【智能家居】技術文：Zigbee 是甚麼？看完你也能成為 Zigbee 專家

如果你有接觸過智能家居，必定會看見過一個制式的名字 – Zigbee。如果你已購買了制式是 Zigbee 的智能家居產品時，可能會發現這個智能產品並不能單獨使用。那麼 Zigbee 制式是甚麼？背後的原理又是甚麼？這篇 Moorgenzine 文章為你一一詳細講解。

這篇文章的精華重點：

• 甚麼是 Zigbee？與蜜蜂 (Bee) 有關係嗎？
• Zigbee 名字的由來
• Zigbee 的歷史
• Zigbee - 網狀網絡無線通訊制式
• Zigbee 如何運作？
• 為何智能家居會使用 Zigbee 制式？
• Zigbee 規格
• 網絡覆蓋範圍
• 電源需求
• Zigbee 的結構
• 物理層 (Physical Layer, PHY)
• 媒體存取控制層 (Media Access Control Layer, MAC)
• 網絡層 (Network Layer, NWK)
• 應用層 (Application Layer, APL)
• Zigbee 網絡拓撲 (Topology)
• 星型拓撲 (Star Topology)
• 樹狀拓撲 (Tree Topology)
• 網狀拓撲 (Mesh Topology)
• 混合拓撲 (Hybrid Topology)
• 如何連接 Zigbee 網絡？
• Zigbee 安全嗎？
• Zigbee 變種版本 - 不同的應用制式
• Zigbee 3.0
• Zigbee Pro
• Zigbee Home Automation (ZHA)
• Zigbee Light Link (ZLL)
• Zigbee Smart Energy (ZSE)
• Zigbee Green Power (ZGP)
• Zigbee 網關 (Gateway) 是甚麼？智能家居需要 Zigbee 網關嗎？
• 智能家居 - Zigbee 安裝方法
• Zigbee vs Z-wave vs WiFi vs Bluetooth (藍牙)

甚麼是 Zigbee？與蜜蜂 (Bee) 有關係嗎？

Zigbee 名字的由來

要了解 Zigbee，我們先簡單把 Zigbee 這字拆解。Zigbee 的確與蜜蜂 (Bee) 有關，所以名字有個 Bee 字。那 Zig 又是甚麼呢？也是與蜜蜂有關係的：每當蜜蜂發現新的花叢後，就會採用一種叫「Zig」的特殊溝通方式通知其他密蜂同伴新的花叢所在位置，而Zig Zag 就是蜜蜂的溝通網絡，所以 Zigbee 的「Zig」是指蜜蜂用的網絡模式。Zig + Bee 就成為 Zigbee 這個新一代的無線通訊制式名字。

Zigbee的歷史

Zigbee 制式由一個 2002 年成立的非營利組織 ZigBee 聯盟 (Zigbee Alliance) 制定，聯盟中包括許多大家耳熟能詳的科技公司，例如飛利浦 (Phillips)、三菱電機 (Mitsubishi Electric)、精工愛普生 (Seiko Epson)、德州儀器 (Texas Instruments) 等。Zigbee 的出現是為了讓物聯網 (IoT) 的硬件、App 開發工程師及 IoT 用家提供一個統一、靈活且兼容性高的制式，令不同的 IoT硬件及軟件可以又快又低成本地以無線連繫起來。Zigbee 在用家設定方面都非常直接簡單，令用戶使用時的學習曲線 (learning curve) 降低。

ZigBee 聯盟在 2021 年 5月11日正式改名為連網標準聯盟 (Connectivity Standards Alliance)，現在會員數目超過 600 間公司，包括 Apple、Amazon、Google、宜家傢俬 IKEA、Samsung 等科技公司，致力推動 Zigbee 及新一代智能家居Matter標準制式。

Zigbee - 網狀網絡無線通訊制式

Zigbee 是一個短距離、安全、低耗電量的無線通訊制式 (或可稱為「協議」)，是一種網狀網絡技術 (Mesh Networking)。Zigbee 一般按照 IEEE 802.15.4 標準運作，這標準對 IoT 產品來說就像人類之間溝通用的語言，所有使用 Zigbee 制式的硬件或軟件都可以用同一標準去「溝通」，而且連繫溝通是雙向的，所以數據傳輸速度既快且穩，延遲率亦比較低。

