آشنایی با پروتکل های هوشمندسازی خانه

فضای خانه هوشمند با به‌کارگیری مجموعه‌ای از سیستم‌های هوشمندسازی و پروتکل‌های مختلف طراحی و آماده می‌شود. دستگاه‌های یک خانه هوشمند از طریق چندین فناوری با یکدیگر و همچنین هاب‌های خانه هوشمند ارتباط برقرار می‌کنند. در این میان برخی از این پروتکل‌ها مانند Zigbee و Z-Wave با یکدیگر هم‌پوشانی دارند، اما بااین‌حال، همچنان مزایای متفاوتی را نسبت به یکدیگر ارائه می‌دهند. علاوه بر این، خوشبختانه از ابتدای راه‌اندازی پروتکل‌ها تا کنون بسیاری از روش‌های اتوماسیون خانگی پیشرفت کرده و تکامل پیدا کرده‌اند. در ادامه این مطلب به معرفی روش‌های هوشمندسازی ساختمان، ویژگی‌ها و مزایا و معایب هر یک از آنها می‌پردازیم:

پروتکل هوشمندسازی خانه چیست؟

قبل از اینکه با انواع پروتکل های هوشمند سازی ساختمان آشنا شویم بهتر است او بدانیم هوشمند سازی ساختمان چیست؟ و سپس به سراغ پروتکل ها بریم اما به زبان ساده، پروتکل و سیستم‌های هوشمندسازی خانه وسیله‌ای برای برقراری ارتباط بین دستگاه‌های مختلف است. می‌توان گفت این پروتکل‌ها شبیه به یک زبان برای ابزارها و گجت‌های موجود در یک خانه هوشمند عمل می‌کنند. بسیاری از پروتکل‌ها مانند Z-Wave از ارتباط بی‌سیم استفاده می‌کنند؛ اما از طرف دیگر در برخی از این پروتکل‌ها نیز از سیم‌کشی برای برقراری ارتباط استفاده می‌شود.

با استفاده از پروتکل‌های خانه هوشمند، دستگاه‌های خانه شما از جمله چراغ‌های هوشمند، ترموستات، سوئیچ‌ها و دستیاران خانه (Home Assistants) قادر به “صحبت‌کردن” خواهند بود. پس از آن، می‌توانید با راه‌اندازی سیستم اتوماسیون؛ ابزارها (گجت‌ها) را از راه دور یا از طریق برنامه‌ها کنترل کنید.

به‌طورکلی پروتکل‌های بی‌سیم سریع، ایمن و با سازگاری فوق‌العاده عمل می‌کنند. درحالی‌که اغلب اتصالات سیمی سبب افزایش امنیت و سرعت می‌شوند، اما بااین‌حال پروتکل‌های سیمی خانه هوشمند مانند X10 و UPB گرفتار سرعت کندتر و رمزگذاری بدتر هستند. این امر به این دلیل است که این پروتکل‌ها به ارتباطات سیم‌کشی خانه شما مانند آداپتورهای Ethernet ضربه می‌زنند.

پروتکل‌های بی‌سیم و پروتکل‌های دارای سیم‌کشی در خانه‌های هوشمند

پروتکل‌هایی که برای برقرار ارتباط به‌صورت بی‌سیم و با استفاده از سیم‌کشی کار می‌کنند عبارت‌اند از:

پروتکل‌های بی‌سیم در خانه‌های هوشمند

• Z-Wave
• Zigbee
• Bluetooth
• Insteon
• Wi-Fi
• Infrared

پروتکل‌های سیم‌کشی در خانه‌های هوشمند

• X10
• UPB
• Ethernet
• KNX

مهم‌ترین موارد در هنگام انتخاب پروتکل‌های هوشمندسازی خانه

فناوری‌های جدید اتوماسیون خانه به‌صورت مدام به بازار معرفی می‌شوند. انتخاب سیستمی که با سایر محصولات سازگاری بالایی دارد؛ این اطمینان خاطر را به شما می‌دهد که این امکان را دارید تا در آینده ویژگی‌ها و دستگاه‌های جدید و بیشتری را به خانه هوشمند خود اضافه کنید. سایر موارد مهم در هنگام انتخاب پروتکل‌های هوشمندسازی مناسب عبارت‌اند از:

