Zigbee là gì? Hiểu mạng lưới trước khi mua cảm biến

Zigbee là chuẩn kết nối mà gần như mọi cảm biến smart home giá rẻ đang dùng, và cũng là chuẩn khiến người mới mất tiền nhiều nhất vì mua xong mới biết cần thêm một thiết bị nữa. Bài này giải thích Zigbee hoạt động thế nào, vì sao nó bắt buộc cần trung tâm, và khi nào nó thật sự hơn Wi-Fi.

Zigbee là gì và vì sao pin chạy được hai năm

Zigbee là một chuẩn không dây tầm ngắn, tiêu thụ rất ít điện, làm riêng cho thiết bị chỉ cần gửi những mẩu tin nhỏ: cửa vừa mở, có chuyển động, nhiệt độ 28 độ.

Điểm khác biệt với Wi-Fi nằm ở chỗ thiết bị Zigbee ngủ gần như toàn thời gian. Một cảm biến cửa dành 99% thời gian ở trạng thái ngủ, chỉ thức lên vài chục milli giây khi cửa động, gửi một gói tin bé xíu rồi ngủ lại. Trong khi thiết bị Wi-Fi phải giữ kết nối sống với router liên tục, kể cả khi không có gì xảy ra.

Đó là lý do một cảm biến Zigbee chạy pin cúc áo được một đến hai năm, còn cảm biến Wi-Fi cùng loại phải cắm điện hoặc sạc mỗi vài tuần.

Cái giá phải trả: Zigbee không nói được với router Wi-Fi nhà bạn. Nó là một ngôn ngữ khác, trên một mạng riêng. Muốn điện thoại bạn điều khiển được nó, phải có một thiết bị đứng giữa làm phiên dịch. Đây là chỗ người mới hay vỡ trận, nên mục tiếp theo nói kỹ.

Ba vai trò trong một mạng Zigbee

Mọi thiết bị Zigbee trong nhà bạn giữ đúng một trong ba vai. Hiểu ba vai này giải thích được gần hết các sự cố về sau.

Coordinator: một cái duy nhất, bắt buộc phải có

Coordinator là bộ não và là cửa ra của cả mạng. Mỗi mạng Zigbee có đúng một cái, không hơn. Nó quyết định kênh sóng, cấp địa chỉ cho thiết bị mới, và là nơi mọi tin nhắn cuối cùng đổ về.

Bốn từ hay bị dùng lẫn quanh vai này (hub, coordinator, bridge, border router) được phân biệt ở bài hub và coordinator khác gì nhau. Nó tồn tại dưới hai hình thức. Một là hub của hãng, ví dụ hub Xiaomi hay Aqara Hub M2: hộp đóng sẵn, cắm là chạy, nhưng bộ não nằm trong hộp đó và bạn phải dùng app của hãng. Hai là một dongle USB cắm vào máy chạy Home Assistant: bộ não nằm ở máy bạn, tự do hơn nhiều nhưng phải tự dựng. Ba mẫu dongle đáng mua, kèm tiêu chí chọn chip và ăng-ten, nằm ở bài dongle Zigbee nào cho Home Assistant.

Không có coordinator thì không có mạng. Mua ba cảm biến Zigbee về mà quên món này là ba cái cảm biến nằm trong hộp. Đây là lỗi mua hàng phổ biến nhất với chuẩn này, và phí ship đơn thứ hai thường bằng giá một cái cảm biến.

Router: thiết bị cắm điện, và là thứ làm mạng khỏe lên

Router trong Zigbee không phải cục router Wi-Fi. Nó là bất kỳ thiết bị Zigbee nào cắm điện liên tục: bóng đèn, ổ cắm, công tắc âm tường.

Chúng làm hai việc cùng lúc. Việc chính là nhiệm vụ của chúng, bật tắt đèn chẳng hạn. Việc thứ hai là chuyển tiếp tin nhắn cho thiết bị khác ở xa coordinator hơn.

Đây là điểm hay nhất của Zigbee, và ngược với trực giác của người dùng Wi-Fi: càng thêm thiết bị cắm điện, mạng càng phủ rộng và càng ổn định. Một bóng đèn Zigbee ở cầu thang tầng hai không chỉ là cái đèn, nó còn là trạm tiếp sóng giúp cảm biến ở tầng ba nói được với coordinator ở tầng một.

End device: chạy pin, và không giúp gì cho mạng

End device là thiết bị chạy pin: cảm biến cửa, cảm biến chuyển động, nút bấm, cảm biến nhiệt độ. Mẫu nào đáng mua và khác biệt giữa hồng ngoại với mmWave nằm ở bài cảm biến Zigbee nào đáng mua. Vì phải ngủ để tiết kiệm pin, chúng không thể tiếp sóng cho ai.

Hệ quả rất cụ thể khi mua sắm: nếu nhà bạn rộng và bạn chỉ mua thêm cảm biến, mạng sẽ không khỏe lên chút nào, thậm chí tệ hơn vì coordinator phải quản nhiều thiết bị hơn trên cùng vùng phủ cũ. Muốn mở rộng vùng phủ, bạn phải thêm thiết bị cắm điện.

