше. Це також визначає і сам протокол. Максимальна відстань між двома бездротовими точками на відкритій місцевості обмежується дистанцією в 40 метрів. Стіни, меблі та інші перешкоди зменшують дистанцію яку, в силу того що сигнал втрачає свою потужність проходячи через фізичні перешкоди.

В Китаю Z-wave девайси працюють на частоті 919.82 МГц

В Європі – 868,42 МГц.

Для Росії – 869 МГц

Для Канади и США – 908,42 МГц.

Пропускна здатність: 9.6, 40 або 100 кбіт/сек з повною сумісністю.

Модуляція: GFSK, Manchester channel encoding і NRZ.

Радіус дії: приблизно 30 метрів в умовах прямої видимості; в приміщенні зменшується в залежності від форми і матеріалу стін. Також залежить від виду антени.

Станом на 2018 й рік, Z-Wave підтримується більш ніж 700 виробниками по всьому світу і покриває широкий спектр споживчих і комерційних продуктів в США, Європі та Азії. Нижні шари протоколу, MAC і PHY, описуються ITU-Т G.9959 [1] [2] і повністю назад сумісні. Радіо чіпи Z-Wave поставляються компаніями Sigma Designs і Mitsumi. Відмінною особливістю Z-Wave є те, що всі ці продукти сумісні між собою. Сумісність підтверджується процесом сертифікації Z-Wave або Z-Wave Plus.

У 2013 році Sigma Designs і Z-Wave Alliance представили розширення протоколу Z-Wave, назване Z-Wave Plus. Фактично, це звичайний протокол Z-Wave, доповнений списком більш строгих вимог у порівнянні зі звичайними вимогами сертифікації Z-Wave. Z-Wave Plus повністю включає в себе всі вимоги Z-Wave. Нові вимоги спрямовані на поліпшення взаємодії між різними пристроями на ринку.

Переваги і недоліки мережі

ZigBee - це відкритий стандарт бездротового зв'язку для систем збору даних і управління. Технологія ZigBee дозволяє створювати самоорганізовані і самовідтворювані бездротові мережі з автоматичною ретрансляцією повідомлень. Мережі ZigBee при відносно невеликих швидкостях передачі даних забезпечують гарантовану доставку пакетів і захист інформації, що передається.

Стандарт ZigBee передбачає частотні канали в діапазонах 868 МГц, 915 МГц і 2,4 ГГц. Найбільші швидкості передачі даних і найвища стійкість досягаються в діапазоні 2,4 ГГц. Тому більшість виробників мікросхем випускають приймачі саме для цього діапазону, в якому передбачено 16 частотних каналів з кроком 5 МГц. Швидкість передачі даних разом зі службовою інформацією в ефірі становить 250 кбіт / c. При цьому середня пропускна спроможність вузла для корисних даних в залежності від завантаженості мережі і кількості ретрансляцій може лежати в межах 5 ... 40 кбіт / с. Відстані між вузлами мережі складають десятки метрів під час роботи всередині приміщення і сотні метрів на відкритому просторі. За рахунок ретрансляції зона покриття мережі може значно збільшуватися.

В основі мережі ZigBee лежить Mesh-мережі (mesh-топологія). У такій мережі, кожен пристрій може зв'язуватися з будь-яким іншим пристроєм як безпосередньо, так і через проміжні вузли мережі. Mesh-мережі пропонує альтернативні варіанти вибору маршруту між вузлами. Повідомлення надходять від вузла до вузла, поки не досягнуть кінцевого одержувача. Можливі різні шляхи проходження повідомлень, що підвищує доступність мережі в разі виходу з ладу тоЇ чи іншої ланки.

У мережі ZigBee існує 4 типи вузлів: координатор, роутер, сплячий пристрій і мобільний пристрій.Головний пристрій в ZigBee-мережі - це координатор. Координатор виконує функції по формуванню мережі, а також є одночасно довірчим центром (trust-центром). Довірчий центр встановлює політику безпеки і задає налаштування під час підключення пристрою до мережі.Сплячі і мобільні пристрої використовують режими зниженого енергоспоживання. Як правило, це вузли на батарейках. Зазвичай вони виконують роль датчиків або контролерів будь-яких виконавчих пристроїв. Їх кількість диктується потребою конкретного додатка.Роутери здійснюють маршрутизацію пакетів по мережі і повинні бути готові до передачі даних в будь-який момент часу. Тому ці вузли не використовують режимів зниженого енергоспоживання і мають стаціонарне живлення. Їх кількість в мережі має бути достатнім для обслуговування необхідної кількості сплячих і мобільних вузлів. Максимальна кількість сплячих або мобільних вузлів, що обслуговуються одним роутером - 32.

Одна з основних ідей розробки стандарту ZigBee полягала в тому, щоб забезпечити можливість спільної роботи в одній бездротовій мережі пристроїв різних виробників. Очевидно, що для забезпечення сумісності на рівні додатку пристроїв ZigBee потрібно якусь стандартну мову спілкування. Для реалізації цього завдання була розроблена бібліотека ZigBee-кластерів ZCL (ZigBee Cluster Library).