• هزینه‌ها
• میزان مصرف برق
• پهنای باند

انواع پروتکل‌های هوشمندسازی

درصورتی‌که مایل به هوشمندسازی خانه خود باشید؛ انواع مختلفی از سیستم‌های هوشمندسازی ساختمان وجود دارند که هر یک از آنها ویژگی‌ها، مزایا و معایب متفاوتی دارند. برخی از این پروتکل‌ها کاربران را به استفاده از دستگاه‌های خاص محدود می‌کنند، ممکن است استفاده از این دستگاه‌ها برای تمام افراد جذاب نباشند؛ بنابراین در هنگام انتخاب روش‌های هوشمندسازی ساختمان، پروتکلی را انتخاب کنید که به‌راحتی با طیف گسترده‌ای از محصولات و دستگاه‌های بکار رفته در یک خانه هوشمند ارتباط گرفته و قابل‌استفاده باشند. در ادامه به بررسی هر یک از پروتکل‌های هوشمندسازی ساختمان می‌پردازیم:

معرفی پروتکل Z-Wave

باوجوداینکه پروتکل‌های هوشمندسازی بسیاری وجود دارند، اما می‌توان گفت پروتکل Z-Wave یکی از محبو‌ب‌ترین آنها است. Z-Wave با فرکانس ۹۰۸.۴۲ مگاهرتز کار می‌کند. فرکانس Z-Wave از باند فوق‌العاده محبوب ۲.۴ گیگاهرتزی بسیاری از محصولات بی‌سیم پایین‌تر است؛ بنابراین فرکانس Z-Wave و سایر محصولات بی‌سیم با یکدیگر تداخل پیدا نمی‌کند.

به‌تازگی پروتکل استاندارد  Z-Wave Plus شروع بکار کرده است؛ خوشبختانه این پروتکل همچنان با دستگاه‌های Z-Wave سازگار است. در اصل، Z-Wave Plus صرفاً یک تکرار در استاندارد Z-Wave است. Z-Wave Plus  یک پروتکل قابل‌اطمینان بوده و امنیت بیشتری نیز در آن وجود دارد.

طبق اعلام Z-Wave Alliance، دستگاه‌های Z-Wave Plus شامل ۶۷% بهبود محدوده، ۵۰% افزایش عمر باتری و ۲۵۰% پهنای باند بیشتر می‌شوند. علاوه بر این، در مدل Plus سه کانال RF وجود دارد که سبب افزایش پهنای باند و کاهش تداخل نویز می‌شود.

Z-Wave از فناوری شبکه mesh یا شبکه ad hoc بی‌سیم استفاده می‌کند. با استفاده از یک شبکه مش، هر دستگاه به‌عنوان یک گره (Node) ظاهر شده و به‌عنوان یک تکرارکننده عمل می‌کنند. ممکن است هر یک از این گره‌ها در شبکه با یکدیگر صحبت کنند (ارتباط برقرار کنند).

ازآنجایی‌که شبکه‌های مش دستگاه‌های جداگانه‌ای را به‌عنوان گره ارائه می‌دهند؛ اگر گجت‌های خاصی خارج از محدوده یک گره قرار بگیرند، همچنان می‌توانند از طریق یک گره دیگر موجود در شبکه ارتباط برقرار کنند. از نظر فنی، سیگنال Z-Wave با تأخیر کم و با پایداری بالا ارائه می‌شود. سرعت انتقال بسته اطلاعاتی به ۱۰۰ کیلوبیت بر ثانیه می‌رسد. یک هاب Z-Wave به‌عنوان کنترل‌کننده دستگاه‌ها عمل می‌کند.

ویژگی‌های پروتکل Z-Wave

• در این پروتکل از شبکه مش استفاده می‌شود
• استفاده از فرکانس رادیویی ۹۰۸.۴۲ مگاهرتزی
• یکی از قابل‌اعتمادترین پروتکل‌ها است
• تأخیر امواج کم در Z-Wave کم است
• ارائه Z-Wave و Z-Wave Plus
• نیازمند هاب
• وجود بیش از ۱۷۰۰ دستگاه سازگار با Z-Wave

مزایا و معایب پروتکل Z-Wave

تعدادی از مهم‌ترین مزایا و معایب پروتکل Z-Wave عبارت‌اند از:

مزایای پروتکل Z-Wave

• دستگاه‌های Z-Wave بدون درنظرگرفتن سازنده یا نسخه Z-Wave به‌راحتی و بدون زحمت با یکدیگر ارتباط برقرار می‌کند. این سازگاری سبب می‌شود تا هاب‌ها و گجت‌ها حتی با پیشرفت در پروتکل Z-Wave به کار خود ادامه می‌دهند
• باند فرکانس رادیویی Z-Wave بسیار پایین‌تر از Zigbee است، بنابراین احتمال بروز تداخل میان این دو پروتکل کم است
• با پیشرفت محصولات اتوماسیون، Z-Wave با هر دو نسخه جدید و قدیمی این محصولات سازگار باقی می‌ماند. این ویژگی بسیار ایده‌آل است. زیرا می‌توانید همان پروتکل را هم‌زمان با پیشرفت تکنولوژی حفظ کنید
• Z-Wave می‌تواند دستگاه‌ها را در فاصله‌ای بیشتر از ۵۵۰ فوت به یکدیگر متصل کند.
• راه‌ا‌ندازی آسان از دیگر مزایای Z-Wave است. دستگاه‌های Z-Wave مانند قفل هوشمند Yale به نحوه راه‌اندازی و استفاده آسان شناخته شده‌اند.
• Z-Wave با طیف گسترده‌ای از محصولات سازگار است
• این پروتکل مصرف انرژی را کاهش می‌دهد
• به سبب استفاده از فرکانس ۹۰۸.۴۲ مگاهرتزی، Z-Wave به‌عنوان یکی از سریع‌ترین روش‌های هوشمندسازی ساختمان شناخته می‌شود

معایب پروتکل Z-Wave

• Z-Wave فقط می‌تواند ۲۳۲ گجت را به هم متصل کند، بااین‌حال می‌توان گفت این میزان برای اکثر تنظیمات خانه‌های هوشمند کافی است
• سرعت انتقال Z-Wave از Zigbee پایین‌تر است. این امر سبب می‌شود تا صداها و ویدئوهای باکیفیت بالا به‌درستی کار نکنند. (به همین دلیل است که دوربین‌های امنیتی Z-Wave وجود ندارد)

معرفی پروتکل Zigbee

Zigbee یکی دیگر از روش‌های هوشمندسازی ساختمان است. مانند پروتکل Z-Wave، در پروتکل Zigbee نیز از فناوری شبکه مش استفاده می‌شود. این امر سبب می‌شود تا طیف وسیعی از شبکه پوشش داده شود. Zigbee با استفاده از فرکانس رادیویی ۸۰۲.۱۵.۴ با دستگاه‌های مختلف ارتباط برقرار می‌کند. با وجود مطابقت با اکثریت پروتکل‌های بی‌سیم، یک هاب Zigbee برای مدیریت و فراهم‌کردن ارتباط دستگاه‌ها مانند یک کنترل‌کننده مرکزی عمل می‌کند. این پروتکل یک پروتکل کاملاً بی‌سیم است که با کاهش مصرف برق، هزینه‌ها را نیز کاهش می‌دهد.

متأسفانه باوجوداینکه Z-Wave قابلیت همکاری بالایی را ارائه می‌دهد، پروتکل Zigbee این‌چنین نیست؛ بنابراین، برخی از دستگاه‌های Zigbee که توسط شرکت‌های مختلف تولید شده یا نسخه‌های مختلفی از Zigbee را ارائه می‌دهند؛ ممکن است سازگاری خود را با یکدیگر حفظ نکنند. بااین‌حال، Zigbee قابلیت همکاری بین ابزارهای دارای Zigbee را بهبود بخشیده است.

ویژگی‌های پروتکل Zigbee

• این پروتکل از شبکه مش استفاده می‌کند
• نیازمند هاب
• از امواج رادیویی ۸۰۲.۱۵.۴ استفاده می‌کند

مزایا و معایب پروتکل Zigbee

تعدادی از مهم‌ترین مزایا و معایب پروتکل Zigbee عبارت‌اند از:

مزایای پروتکل Zigbee

• مصرف انرژی کم: یکی از اصلی‌ترین مزایای انتخاب Zigbee برای اتوماسیون خانه‌های هوشمند، مصرف برق بسیار کم آن است. Zigbee فوق‌العاده کارآمد بوده و بر روی مجموعه‌ای از باتری‌ها سال‌ها کار می‌کند
• وجود بیش از ۱۲۰۰ دستگاه سازگار با Zigbee : Zigbee یک پروتکل آسان برای توسعه‌دهندگانی است که قصد طراحی محصولات جدید و سازگار با این پروتکل را دارند.
• کاهش هزینه‌ها: با وجود کاهش مصرف انرژی هزینه‌ها نیز کاهش می‌یابند
• سرعت بالای اتصالات: Zigbee برای برقراری ارتباط از فرکانس رادیویی استفاده کرده و با استفاده از شبکه مش، به ارتباطات سریع و با برد بیشتر دست پیدا می‌کند.
• بهبود امنیت: Zigbee یکی از امن‌ترین پروتکل‌های موجود است. چرا که این پروتکل از همان رمزگذاری ۱۲۸ بیتی در سطح بانک‌ها استفاده می‌کند. از این سطح در اکثر سیستم‌های مالی استفاده می‌شود؛ بنابراین می‌توان گفت Zigbee یکی از ایمن‌ترین سیستم‌های هوشمندسازی است