Zigbee如何運作？

Zigbee 制式的智能裝置可以自動組成一個以每個裝置作為節點的網狀網絡，還可以形成部分區域網絡，將智能家居中的電器及裝置的數據連繫及協同運作。Zigbee 節點可多達 65,000 個，而每一個作為節點的智能裝置可以互相溝通，無需途經一個中心樞紐。而當其中一個節點失效，網狀網絡的其他節點會在網絡內重新找一條路徑傳輸數據，愈多節點，網狀網絡就愈闊愈廣。

網絡也有不同形狀，包括星型拓撲、樹狀拓撲及網狀拓撲，下面的部分會詳細解釋不同形狀網絡的分別。

為何智能家居會使用 Zigbee 制式？

由於 Zigbee 制式可以在短距離內形成網絡，並連接所有網絡內的智能家居產品，加上 Zigbee 制式有非常安全的加密制式，令數據傳輸更  、低耗電量

Zigbee 規格

Zigbee 規格主要分為兩方面 - 網絡覆蓋範圍及電源需求

網絡覆蓋範圍

Zigbee 網絡範圍會因為智能裝置及智能家居產品的功率輸出、放置地點的環境如有沒有遮擋，以及所使用的特定 Zigbee 制式等而有所不同。 一般而言，每個 Zigbee 智能產品的覆蓋範圍在室內可達約 100 米，在露天地方及室外可達 400 米；而在最理想條件下的最大理論範圍大約 1,600 米，但大多數實際應用環境中 (即室內)，覆蓋範圍大約 10 - 30 米。

電源需求

Zigbee 智能產品一般可以在 2.1 - 3.6 V 電壓內運作。假設正常運作，耗電量大約 20 - 50mA。 Zigbee 智能產品的功耗也可能因 Zigbee 制式、使用的頻段或智能產品之間的距離和數據速率而有所不同。 例如，使用 2.4GHz 頻段的 Zigbee 智能產品比使用 868 / 915 MHz 頻段的智能產品耗電量會更高。

Zigbee 智能產品設計一般為低功耗，可使用小型電池或其他一般家居電源供電，功率一般在 3 mW - 600 mW 之間。

Zigbee 的結構

剛才也略有介紹過，Zigbee 是使用物理無線設計 IEEE 802.15.4 標準運作，而此設計在 2003 年獲得電機電子工程師學會 (Institute of Electrical and Electronics Engineers , IEEE) 的委員會批准，成為基於數據包的無線制式，而 IEEE 802.15.4 標準則定義了由 Zigbee 制式處理的網絡中的4個層 (layers) ，包括由最底至最高排列的物理層 (Physical Layer, PHY)、 媒體存取控制層(Media Access Control Layer, MAC)、網絡層 (Network Layer, NWK) 及應用層 (Application Layer, APL)；最頂兩層即 NWK 及 APL 由 Zigbee 聯盟定義，而最底兩層即 PHY 及 MAC則是IEEE 標準。

物理層 (Physical Layer, PHY)

由 IEEE 802.15.4 定義的物理層可以直接控制硬件，並負責與 Zigbee 收發器溝通。 物理層透過無線通訊媒介發送和接收信號並傳輸數據資訊，並同時梳理及執行不同的指示。物理層的設計設定了頻帶、數據速率、傳輸範圍等。例如，Zigbee 的物理層主要包含了 3 個 ISM 頻段（Industrial Scientific Medical band）：

1. 0：868 MHz (20 kbps) – 歐洲的裝置大多數使用此頻段，所以此頻段常見於歐洲。
2. 1 - 10：915 MHz (40 kbps) – 美國及澳州的裝置部份使用此頻段，所以此頻段常見於美國及澳州。
3. 11 - 26：2.4 GHz (250 kbps) – 此頻段無需特別批准在全球使用，而且數據傳輸速率最高，所以為最普遍使用的頻段。智能家居產品一般都有 2.4 GHz 頻段可以設定。

