دستگاه‌های هوشمند موجود در خانه هوشمند شما باید با یکدیگر ارتباط برقرار کنند و اطلاعات را با چندین دستگاه مبادله کنند. برای انجام این کار، آنها باید به یک زبان مشترک صحبت کنند، که این زبان مشترک مفهوم پروتکل‌های ارتباطی خانه هوشمند است.
درک تفاوت‌های بین انواع پروتکل‌ها در خانه هوشمند بیسیم و باسیم، هنگام انتخاب دستگاه‌ها برای یک محیط خودکار ضروری است. زیرا هر پروتکل بسته به کاربردی که دارد، مزایا و معایب متفاوتی نیز دارد.
فهرست مطالب این مقاله
همانطور که می‌دانید خانه هوشمند در بستر پروتکل باسیم و پروتکل بیسیم قابل اجرا است. در این مقاله سعی بر این است تا با خانه هوشمند بیسیم بیشتر آشنا شویم.
خانه هوشمند بیسیم چیست؟
همانطور که از اسم آن پیداست این پروتکل نیاز به زیرساخت خاصی ندارد و بر بستر بیسیم قابل اجرا است. پروتکل بیسیم خانه هوشمند به شما این امکان را می‌دهد که دستگاه‌های خانه هوشمند خود را به تلفن هوشمند و سایر دستگاه‌های هوشمند داخل خانه خود متصل کنید.
احتمالاً چیزهای زیادی در مورد خانه‌های هوشمند که از اینترنت اشیا (IoT) پشتیبانی می‌کنند شنیده‌اید. حتی ممکن است بخواهید تا دستگاه‌های هوشمندی مانند سیستم‌های امنیتی، ترموستات، روشنایی یا دستیار صوتی را به خانه‌ی خود معرفی کنید.
چندین مزیت در هوشمندسازی ساختمان بیسیم وجود دارد که به طور کلی شامل توانایی خودکارسازی، کنترل و نظارت بر دستگاه‌های هوشمند خود از طریق یک هاب، و گاهی اوقات حتی از لپ تاپ یا تلفن هوشمند خود به صورت 24 ساعته از هر کجا که هستید، است.
اگر در حال بررسی و تحقیق درباره این نوع پروتکل هستید، یکی از اولین تصمیماتی که احتمالاً می‌گیرید این است که کدام پروتکل ارتباطی بیسیم را انتخاب کنید. هر دستگاه و یا خانه هوشمند که توسط یکی از انواع این پروتکل‌های بیسیم پشتیبانی می‌شود، نقاط قوت و ضعف خود را دارند.
آیا واقعا در خانه هوشمند با پروتکل بی سیم از سیم استفاده نمی‌شود؟
در واقع در این پروتکل برای ارتباط تجهیزات با یکدیگر از سیم استفاده نمی‌شود ولی همچنان تجهیزات خانه هوشمند نیاز به کابل و سیم برای تامین انرژی برق خود دارند.
انواع پروتکل خانه هوشمند بیسیم
برنامه‌های کاربردی خانه هوشمند بر اساس توانایی چندین دستگاه، سنسور و محرک و غیره برای ارتباط با با یکدیگر ساخته شده‌اند. از ارتباط ترموستات هوشمند با کولر برای تنظیم دمای خانه گرفته تا سنسورهای حرکتی که چراغ‌های اتاق خالی را خاموش می‌کنند. این موضوع باعث شده است که پروتکل‌ها بخش جدایی ناپذیر برنامه‌های کاربردی خانه هوشمند باشند. با این حال، به دلیل تفاوت در ویژگی‌ها، قابلیت‌ها، نحوه عملکرد و الزامات، پروتکل‌های ارتباطی متنوعی توسط سازندگان برای کاربردهای مختلف ساخته شده است. برخی از پروتکل‌های بیسیم محبوب خانه هوشمند عبارتند از:
پروتکل Wifi
بیایید با چیزی که احتمالاً بیشتر با آن آشنا هستید شروع کنیم. مسلماً وای فای شناخته شده ترین پروتکل در میان پروتکل‌های خانه هوشمند بیسیم است. وای فای به دلیل استفاده همه جانبه از آن در سایر برنامه‌های روزمره، ساده ترین و احتمالاً قوی‌ترین مسیر ارتباطی را برای راه‌حل‌های خانه هوشمند ارائه می‌دهد. همچنین به علت هزینه نسبتا پایین آن و راه اندازی آسان آن، راهی ایده آل برای استفاده از فناوری خانه هوشمند در خانه شما است. اکثر خانه‌ها از قبل دارای روترهای WiFi هستند که استقرار دستگاه‌های خانه هوشمند مبتنی بر WiFi را آسان‌تر و ارزان‌تر می‌کند. پهنای باند بالای آن، برای برنامه‌هایی که به توان عملیاتی داده بالایی نیاز دارند، مناسب است و طراحی مبتنی بر IP، استقرار برنامه‌های مبتنی بر اینترنت اشیا را نسبت به سایر پروتکل‌ها نسبتاً آسان‌تر و ساده‌تر کرده است.