معایب پروتکل Zigbee

• قابلیت همکاری در پروتکل Zigbee در حد متوسط قرار دارد.
• Zigbee یک فرکانس رادیویی را با Wi-Fi و بلوتوث به اشتراک می‌گذارد، بنابراین، تداخل میان این دو ممکن است مشکل‌ساز شود
• اتحادیه Zigbee به‌اندازه رقبای خود برای صدور گواهینامه سخت‌گیری نمی‌کند؛ از همین جهت در برخی از مواقع دو دستگاه Zigbee به دلیل تفاوت‌های موجود در برنامه‌نویسی بین تولیدکنندگان با یکدیگر ارتباط خوبی برقرار نمی‌کنند.
• Zigbee تنها تا فاصله ۶۰ فوتی می‌تواند با دستگاه‌ها ارتباط برقرار کند که این میزان نسبت به Z-Wave بسیار کوتاه‌تر است.

معرفی پروتکل Insteon

یکی دیگر از ابزارها و روش‌های هوشمندسازی ساختمان استفاده از پروتکل Insteon است. همان‌طور که اشاره شد دستگاه‌های Z-Wave و Zigbee شبکه‌های مش را تشکیل می‌دهند؛ اما Insteon یک شبکه ad hoc بی‌سیم ایجاد می‌کند. لازم است پیام‌های ارسال شده میان دستگاه‌ها قابل‌اعتماد بوده و امکان تشخیص خطا را داشته باشند. علاوه بر این، هر دستگاه Insteon به طور هم‌زمان در یک شبکه یک پیام مشابه را پخش می‌کند، این امر سبب بهبود قدرت سیگنال شده و مناطق مرده را حذف می‌کند.

Insteon با لینک Control Affords (؟) امنیت بیشتری را ایجاد می‌کند. چراکه ایجاد لینک‌هایی که امکان کنترل خارجی توسط یک دستگاه Insteon دیگر را فراهم کنند، غیرممکن است. علاوه بر این، سخت‌افزار Insteon بدون فشار دکمه‌های فیزیکی قابل تشخیص نیست. این امر سبب افزایش امنیت در Insteon می‌شود. درحالی‌که Z-Wave و Zigbee منحصراً بی‌سیم هستند؛ اما Insteon بر روی یک شبکه ترکیبی سیمی و بی‌سیم کار می‌کند.

اگرچه استفاده از محصولات Z-Wave و Zigbee نسبتاً بصری است، اما Insteon فرایند افزودن دستگاه‌ها به وب گجت‌ها را ساده‌تر می‌کند. با روشن‌کردن یک دستگاه سازگار با Insteon، این دستگاه به‌صورت خودکار به شبکه اضافه می‌شود. برای ایجاد سازگاری گسترده‌تر، Insteon با پیام‌رسان خطوط برقی X10 کار می‌کند. از نظر فنی، شبکه‌های Insteon شامل اتصالات بی‌سیم امواج رادیویی (RF) و سیم برق هستند.

ویژگی‌های پروتکل Insteon

• ترکیبی از شبکه سیمی و بی‌سیم
• سازگاری با X10 امکان اضافه‌کردن قابلیت بی‌سیم را فراهم کرده است
• امواج رادیویی و سیم برق را به یکدیگر متصل می‌کند
• یک Insteon Hub به طور خودکار با همه دستگاه‌های سازگار متصل می‌شود
• این پروتکل نیز از شبکه مش استفاده می‌کند

مزایا و معایب پروتکل Insteon

مهم‌ترین مزایا و معایب پروتکل Insteon عبارت‌اند از:

مزایای پروتکل Insteon

• برای نصب و راه‌اندازی فشار دکمه فیزیکی ضرورت دارد
• فراهم بودن امکان تشخیص و تصحیح خطا
• Insteon ایمنی و امنیت بالایی را ارائه می‌دهد
• این پروتکل پایداری بالایی دارد
• یکی از اصلی‌ترین مزایای Insteon سهولت استفاده از آن است
• راه‌اندازی Insteon آسان و بی‌دردسر است، اگر نحوه راه‌اندازی یک تلفن هوشمند را بدانید، راه‌اندازی Insteon نیز برایتان آسان خواهد بود

