とことこロゴス
ZigBee
IEEE 802.15.4の物理層とMAC副層を利用し、ネットワーク形成や機器間のやり取りを定める無線通信規格である。センサや照明などの低消費電力な通信に使われ、中継機器を使ったメッシュ型のネットワークも構成できる。
イマシルちゃんの解説
ZigBeeは、温度センサや照明などを無線でつなぐための通信規格だよ。
測定結果や点灯の指示のような、小さなデータのやり取りに向いているんだ。
電池で動くセンサは、通信しない間に休むことで電力を節約できるよ。
一方で中継を担当する機器は、ほかの機器から受け取ったデータを次へ渡すの。
この中継を組み合わせれば、直接は電波が届かない場所へもデータを運べるんだ。
センサのすべてが中継するわけではなく、機器ごとに役割が分かれているよ。
少ない電力で動く端末と通信を支える中継機器を組み合わせて、家や建物の機器をつなぐんだ。
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より深い解説
定義
ZigBeeは、Zigbee Alliance（現在は Connectivity Standards Alliance）が定めた無線通信の規格で、物理層とMAC層にIEEE 802.15.4を使い、その上のネットワーク層やアプリケーション層を定めている。
特徴
| 項目 | 内容 |
|---|---|
| 周波数帯 | 2.4GHz帯（日本）、920MHz帯（一部の製品） |
| 通信速度 | 最大250kbit/s（2.4GHz帯） |
| 通信距離 | 数十m程度 |
| 消費電力 | 非常に小さい |
| 接続できる機器の数 | 1つのネットワークで、最大6万台以上 |
ネットワークの形
| 形 | 内容 |
|---|---|
| スター型 | コーディネータを中心に、各機器がつながる |
| ツリー型 | ルータを経由して、枝分かれしてつながる |
| メッシュ型 | 機器どうしが複数の経路でつながり、途中の機器が中継する。経路が切れても別の経路で届けられる |
| 機器の役割 | 内容 |
|---|---|
| コーディネータ | ネットワークを作り、管理する（1つのネットワークに1台） |
| ルータ | ほかの機器の通信を中継する |
| エンドデバイス | 中継をせず、ふだんは眠って電力を節約する |
1つの親に最大7台の子をスター型につなぐのは、従来のBluetoothのピコネット（マスタ1台にスレーブ最大7台）の特徴である。
IoT向けの無線の比較
| 規格 | 主な周波数帯 | 距離 | 特徴 |
|---|---|---|---|
| ZigBee | 2.4GHz帯 | 数十m | メッシュ。家電やセンサの制御 |
| BLE | 2.4GHz帯 | 数m〜数十m | スマートフォンとの連携。従来のBluetoothとは互換性がない |
| Wi-SUN | 920MHz帯 | 数百m〜1km | マルチホップで、さらに遠くへ届けられる。スマートメーター |
| IEEE 802.11ah | 920MHz帯 | 1km程度 | IoT向けの無線LAN（Wi-Fi HaLow） |
| LoRaWAN、Sigfox | 920MHz帯 | 数km〜数十km | LPWA。非常に低速 |
IoT向けに920MHz帯を使う無線LANは IEEE 802.11ah で、IEEE 802.11ac は5GHz帯の高速な無線LANである。