Кластер схожий на клас в об'єктно-орієнтованому програмуванні і являє собою сукупність:

• опису стандартного пристрою ZigBee (освітлювальний пристрій, диммер, вимикач,лічильник);
• опису стандартних атрибутів для цього пристрою (вкл. / викл., яскравість, показання лічильника);
• опису стандартних команд для цього пристрою (встановити рівень яскравості, включити / вимкнути, передати / записати показники лічильника);

Кластери мають клієнт-серверну природу.

ZigBee-сервер - це пристрій, який зберігає значення атрибута, в той час, як ZigBee-клієнт дистанційно зчитує або записує значення цього атрибута. Наприклад, пара стандартних пристроїв ( лампочка і вимикач) можуть разом реалізувати функціонування стандартного кластера (включити / вимкнути). При цьому лампочка буде відповідальна за серверну частину кластера. Вона зберігає значення атрибута включено / вимкнено. Вимикач дистанційно встановлює значення цього атрибута і реалізує, таким чином, клієнтську частину кластера. Один і той ж пристрій може містити клієнтські частини одних кластерів і серверні частини інших. Наприклад, вимикач в нашому прикладі може додатково містити серверну частину кластера за допомогою якого він буде отримувати інформацію про режими своєї роботи від конфігуруючого пристрою. Бібліотека ZCL групує кластери за функціональною ознакою: загального призначення, для роботи з датчиками, для управління освітлювальними приладами, вентиляцією і т.д. Використання стандартних кластерів для пересилання повідомлень є обов'язковою вимогою нової специфікації ZigBee PRO Feature Set.

Альянс ZigBee®, заснований в 2002 році, являє собою співтовариство багатьох компаній по цілому світу , які об'єдналися з метою розробки ефективних протоколів для бездротової мережі і забезпечення взаємодії між різними пристроями різних виробників.

Щоб спростити для виробників впровадження ZigBee в свої продукти і закласти основу для сумісності між різними рішеннями від різних вендорів, ZigBee Alliance створив ряд стандартизованих специфікацій (профілів) на прикладному рівні, таких як профіль Home Automation, профіль Remote Control або профіль Light Link і інші. Профілем називається сукупність налаштувань програмного забезпечення вузлів мережі, що забезпечує їх спільну роботу. Специфікація профілю визначає такі параметри, як способи завдання ідентифікаційних параметрів мережі, режими організації мережі, способи захисту даних, набір кластерів що використовується з різних функціональних груп бібліотеки ZCL.

Програма сертифікації ZigBee Alliance перевіряє, чи відповідає даний продукт відповідним профілям, гарантуючи, що пристрої, що мають один і той же профіль, можуть спілкуватися один з одним, навіть якщо виготовлені різними постачальниками. Розглянемо більш детально типи деяких профілів. Профіль Home Automation дає можливість виробникам бездротових систем домашньої автоматизації в усьому світі розробляти сумісні пристрої класу «розумний дім». Він регламентує роботу таких пристроїв, як пристрої управління освітлювальним обладнанням, системами кондиціонування, опалення, вентиляції і т.д. Профіль Smart Energy дозволяє забезпечити бездротовий зв'язок між пристроями домашньої автоматизації та пристроями вимірювальної інфраструктури комунальної служби, що займається засобами обліку енергоресурсів.Таким чином власники будинків і комунальні компанії можуть об'єднати зусилля для досягнення найбільш ефективного та ощадливого споживання електроенергії. З'являється можливість регулювати режими енергоспоживання, розвантажуючи мережу в пікові години навантаження. Профіль Light Link призначений для реалізації бездротових систем управління освітлювальним обладнанням. Пристрої на базі даного стандарту також прості в використання як звичайні домашні регулятори освітлення. Енергозберігаючі лампи, світлодіодні світильники, датчики, таймери і пульти управління, виконані з використанням ZigBee Light Link, підключаються в єдину мережу без застосування будь-яких спеціальних координуючих пристроїв, що дозволяє споживачам легко доповнювати свої мережі освітлення новими приладами.

Починаючи 2015 року Zigbee Alliance вводить новий стандарт ZigBee 3.0. В основі Zigbee 3.0 лежить специфікація Zigbee PRO 2015, а пізніше - Zigbee PRO 2017 . Ключова мотивація полягає в об'єднанні ряду профілів ZigBee , що з'явилися за останні десятиліття . Мета - мати "один профіль, який править усім". Специфікація Zigbee PRO додає до мереж Zigbee покращені функції безпеки та нові параметри топології мережі. Введення в дію пристроїв у мережі також було вдосконалена та стала більш послідовною завдяки поведінці базових пристроїв (BDB). Крім того, Zigbee 3.0 вимагає функціональності Green Power Basic Proxy v1.1.1 на всіх пристроях для подальшої підтримки Green Power можливостей і компілює всі профільні кластери в єдину специфікацію, Zigbee Cluster Library (ZCL) v7. Нарешті, він формалізує загальну номенклатуру архітектури прикладних пристроїв Zigbee, розширює специфікацію освітлювального обладнання Zigbee & Occupancy Device і коментує сертифікацію Zigbee 3.0.

Переваги і недоліки мережі