معایب پروتکل Insteon

• تنوع محصولات Insteon محدود است. برای هوشمندسازی یک خانه به بیش از ۲۰۰ دستگاه سازگار نیاز است. Insteon تمام محصولاتی را که از این پروتکل استفاده می‌کنند، ساخته و عرضه می‌کند. به‌این‌ترتیب، Insteon با محصولات ساخته شده توسط سایر سازندگان سازگاری کمتری دارد

معرفی پروتکل X10

پروتکل X10 از سیستم‌های هوشمندسازی ساختمان بوده و یک پروتکل ارتباطی خانه هوشمند برای شبکه‌های سیمی بشمار می‌آید. عمدتاً X10 از دستگاه‌های برق تشکیل شده و سیگنال‌ها را از طریق سیم‌کشی خانه ارسال می‌کند.

در واقع X10 یکی از قدیمی‌ترین روش‌های هوشمندسازی ساختمان بوده و به‌اندازه پروتکل‌های فعلی خانه‌های هوشمند سریع و کاربردی نیست. علاوه بر این، X10 از رمزگذاری بی‌کیفیت استفاده می‌کند. این فناوری در سال ۱۹۷۵ شروع به کار کرده است؛ اما با وجود استفاده گسترده از X10 می‌توان گفت امروزه X10 یک فناوری منسوخ شده است.

ویژگی‌های پروتکل X10

• X10 از سیم‌کشی برق برای سیگنال دهی و کنترل استفاده می‌کند.
• با بیش از ۲۰۰ دستگاه سازگار است

مزایا و معایب پروتکل X10

مزایا و معایب پروتکل X10 عبارت‌اند از:

مزایای پروتکل X10

• X10 برای انتقال و دریافت اطلاعات از سیم‌کشی برق موجود به‌عنوان لایه فیزیکی استفاده می‌کند
• نصب و راه‌اندازی X10 به‌سرعت انجام می‌شود
• ازآنجایی‌که نیازی به سیم‌کشی جدید نیست، هزینه‌های کمی را به همراه دارد

معایب پروتکل X10

• این پروتکل قدیمی بوده و منسوخ شده است
• احتمال تداخل وجود دارد
• رمزگذاری بی‌کیفیت
• احتمال تداخل بالا
• این پروتکل نسبت به سایر پروتکل‌ها سریع و کاربردی نیست

معرفی پروتکل UPB

پروتکل UPB مخفف شده Universal Powerline Bus بوده و یکی از پیشرفته‌ترین روش‌های هوشمندسازی ساختمان است. برخلاف سایر سیستم‌های هوشمندسازی که تا به اینجا معرفی شدند؛ پروتکل UPB، یک تکنولوژی هوشمندسازی با سیم محسوب شده که در سال ۱۹۹۹ راه‌اندازی شده است. همان‌طور که از نام این پروتکل مشخص است؛ UPB برای انتقال سیگنال به دستگاه‌ها از خطوط برق خانه استفاده می‌کند.

اگرچه UPB بر اساس استاندارد X10 ایجاد شده، اما با دستگاه‌های X10 سازگار نیست. ازاین‌رو، دستگاه‌های UPB تنها با سایر دستگاه‌های استاندارد Universal Powerline Bus ارتباط برقرار می‌کنند. سخت‌افزار UPB به یک کنترل‌کننده خانگی متصل شده و لینک‌های هر یک از دستگاه‌های موجود در شبکه نیز به‌صورت دستی پیکربندی می‌شوند. ازآنجایی‌که UPB سیم‌‌بندی (Hardwired) شده است، بسیار قابل‌اعتماد است.

ویژگی‌های پروتکل UPB

• مانند Z-Wave و Zigbee ؛ دستگاه‌های سازگار با UPB با استفاده از یک کنترل‌کننده مرکزی به یکدیگر متصل می‌شوند
• UPB برای برقراری ارتباط بین دستگاه‌ها از سیم‌کشی موجود در خانه استفاده می‌کند

مزایا و معایب پروتکل UPB

مهم‌ترین مزایا و معایب پروتکل UPB عبارت‌اند از:

مزایای پروتکل UPB

• UPB را می‌توان یک پروتکل قابل‌اعتماد دانست
• ازآنجایی‌که در این پروتکل از سیم‌های برق خانه استفاده می‌شود؛ UPB مانند پروتکل‌های بی‌سیم با مشکلاتی مانند تداخل و کمبود محدوده روبه‌رو نمی‌شود