Zigbee và Wi-Fi cùng dùng 2.4GHz: chọn kênh để không đánh nhau

Đây là nguyên nhân âm thầm phía sau phần lớn ca «cảm biến hay rớt» mà không ai chẩn đoán ra. Cách tìm chỗ mạng bị đứt và vá lại nằm ở bài sửa mạng Zigbee chập chờn.

Zigbee và Wi-Fi 2.4GHz nằm trên cùng một dải tần. Wi-Fi phát mạnh hơn nhiều, nên khi hai bên chồng kênh thì Zigbee là bên chịu thiệt. Triệu chứng đặc trưng: mạng chạy tốt vài tuần rồi bỗng hay rớt sau khi bạn đổi router, hoặc rớt vào đúng giờ cả nhà xem phim.

Cách xử gồm hai bước, làm một lần:

1. Xem router nhà bạn đang phát Wi-Fi 2.4GHz ở kênh nào. Phần lớn router mặc định kênh 1, 6 hoặc 11.
2. Đặt mạng Zigbee ở kênh cách xa nhất. Wi-Fi kênh 1 thì Zigbee chọn kênh 25 hoặc 26; Wi-Fi kênh 11 thì Zigbee chọn kênh 15.

Việc đặt kênh nằm trong phần cấu hình của coordinator. Nếu bạn dùng hub hãng, nhiều hub không cho đổi, đó là một giới hạn cần biết trước khi chọn giữa hub và dongle.

Zigbee đa hãng: chỗ được và chỗ vỡ

Zigbee là chuẩn mở, nên trên lý thuyết mọi thiết bị Zigbee ghép được vào mọi coordinator. Thực tế có vùng xám.

Thường chạy tốt chéo hãng: bóng đèn, ổ cắm, công tắc, cảm biến cửa, cảm biến chuyển động, cảm biến nhiệt độ và độ ẩm. Chúng dùng các nhóm chức năng chuẩn nên coordinator nào cũng hiểu.

Hay vỡ: nút bấm nhiều thao tác (nhấn đôi, giữ), thiết bị có tính năng riêng của hãng, khóa cửa, và thiết bị mới ra chưa kịp được hỗ trợ. Với những món này, hoặc bạn dùng đúng hub của hãng, hoặc chấp nhận mất một phần tính năng.

Đây cũng là chỗ khác biệt lớn nhất giữa hai đường đi trong Home Assistant, được nói kỹ trong bài Zigbee2MQTT là gì: danh sách thiết bị được hỗ trợ khác nhau đáng kể, và nó quyết định món lạ trong nhà bạn có chạy hay không.

Khi nào Zigbee hơn Wi-Fi, và khi nào không

Đừng chọn chuẩn theo lời khuyên chung. Chọn theo số thiết bị và loại thiết bị.

Chọn Wi-Fi nếu nhà bạn dưới khoảng năm thiết bị và toàn bộ đều cắm điện: ổ cắm, camera, công tắc. Không cần mua thêm gì, cài trong hai phút. Thêm một coordinator lúc này là chi phí không đáng.

Chọn Zigbee nếu bạn có cảm biến chạy pin, hoặc dự tính vượt mười thiết bị, hoặc nhà nhiều tầng. Ba tình huống đó Wi-Fi đều đuối: pin hết nhanh, router nghẽn, sóng không xuyên sàn.

Thực tế phần lớn nhà chạy cả hai. Ổ cắm và camera đi Wi-Fi, cảm biến và công tắc đi Zigbee. Đó không phải là thỏa hiệp, đó là cách dùng đúng mỗi chuẩn cho việc nó giỏi.

Còn một chuẩn thứ ba đang lên là Thread, dùng chung loại chip radio với Zigbee nhưng khác tầng mạng. Nó chưa thay được Zigbee ở Việt Nam vì độ phủ thiết bị còn mỏng, đối chiếu hai chuẩn nằm ở bài Thread hay Zigbee. Bức tranh chuẩn kết nối tổng thể, gồm cả Matter, nằm ở bài phân biệt Matter, Thread và Zigbee.

Bắt đầu thế nào

Thứ tự đúng gọn trong ba bước.

Một, quyết coordinator trước tiên: hub hãng nếu bạn muốn cắm là chạy, dongle USB nếu bạn đã có hoặc định dựng Home Assistant. Hai, mua coordinator cùng đơn với thiết bị Zigbee đầu tiên, đừng để đơn sau. Ba, đặt kênh Zigbee cách xa kênh Wi-Fi ngay khi mạng còn trống.

Sau đó rải theo nguyên tắc: mỗi tầng một thiết bị cắm điện trước, cảm biến sau.

Cách ghép thiết bị vào coordinator, cụ thể với hệ cảm biến phổ biến nhất, nằm ở bài ghép cảm biến Aqara vào Home Assistant. Khi đã có mạng chạy, ví dụ automation cho nhà Việt là chỗ biến cảm biến thành thứ có ích. Muốn dựng cả hệ smart home từ đầu thay vì chỉ hiểu một chuẩn, bắt đầu ở hướng dẫn nhà thông minh cho người mới. Xem thêm trong chuyên mục nhà thông minh của MyAutoLife.