比較上，雖然 2.4 GHz 是最常用的頻段，亦有較高的數據傳輸速率，但在傳輸距離上較短。915 MHz 和 868 MHz 頻段帶在傳輸距離上則有更長的覆蓋範圍，但數據傳輸速率較低。

Zigbee 的物理層亦使用了多種調制方式，包括正交相位鍵移 (Offset quadrature phase-shift keying, OQPSK) 和差分二進制相位鍵移 (Differential binary phase-shift keying, DBPSK)。這些調制方式可對數據高效編碼和解碼，並令傳輸保持低耗能。

另外，Zigbee 的物理層還可以控制功率和管理頻道。功率控制是指調整發射功率來適應不同的通訊距離及環境條件例如牆壁及轉角位。頻道管理則可以避免干擾，將可用的頻道劃分為多個子頻道，令不同的硬件及軟件可以同時溝通和共存。

媒體存取控制層 (Media Access Control Layer, MAC)

Zigbee MAC 層是物理層及網絡層之間的接口，在物理層之上，負責控制無線傳輸的接入及作出資源分配，也是由 IEEE 802.15.4標准定義。

無線傳輸接入控制：Zigbee 使用 CSMA/CA (Carrier Sense Multiple Access with Collision Avoidance) 機制來控制接入。當一個智能設備要傳輸數據時，它首先會監測及「聆聽」頻道，確保這頻道上沒有其他智能設備正在傳輸數據。如果頻道是閒置的，該設備就可以開始傳輸。如果頻道被估用，設備會等待一段隨機的時間，然後再次「聆聽」頻道，降低發生抵觸或干擾的可能。

資源分配：Zigbee 使用 TDMA (Time Division Multiple Access) 機制分配資源。時間被分為多個時隙，每個智能設備會被分配一個或多個時隙來傳輸數據。這種「時分多址」的方式確保每個智能設備可以在指定的時隙中獨占頻道，從而避免發生抵觸或干擾。

節點類型：Zigbee MAC 層定義了三種不同的節點類型：協調器 (Coordinator)、路由器 (Router)和終端設備 (End Device)。協調器負責管理、組織及控制整個網絡。路由器則負責在網絡中轉發數據。終端設備，即智能硬件及軟件，則是最低耗能的設備，它們只在有需要時才與網絡進行溝通。

網絡拓撲：Zigbee支持多種網絡拓撲結構 (Topology)，包括星型、樹狀、網狀等。這些拓撲結構允許靈活的網絡組織和節點連接。

網絡保安：Zigbee MAC 層還負責網絡保安，包括身份驗證、加密和密鑰管理，保障數據機密及其完整性。

網絡層 (Network Layer, NWK)

該層作為 MAC 層和應用層之間的溝通接口，在 MAC 層之上，負責管理網絡、路由和節點之間的溝通，由 Zigbee 聯盟定義出來。

網絡管理：網絡層負責管理整個 Zigbee 網絡，包括建立網絡拓撲結構、加入及移除節點、管理節點狀態等。網絡管理這個功能是由協調器 (Coordinator) 這個節點負責，主要是組織和控制整個網絡。

發掘節點：網絡層可以令節點與節點之間互相發掘，令節點能夠辨識和確定其他節點存在。發掘節點這功能有助於建立網絡拓撲，及梳理節點與節點之間的關係及數據傳輸路線。

路由：Zigbee網絡層使用適應性路由制式 (Adaptive Routing Protocol) 來定立數據的最佳傳輸路線。適應性路由制式根據節點與節點之間的連接狀態和路線質量，選擇最佳的路線來轉發數據，保持數據轉輸的速度。

多跳溝通 (multi-hop)：Zigbee 網絡層可支援多跳溝通，即數據可以通過多個中繼節點 (relay node) 轉發數據，就像接力比賽，數據由一個開始的節點交到另一個節點，直至交到最終需要傳輸到的節點為止。與接力不同的是，從開始的節點到終點節點的路由，可以是多條不同的路線，每次路由都會選擇一條最佳路線來傳輸數據，可靠地提高網絡的覆蓋範圍。