معایب پروتکل UPB

• کاربرپسند نبودن UPB یکی از معایب این پروتکل است
• ازآنجایی‌که هر یک از دستگاه‌ها باید به‌صورت دستی در شبکه تنظیم شوند، پروسه راه‌اندازی کمی زمان‌بر است.
• اگرچه مدت‌زمان نسبتاً زیادی از عرضه UPB در بازار می‌گذرد؛ اما همچنان بسیاری از محصولات هوشمندسازی خانگی با UPB سازگار نشده‌اند

معرفی پروتکل Bluetooth

بلوتوث یک تکنولوژی بی‌سیم بوده و با امواج رادیویی UHF با طول موج کوتاه کار می‌کند. این امواج در محدوده ISM بین ۲.۴ تا ۴.۴۸۵ گیگاهرتز یافت می‌شوند. همان‌طور که می‌دانید بلوتوث را می‌توان در بسیاری از دستگاه‌ها؛ از جمله لپ‌تاپ، رایانه، تلفن‌های همراه، هدفون، کنسول‌های بازی و همچنین انواع گجت‌های (ابزارهای) خانه هوشمند پیدا کرد.

برای برقراری اتصال بلوتوث، هر دستگاه به یک تراشه “رادیو بلوتوث” و یک نرم‌افزار بلوتوث، نیاز دارد. Bluetooth Low Energy یا به‌اختصار BLE برای طیف وسیعی از پروتکل‌ها مانند Zigbee و Z-Wave، قادر به تشکیل شبکه مش است.

ویژگی‌های پروتکل Bluetooth

• Bluetooth یک پروتکل بی‌سیم محسوب می‌شود
• این پروتکل از امواج رادیویی UHF با طول موج کوتاه استفاده می‌کند

مزایا و معایب پروتکل Bluetooth

مهم‌ترین مزایا و معایب پروتکل بلوتوث عبارت‌اند از:

مزایای پروتکل Bluetooth

• سازگاری پروتکل بلوتوث بسیار بالا بوده و این امکان را فراهم می‌کند؛ تا به‌راحتی هر دستگاهی که دارای قابلیت بلوتوث است، به هر دستگاه دیگری که از بلوتوث پشتیبانی می‌کند، متصل کنید.
• یکی از مهم‌ترین مزایای پروتکل بلوتوث در برابر سایر روش‌های هوشمندسازی ساختمان صرفه‌جویی قابل‌توجه در مصرف انرژی است.

معایب پروتکل Bluetooth

• مهم‌ترین اشکال بلوتوث در میان سایر سیستم‌های هوشمندسازی محدود بودن محدوده ارتباطات است؛ بنابراین درصورتی‌که از محدوده پوشش‌دهی خارج شوید ارتباط دستگاه شما نیز قطع شده و کار خود را متوقف می‌کند. خوشبختانه این امکان وجود دارد تا در آینده و با پیشرفت تکنولوژی، میزان محدوده بلوتوث گسترش‌یافته و دامنه وسیع‌تری را پوشش دهد. در آن زمان بلوتوث می‌تواند با پروتکل‌هایی مانند Z-Wave و Zigbee رقابت کند.

معرفی پروتکل Thread

پروتکل Thread یکی از جدیدترین سیستم‌های هوشمندسازی ساختمان است. بااین‌وجود، Thread Group بر روی بیش از ۲۵۰ دستگاه اجرا می‌شود. Thread با مواردی مانند Nest Protect و Nest Learning Thermostat کار می‌کند.

ویژگی‌های پروتکل Thread

• پروتکل Thread مستقل از سایر پروتکل‌های شبکه مش ۸۰۲.۱۵ مانند Zigbee، Z-Wave و Bluetooth LE است
• Thread حداکثر از ۲۵۰ دستگاه پشتیبانی می‌کند

مزایا و معایب پروتکل Thread

مهم‌ترین مزایا و معایب پروتکل Thread عبارت‌اند از:

مزایای پروتکل Thread

• از مهم‌ترین مزایای پروتکل Thread می‌توان به‌سادگی نصب و راه‌اندازی اشاره کرد.
• در این پروتکل ویژگی‌های امنیتی مناسبی ارائه شده است، به این معنا که همه دستگاه‌های موجود در شبکه تأیید اعتبار شده و تمام ارتباطات رمزگذاری شده‌اند.
• دستگاه‌های Thread انرژی کمتری مصرف کرده و در فواصل طولانی با سایر دستگاه‌ها همکاری می‌کند

معایب پروتکل Thread

• برخلاف Wi-Fi این پروتکل از سرعت بالای انتقال داده پشتیبانی نمی‌کند
• برخلاف فناوری Cellular تلفن همراه، از محدوده برد بسیار وسیع پشتیبانی نمی‌کند

معرفی پروتکل Infrared

Infrared یکی از ساده‌ترین و قابل‌اطمینان‌ترین پروتکل‌های هوشمندسازی خانه بوده و معمولاً ارتباطات یک‌طرفه را ارائه می‌دهد. Infrared گزینه شماره یک برای کنترل از راه دور است، یک مثال ملموس آن کنترل تلویزیون است.