این پروتکل با دستیار گوگل و دستیار صوتی الکسا آمازون کار می‌کند و زمانی موثرتر است که دستگاه‌های هوشمند شما در فاصله 100 فوتی روتر یا توسعه دهنده‌های شما قرار داشته باشند.
با این حال، همانطور که هر چیزی معایب خود را دارد، معایب وای فای شامل مصرف انرژی بالا، برد کوتاه و حساسیت بالا به تداخل است. با این حال، در طول سال‌ها، پیشرفت‌های متعددی صورت گرفته است، همانگونه که WiFi 6، قدرت و برد بهتری را ارائه می‌دهد.
پروتکل Zigbee
یک پروتکل بیسیم ارتباطی بسیار محبوب در جامعه خانه هوشمند است. Zigbee یک پروتکل ارتباطی باز، انعطاف پذیر (توپولوژی شبکه مش) و کم مصرف است که در باند 2.4 گیگاهرتز توسعه یافته است. برای برنامه‌های خانه هوشمند مبتنی بر باتری مناسب است اما مبتنی بر IP نیست. به این ترتیب، دستگاه‌های تحت پروتکل Zigbee به یک دروازه برای اتصال به اینترنت برای برنامه‌های مبتنی بر اینترنت اشیا نیاز دارند که هزینه استقرار را افزایش می‌دهد. Zigbee پهنای باند پایینی را ارائه می‌دهد و گاهی اوقات به دلیل رقابت در باند 2.4 گیگاهرتز، تداخل زیادی را در هنگام استقرار در کنار WiFi تجربه می‌کند.
این پروتکل با دستیار گوگل و دستیار صوتی الکسا آمازون کار می‌کند. شبکه مش سیگنال را با اضافه شدن دستگاه‌های بیشتر تقویت می‌کند و دامنه ارتباط را افزایش می‌دهد.
پروتکل Z-Wave
Z-Wave یک پروتکل اختصاصی، متمرکز و کم مصرف است که توسط واحد Z-wave توسعه یافته است. این پروتکل در معماری شبکه مش مشابه Zigbee عمل می‌کند، اما در باند 908 مگاهرتز کار می‌کند. تأخیر کم و تداخل کم را ارائه می‌دهد. اما در مقایسه با پروتکل‌های دیگر دارای توان عملیاتی بسیار کمتری است.
این پروتکل دارای برد گسترده است و روی یک شبکه مش کار می‌کند که با اضافه شدن دستگاه‌های بیشتری به آن تقویت می‌شود و دامنه ارتباط را افزایش می‌دهد. همچنین اگر علاوه بر شبکه Wi-Fi یا بلوتوث خود از دستگاه‌های Z-Wave استفاده می‌کنید، نگران نباشید. دستگاه‌های هوشمند شما با فرکانس رادیویی متفاوتی ارتباط برقرار می‌کنند، بنابراین تداخل کمی را تجربه می‌کنید.این پروتکل نیز با دستیار گوگل و دستیار صوتی الکسا آمازون کار می‌کند.