網絡保安：Zigbee 網絡層也負責部分的網絡保安，包括每個節點的身份驗證、加密和密鑰管理，保障數據機密及其完整性。

應用層 (Application Layer, APL)

Zigbee 網絡制式中的最頂層是應用層，在網絡層之上，負責定義應用制式及執行應用層的功能，與網絡層一樣由 Zigbee 聯盟定義出來。它主要由作為子層的應用支持層和 Zigbee 硬件組成，它還包含由不同製造商設計的應用程式 App。

應用制式：Zigbee 應用層定義了一系列的應用制式，適用於特定的應用場景。例如，Zigbee Home Automation (ZHA) 制式用於智能家居、Zigbee Light Link (ZLL) 制式則用於照明設備，Zigbee Smart Energy (ZSE) 制式用於能源管理等。每個應用制式均定義了特定的指令、屬性及數據格式來處理相關功能。

集群和屬性：Zigbee 應用層使用集群 (Cluster) 和屬性 (Attribute) 來組織和描述不同應用功能。集群是相關功能的集合，而屬性則是集群中具體的屬性或狀態。每個集群和屬性都有用於溝通和控制、獨立及唯一的識別號碼 (ID) 。

網絡配置：Zigbee 應用層也負責網絡配置和設置。網絡配置方面，Zigbee 應用層令 Zigbee 網絡可以根據應用時的需求而靈活的作出調配及管理。網絡設置方面，Zigbee 應用層定義了網絡參數的設置方式，包括節點的辨識、協調器的配置、增加及移除節點等。

網絡保安：Zigbee 應用層也負責部分的網絡保安，包括每個節點的身份驗證、加密和密鑰管理，保障數據機密及其完整性，以及保護系統免受攻擊或入侵。

應用層框架：Zigbee 應用層定義了一個應用層框架，讓硬件及應用程式開發人員可以有清晰基礎去開發設定不同功能及應用場景 。應用層框架包括應用層制式的定義、訊息格式的描述、集群和屬性的管理等。

Zigbee 網絡拓撲 (Topology)

剛才介紹 Zigbee MAC 層時提及的網絡拓撲 (Topology)，究竟又是甚麼？Zigbee 網絡拓撲是指Zigbee 網絡中節點與節點之間的組織及連接的關係。網絡拓撲決定了數據在 Zigbee 網絡中的傳輸路線和溝通方式。Zigbee 有多種不同的網絡拓撲結構，一般來說，常見的拓撲結構有以下幾種：

星型拓撲 (Star Topology)：星型拓撲是最早出現，也是最常見的 Zigbee 網絡拓撲結構。在星型拓撲中，所有的節點都直接連接到一個中央協調器 (Coordinator)。中央協調器負責管理整個網絡，所有的數據溝通都是透過中央協調器處理。星型拓撲結構簡單，方便管理。壞處是，因為節點與節點之間的溝通必須經過中央協調器，如果中央協調器出問題，整個 Zigbee 網絡便會癱瘓，形成所謂的「單點故障風險」(Risk of singe point of failure)。

樹狀拓撲 (Tree Topology)：樹狀拓撲是一種有層次的拓撲結構，顧名思義，節點是以樹的形狀構成，由一個中央協調器、多個路由器 (router) 及智能設備組成，主要可以擴大覆蓋範圍。在樹狀拓撲中，中央協調器屬於主節點 (root node)，其他節點則以父節點 (parent node) 及子節點 (child node) 的方式連接起來。樹狀拓撲結構可以擴展很多層，並容許多跳溝通 (multi-hop)，節點與節點之間可以通過中繼節點 (relay node) 轉發數據，變相能夠以順序或分層方式，將智能設備節點與智能家居網絡內的其他智能設備連接起來。與網狀拓撲相比，這種拓撲比較經濟實惠。