ویژگی‌های پروتکل Infrared

• Infrared در طیف الکترومغناطیسی، مادون‌قرمز بین ماکروویو و نور مرئی قرار دارد
• Infrared از طول موج بین ۷۰۰ نانومتر تا ۱ میلی‌متر را اشغال می‌کند
• Infrared فرکانس‌هایی از ۴۳۰ THz تا ۳۰۰ GHz را در برمی‌گیرد
• این پروتکل یک ارتباط بی‌سیم ایجاد می‌کند

مزایا و معایب پروتکل  Infrared

تعدادی از مهم‌ترین مزایا و معایب پروتکل Infrared عبارت‌اند از:

مزایای پروتکل Infrared

• Infrared یک پروتکل ساده و ارزان است
• این پروتکل از برنامه‌های کاربردی گسترده‌ای پشتیبانی می‌کند

معایب پروتکل Infrared

• Infrared یک محدوده محدودی را پوشش می‌دهد
• مشکلات امنیتی در این پروتکل وجود دارد
• محدوده انتقال Infrared کوتاه است

معرفی پروتکل Ethernet

یکی دیگر از روش‌های هوشمندسازی ساختمان پروتکل Ethernet است. Ethernet یک فناوری سنتی برای اتصال شبکه‌های محلی سیمی (LAN) بوده و دستگاه‌ها را قادر می‌سازد تا از طریق یک پروتکل با یکدیگر ارتباط برقرار کنند. LAN به شبکه کامپیوتری اطلاق می‌شود که کامپیوترها و سایر دستگاه‌های الکترونیکی را در یک منطقه خاص به یکدیگر متصل می‌کند

ویژگی‌های پروتکل Ethernet

• ارتباطات ایجاد شده در این پروتکل از نوع سیمی است
• ایجاد ارتباط تا برد ۱۰۰ متر و با حساسیت کم در برابر تداخل مغناطیسی
• Ethernet در برابر نویز قوی بوده و ازاین‌رو کیفیت انتقال داده‎ها در آن بالا است

مزایا و معایب پروتکل Ethernet

تعدادی از مهم‌ترین مزایا و معایب پروتکل Ethernet عبارت‌اند از:

مزایای پروتکل Ethernet

• این پروتکل اتصالات سریع‌تر، قابل‌اعتمادتر و ایمن‌تری را نسبت به WiFi ایجاد می‌کند
• ارتباط سریع و قابل‌اعتمادی توسط Ethernet ایجاد می‌شود
• ارتباطات ایجاد شده توسط این پروتکل در برابر اتصالات بی‌سیم امنیت بسیار بالاتری را ارائه می‌دهد
• راه‌اندازی و اجرای این پروتکل هزینه زیادی ندارد
• این پروتکل با وجود کارایی بالا، انرژی کمی را مصرف می‌کند

معایب پروتکل Ethernet

• Ethernet قابلیت توسعه نداشته و به‌طورکلی برای مسافت‌های کوتاه‌تر و کوچک در نظر گرفته شده است
• تعداد اتصالات در این پروتکل محدود است؛ به این معنا که در صورت استفاده از یک اتصال Ethernet واحد، تنها یک دستگاه به آن متصل می‌شود، به همین دلیل برای اتصال دستگاه‌های بیشتر استفاده از کابل‌های بیشتر ضروری است.
• از آنجایی که دامنه تحرکات Ethernet بسیار محدود است، از این پروتکل تنها برای مکان‌هایی استفاده می‌شود که دستگاه در یک مکان مشخص قرار می‌گیرد.
• راه‌اندازی این پروتکل دشوار بوده و نیاز به یک متخصص دارد
• در هنگام بروز مشکل پیداکردن کابل مشکل‌دار دشوار است

معرفی پروتکل WiFi

شبکه WiFi برای عملکرد خود از فرکانس‌های رادیویی در باندهای ۲.۴ گیگاهرتز یا ۵.۸ گیگاهرتز استفاده می‌کند. فناوری WiFi بر اساس WLAN است که در استانداردهای سری IEEE 802.11 تعریف شده و شامل ۱۱n، ۱۱a، ۱۱ac و ۱۱ax می‌شود.