بلوتوث
با این پروتکل نیز ممکن است از قبل آشنا باشید. با گوشی هوشمند شما کار می‌کند و با فناوری دستیار صوتی مانند گوگل و آمازون الکسا سازگار است. نمی‌توانید این دستگاه‌ها را از خارج از محل کنترل کنید، اما می‌توانید تایمرها و زمان‌بندی‌ها را برنامه‌ریزی کنید تا دستگاه‌ها حتی در زمانی که شما دور هستید، همانطور که باید کار کنند.
همانند پروتکل Wi-Fi، دستگاه‌های بلوتوث زمانی به بهترین وجه کنترل می‌شوند که در فاصله 100 فوتی از برنامه تلفن شما قرار بگیرند.
معیار انتخاب پروتکل مناسب
- حجم داده‌ها: یکی از ویژگی‌های اصلی برنامه‌های خانه هوشمند که تعیین می‌کند کدام پروتکل ( بیسیم یا باسیم) مناسب است، میزان داده‌ای است که باید ارسال یا دریافت شود. برنامه‌هایی که شامل حسگرها و محرک‌های پایه هستند که با یکدیگر ارتباط برقرار می‌کنند، معمولاً با پروتکل‌های با پهنای باند کم مانند Z-wave یا Zigbee به دلیل حجم کم داده‌ای که رد و بدل می‌شوند، مشکلی ندارند، اما برنامه‌هایی که شامل ویدیو یا تصاویر و غیره هستند، حجم داده‌های بالا را شامل می‌شوند. در نتیجه به دلیل پهنای باند بالا و توان عملیاتی داده، به پروتکل‌هایی مانند وای فای نیاز دارد.
- قدرت: دستگاه‌های مورد استفاده در برنامه‌های خانه هوشمند معمولاً یا به برق متصل هستند یا با باتری کار می‌کنند. با توجه به اینکه مصرف انرژی یک محدودیت اصلی برای اکثر پروتکل‌های بیسیم و باسیم است، نحوه تغذیه دستگاه همیشه سهم عمده‌ای در انتخاب پروتکل دارد. برای دستگاه‌های متصل به برق، از نظر پروتکل‌های مورد استفاده، آزادی عمل بیشتری وجود دارد، اما برای دستگاه‌های با باتری، پروتکل‌هایی مانند WiFi با مصرف انرژی بالا معمولاً مناسب تلقی نمی‌شوند و تولیدکنندگان را مجبور می‌کند پروتکل‌های سازگار با انرژی مانند BLE را اتخاذ کنند.
- سازگاری با پلتفرم: برنامه‌های خاص نیاز به ادغام با سایر دستگاه‌ها، برنامه‌ها و … از تولید کنندگان مختلف دارند. به این ترتیب، انتخاب پروتکل بیسیم مناسب برای چنین مجموعه‌ای معمولاً پروتکلی است که سازگاری را در سراسر خانه تضمین کند. در نتیجه با انتخاب پروتکل مناسب در خانه هوشمند، دستگاه‌های موجود در محیط و بستر کاربردی یکسان می‌توانند به راحتی با هم تعامل داشته باشند.
- هزینه: بخش بزرگی از هر تصمیم مهندسی، هزینه است. برای سیستم‌های خانه‌های هوشمند، استفاده از پروتکل‌های بیسیم برای برخی از برنامه‌ها باعث می‌شود هزینه سیستم بیشتر از ارزش واقعی خود برنامه باشد. به عنوان مثال، هزینه یک گیت وی Z-Wave ممکن است برای یک برنامه مدیریت روشنایی که شامل اتصال بسیاری از لامپ‌های مبتنی بر موج Z-Wave به اینترنت است، منطقی باشد. با این حال، استفاده از هزینه مشابه در یک گیت وی Z-Wave برای یک برنامه کنترلی درب گاراژ منطقی نخواهد بود، بنابراین ممکن است پروتکل متفاوتی مورد نیاز باشد.