網狀拓撲 (Mesh Topology)：網狀拓撲是一種多跳 (multi-hop) 的拓撲結構，由一個 Zigbee 協調器 (即一般常見的智能系統盒子，或叫「網關」)、多個路由器 (router) 及智能設備組成。在網狀拓撲中，節點與節點之間可以直接連接或透過其他節點多跳溝通，每個節點通過專用路線分別連接到每個其他節點，從而在網絡中形成網狀結構。數學上，如果有 n 個節點，就必須有 n (n-1) / 2 個連接路線。

網狀拓撲結構的好處是具有極高彈性而且非常可靠，因為節點與節點之間可以有多個溝通路線，就算其中一個節點故障，數據仍然可以透過其他路線傳輸。網狀拓撲還懂得「自我修復」，例如某個節點故障，網狀拓撲可以重組，形成一個全新的完整網絡。壞處是，由於需要大量連接路線，網狀拓撲一般比較貴，鋪線成本亦比較高。

混合拓撲 (Hybrid Topology)：混合拓撲結合了以上提及的不同拓撲結構。在混合拓撲中，可以同時存在星型、樹狀和網狀的連接結構，根據實際需要進行組織和配置。

如何連接 Zigbee 網絡？

要連接 Zigbee 網絡，就要有通道接入 (channel access) 的概念。由於 Zigbee 制式由多個通道組成，因此必須有某種機制來管理不同智能設備使用不同的通道。在 Zigbee 物理層提及過，Zigbee 使用 2.4GHz 和 868 / 915MHz 頻段的 ISM 頻譜溝通。在這些頻段中，Zigbee 定義了一組通道，用於節點與節點之間的溝通。

通道 (channel)

Zigbee 使用無線頻道進行溝通，每個頻段分為多個通道。在 2.4GHz 頻段，Zigbee 定義了 16 個通道 (通道11 - 26)，而每個通道之間的頻率間隔為 5MHz。在 868 / 915 MHz 頻段，Zigbee 則定義了多個通道，頻率間隔為 2MHz。使用不同通道可以避免干擾情況。

選擇通道

在 Zigbee 網絡中，節點是需要選擇一個可用的通道進行溝通。通道的選擇可以由協調器決定，也可以由節點自行選擇。通道的選擇主要考慮該通道是否閒置、干擾情況及節點密度等。

通道切換

在 Zigbee 網絡中，節點也可以根據需要切換通道。切換通道的原因主要是網絡環境改變、或本身使用的通道出現干擾。節點可以在空閒時段掃描不同通道，評估每個通道是否可用，並在有需要時切換通道。

CSMA / CA

Zigbee 使用 CSMA / CA（Carrier Sense Multiple Access with Collision Avoidance）機制連接通道。節點在傳輸數據前會先監測及「聆聽」通道，如果通道閒置，就可以傳輸數據；如果通道已被佔用，則等待一段隨機時間後再次聆聽。這樣便可以減少抵觸及平擾。

無干擾傳輸 (FHSS) 

ZigBee 還使用無干擾傳輸（frequency hopping spread spectrum, FHSS）技術來減少干擾。FHSS 技術令節點在不同的時間點使用不同的頻道，減少了互相干擾。

Zigbee 安全嗎？

無線技術主要分為四種類型：藍牙、WiFi、Zwave 及 ZigBee。沒有任何一種技術可以完全免受攻擊，但在這 4 種無線技術裡，ZigBee 在小範圍中比較上安全。另外，Connectivity Standards Alliance 作為制定 Zigbee 技術標準的組織，它有一套認證程序來確保不同的製造商遵守安全標準，及所有 Zigbee 設備都需使用內置加密來防止黑客攻擊或入侵，以下是一些主要的安全標準：

網絡金鑰 (Network Key)：Zigbee 網絡中的所有節點共享一個網絡金鑰，Zigbee 網絡層就是用這條網絡金鑰來加密和解密。由於只有知道網絡金鑰的節點才能夠解密及查閱數據，就可以確保節點與節點之間的溝通是安全的。

建立遠程密鑰 (Remote Key Establishment)：Zigbee 也支援建立遠程密鑰制式，允許新的節點安全地加入到現有的 Zigbee 網絡中，這樣便可以確保只有受到信任的節點才能夠加入到 Zigbee 網絡中，同時確保新節點與網絡其他節點之間的溝通是安全的。

頻道加密 (Channel Encryption)：Zigbee 使用加密算法把無線通道上的數據加密，防止數據被窺視和竊聽，只有已認可的節點才能解密和查閱數據。

權限設置和控制 (Authorization and Control)：Zigbee 網絡中的節點可以被設置不同的權限和控制，只有獲授權的節點才可以查閱及使用特定的資源和功能。這樣，未經授權的節點便無法對網絡進行干擾或接觸敏感數據。

安全制式堆疊 (Security Protocol Stack)：Zigbee 透過通訊制式堆疊去建構一套安全網絡。安全制式堆疊包括加密、解密、驗證和密鑰管理等，確保網絡中節點與節點之間溝通保持機密、完整及可靠。

Zigbee 變種版本 - 不同的應用制式

在介紹 Zigbee 應用層時，提及過 Zigbee 定義了不同的應用制式， 除了一些專為特定應用場景而設計的 Zigbee Light Link (ZLL) 、Zigbee Smart Energy (ZSE)、Zigbee Home Automation (ZHA) 等，主要的變種版本 (或變體) 有兩款 -  Zigbee 3.0 及 Zigbee Pro。ZigBee 3.0 是最新的變種版本，旨在統一所有智能設備的製造商用同一個應用制式，令所有 Zigbee 3.0 智能設備可以無縫連接，並協同地運作。現在簡單介紹一下不同應用制式：

Zigbee 3.0

Zigbee 3.0 是 Zigbee 聯盟 (即已改名的 Connectivity Standards Alliance) 於 2016 年推出的一個重要版本，Zigbee 3.0 統一了之前的 Zigbee 和 Zigbee PRO 標準，為不同的應用場景定義了一個統一制式。Zigbee 3.0 令 Zigbee 生態更加統一、兼容及互相操作，令選擇 Zigbee 的消費者可以隨心選用不同品牌的智能設備，尤其是智能家居，因為不同的智能家居產品變相可以互相兼容、無縫地連接。

Zigbee 3.0 更加引入了簡單的設備描述語言 (Simple Descriptor Language)，令智能設備的設定及配置更加直觀及易於理解。同時，Zigbee 3.0 還支援簡單的網絡結構，令網絡的配置及管理更加簡單靈活。

安全方面，Zigbee 3.0 繼承了 Zigbee PRO 的強大而穩妥的安全機制，採用 128 位的 AES 加密算法 (AES-128-CCM) 把數據加密及解密，令節點與節點之間的溝通更加安全。此外，Zigbee 3.0 還支援權限設定及控制機制，防止未經授權的智能設備進入網絡。

Zigbee Pro 

Zigbee Pro (Zigbee 專業版) 是在 Zigbee 的基礎上進一步擴充及增強的變種版本，可適用於更複雜和要求更高的應用場景。Zigbee Pro 支援更大型的網絡規模，可以連接數百個甚至上千個節點，而且路由功能升級，可建構多層次的路由結構、動態路由和節能路由等功能，令 Zigbee 網絡更高效率及可靠。Zigbee Pro 更可以支援不同的物理層選項，如 2.4 GHz、868 MHz 及 915 MHz等，可用於不同的地理位置和頻段，基本上全球都可以使用。

安全方面，Zigbee Pro 採用 128 位的 AES 加密算法 (AES-128-CCM) 把數據加密及解密，令節點與節點之間的溝通更加安全。此外，Zigbee 3.0 還支援權限設定及控制機制，防止未經授權的智能設備進入網絡。

Zigbee Home Automation (ZHA)
Zigbee Home Automation (Zigbee 自動化家居) 是智能家居最常見的一個版本，可以將更複雜的網絡拓撲及更多元化的智能設備例如智能燈具、智能開關、智能門鎖、智能窗簾等集中整合至一個單一智能家居系統中，可以相互連接、溝通及控制。ZHA 屬於 Zigbee 開放版本，使用了 Zigbee 應用配置文件 (ZigBee Access Point, ZAP)，亦即是只要不同品牌的智能產品遵循此標準開發及生產，就可以與其他使用 ZHA 的控制器或智能產品無縫連接。

ZHA 定義了通用且統一的控制命令和指令，令用戶可以用智能手機 App、語音助理、智能遙控器等來控制智能家居產品。另外，ZHA 還有自動化功能，如定時開關、場景設定等，令智能家居產品可以根據用戶的需要及生活方式自動運作。

安全方面，與 Zigbee Pro 一樣採用 128 位的 AES 加密算法 (AES-128-CCM) 把數據加密及解密。雖然 ZHA 不如 Zigbee Pro 強大，但勝在耗能小，對主要以電池供電的智能家居產品來說尤其適合。

Zigbee Light Link (ZLL)
Zigbee Light Link (Zigbee 光鏈) 是針對燈光照明產品及系統而設的 Zigbee 專門版本，是一個控制燈光的制式，定義了通用且統一的命令和指令集，用於控制和調節燈光的亮度、色溫、色彩等燈光相關的參數。ZLL 連接簡單，採用「Touchlink 調試」的簡單網絡設定，令智能燈具及智能燈膽可以透過一個按鈕直接連接 Zigbee 網絡，無需中央協調器或 smart hub。ZLL 還可以將燈光分組，從而控制屋企中不同部分的燈光，或建立燈光場景等等。

由於 ZLL 與 ZHA 一樣，是屬於 Zigbee 開放版本，只要不同品牌的智能燈具遵循此標準開發及生產，就可以與其他使用 ZLL 的控制器或智能產品無縫連接。ZLL 更可以兼容其他 Zigbee 產品，變相可以整合至一個智能家居系統控制、設定及操作。

Zigbee Smart Energy (ZSE)

Zigbee Smart Energy (Zigbee 智能能源) 是針對智能能源管理例如智能電錶、負載控制及高級計量基建 (advanced metering infrastructure, AMI) 等而設的 Zigbee 專門版本。ZSE 使用了 Zigbee Smart Energy Application Profile (SEP)，定義了數據模型，令不同的能源管理可以兼容及無縫連接起來，用家便可以監測、控制及節約能源。ZSE 還有自動抄表 (automatic meter reading, AMR)、遙距中斷及重部連接等功能，令智能能源管理更方便，成本亦因此而降低。

安全方面，除了 ZHA、Zigbee Pro 及 Zigbee 3.0 等所採用的 128 位的 AES 加密算法把數據加密及解密，還有 over-the-air (OTA) 功能，容許一個控制台把整個網絡內的智能裝置一次更新韌體 (firmware)。

Zigbee Green Power (ZGP)

Zigbee Green Power (Zigbee 綠色電源) 是為低耗能及電池供電的智能產品例如無線感應器、智能遙控器等而設的 Zigbee 專門版本，令智能產品在待機情況下可以極少地耗電並同時可以保持連接，以延長電池壽命達數年。ZGP 主要是使用一種稱為「綠色電力隧道」(green power tunnel) 的特別溝通方式，令智能產品無需中央協調器或 smart hub 便可以溝通。另外，還有很多但耗能功能，包括快速連接、短暫數據傳輸、睡眠模式、能源回收等等。

ZGP 是以 Zigbee Pro 的技術為基礎，可以建構超大型 Zigbee 網絡及連接非常多的智能產品。

Zigbee 網關 (Gateway) 是甚麼？智能家居需要 Zigbee 網關嗎？

Zigbee 網關 (Gateway) 是一種裝置或系統，將整個 Zigbee 網絡內的智能產品連接至其他網絡例如 Wi-Fi、Z-wave。網關就像Zigbee 產品和其他網絡之間的橋樑，可以將 Zigbee 制式轉換為其他通訊制式，令整個 Zigbee 網絡可以與其他網絡如互聯網互相協調運作。例如，當你使用手機 App、平板電腦或電腦控制智能家居，控制指令會經互聯網經 Zigbee 網關傳送到相關的智能家居產品或電器。

想了解更多關於網關及橋接器 (Bridge)，可參考【智能家居】智能家居產品有甚麼制式？網關 (Gateway) 和橋接器 (Bridge) 在智能家居中的功用是甚麼？

智能家居需要 Zigbee 網關嗎？

由於目前手機不支援 Zigbee 制式，如果你想用手機 App 操控智能家居，就需要一個 Zigbee 網關，從而將 Zigbee 制式轉換成 Wi-Fi 制式。ZigBee 網關集中控制 Zigbee 網絡內的智能產品，並確保它們正常運作。即使屋企網絡中斷，ZigBee 網關也可以繼續連接這些 Zigbee 智能產品。

智能家居 - Zigbee 安裝方法

如你決定使用 Zigbee 制式作為你的智能家居基礎，這部分就非常適合你了！一般來說，你需要準備以下裝置：

ZigBee 網關：此裝置是你的智能家居網絡的中央控制器，負責管理整個 Zigbee 網絡和協調智能產品之間的溝通

ZigBee 路由器：此裝置是你的智能家居網絡的 ZigBee 網關和智能產品之間的中間人，負責轉發數據並維繫網絡、保持連接

ZigBee 智能產品： 這便是你的智能家居產品了！例如智能燈膽、智能冷氣、智能門鎖、智能窗簾，又或者是控制器如智能面板、智能控制器、智能旋鈕等，並透過 Zigbee 路由器及 Zigbee 網關與網絡連接。

智能家居 - Zigbee 安裝部驟

如你初次添置 Zigbee 產品，還是建議參考說明書安裝，因為安裝過程可能因品牌、製造商和型號而不同。 但是，Zibgee 網絡的安裝一般都會涉及以下步驟：

1. 添置必要的智能家居產品包括 Zigbee 裝置如智能開關和控制器、 Zigbee 集線器 (hub) 或網關(如需要)，以及任何其他配件，例如火牛及電池等
2. 整理及準備安裝地方，包括選擇智能家居產品的擺放的位置，確保它們與 Zigbee 集線器或網關之間有清晰無阻的視線。另外，需檢查智能產品是否在 Zigbee 集線器或網關的覆蓋範圍內
3. 把 ZigBee 智能家居產品插上電源或裝配電池，然後根據產品說明書安裝
4. 將智能家居產品與 ZigBee 網關配對，通常是透過智能手機 App 或 Web 界面將智能家居產品連接到 Zigbee 集線器或網關
5. 設定 ZigBee 網絡如網絡通道及網絡 ID
6. 測試 ZigBee 網絡，檢查並測試所有智能家居產品是否正常運作及可以透過控制器操控

高級智能家居品牌 Moorgen 的智能系統支援 Zigbee 制式，除了可以享受 Moorgen 的高級智能家居產品，還可以隨意加配其他智能家居產品，在手機 App、智能面板、智能遙控器等集中操控，非常方便。

Zigbee vs Z-wave vs WiFi vs Bluetooth (藍牙)

Zigbee 和其他無線制式，例如 Wi-Fi、Bluetooth (BTE)、Z-Wave，有一些相似之處，也有一些重要分別 (如果沒有分別，就不會有不同制式了)。 雖然與 Wi-Fi 和藍牙相比，Zigbee 在數據速率和覆蓋範圍都不及 Wi-Fi 和 BTE 快且廣，但 Zigbee 在耗能方面更有效益，更適合電池供電的智能家居產品；而相比 Z-wave，Zigbee 是一個更開放及更便宜的網絡制式。以下是一個不同制式的簡略總結：

想了解更多關於 Zigbee 與 Wi-Fi 的分別，可參考【智能家居】技術文：詳解甚麼是 Zigbee 及與 Wi-Fi 的分別

看完這篇 Moorgenzine 文章，相信你對 Zigbee 的了解已被大部分人多，如你還對如何將自己屋企打造成智能家居有疑問，可以 WhatsApp Moorgen 查詢免費專業建議，或到 Moorgen 陳列室體驗「真正的智能家居」。