ویژگی‌های پروتکل WiFi

• WiFi یک پروتکل بی‌سیم است
• پوشش‌دهی آن تا محدوده ۲۵ متری است

مزایا و معایب پروتکل WiFi

مهم‌ترین مزایا و معایب پروتکل WiFi عبارت‌اند از:

مزایای پروتکل WiFi

• یک پروتکل سریع و قابل‌اعتماد است
• پروتکل WiFi دامنه حرکتی بالایی را ارائه می‌دهد
• امکان بهره‌وری بالایی را برای کاربر فراهم می‌کند
• ماهیت بی‌سیم چنین شبکه‌هایی به کاربران این امکان را می‌دهد تا از هر مکان مناسب در محیط شبکه اصلی به منابع شبکه دسترسی داشته باشند

معایب پروتکل WiFi

• برای برقراری امنیت شبکه‌های بی‌سیم از فناوری‌های رمزگذاری استفاده می‌شود؛ بااین‌حال، برخی از روش‎های رمزگذاری دارای نقاط ضعف هستند.
• در صورت استفاده از تجهیزات استاندارد معمولاً محدوده یک شبکه ۸۰۲.۱۱g، در حدود ۱۰ متر است
• مانند سایر انتقالات فرکانس رادیویی، سیگنال‌های شبکه بی‌سیم در معرض تداخل گسترده۷قرار می‌گیرندZ][POIUYTR5Z][POIUYTR5.
• سرعت در اکثر شبکه‌های بی‌سیم (معمولاً ۵۴-۱ مگابیت بر ثانیه) بسیار کندتر از شبکه‌های سیمی (۱۰۰ مگابیت بر ثانیه) است.

معرفی پروتکل KNX

KNX یک پروتکل باز است که برای دهه‌ها در بازار عرضه شده و همچنان یکی از محبوب‌ترین روش‌های هوشمندسازی ساختمان بشمار می‌آید. در واقع KNX برروی انواع لایه فیزیکی مانند لایه‌های سیم‌کشی جفت پیچ‌خورده، شبکه خطوط برق، مادون‌قرمز RF و Ethernet عمل می‌کند.

با وجود توپولوژی غیرمتمرکز، این سیستم از طریق یک واحد مرکزی کار نمی‌کند؛ این بدان معناست که هر واحد متصل شده به اکوسیستم KNX، به خودی خود هوشمند بوده و برای عملکرد خود به قسمت‌های دیگر متکی نیست. به‌این‌ترتیب اگر یک واحد دچار مشکل شود، سایر واحدها به کار روزانه خود ادامه خواهند داد.

ویژگی‌های پروتکل KNX

• ساختار این شبکه غیرمتمرکز است
• این پروتکل به طور خاص برای اتوماسیون ساختمان توسعه یافته است
• KNX توسط صدها تولیدکننده پشتیبانی می‌شود

مزایا و معایب پروتکل KNX

تعدادی از مهم‌‌ترین مزایا و معایب پروتکل KNX عبارت‌اند از:

مزایای پروتکل KNX

• KNX با انعطاف‌پذیری بالا دارای قابلیت شخصی‌سازی بی‌پایان است
• KNX یک سیستم امن و قابل‌اطمینان است
• نصب و راه‌اندازی آسان این پروتکل باعث صرفه‌جویی در زمان می‌شود. بااین‌حال نصب آن نیازمند آموزش KNX است
• با استفاده از این پروتکل انرژی مصرفی کاهش می‌یابد
• در این پروتکل امکان نصب میلیون‌ها دستگاه متفاوت فراهم شده است

معایب پروتکل KNX

• جامعه knx نسبتاً کوچک بوده و در جهان غرب و اغلب در اروپا طرفدار دارد

جهت خرید محصولات هوشمند سازی ساختمان با استاندارد KNX میتوانید به فروشگاه مراجعه کنید 

لیست محصولات 

هاب‌های شخص ثالث (Third-party Smart Home Hubs) در ساختمان‌های هوشمند

تمام دستگاه‌های بکار رفته در یک خانه هوشمند توسط یک کنترل‌کننده اصلی اتوماسیون خانگی کنترل می‌شوند. اغلب به این کنترل‌کننده‌‌های اصلی مرکزی خانه هوشمند یا Smart Home Hub می‌گویند.

باوجوداینکه اکثر افراد در هنگام راه‌اندازی سیستم‌های هوشند ساختمان از هاب‌های Zigbee، Z-Wave یا Insteon استفاده می‌کنند؛ اما با این حال امکان استفاده از یک هاب شخص ثالث نیز وجود دارد. به‌عنوان مثال، Samsung SmartThings، Wink و WeMo تعدادی از هاب‌های شخص ثالث موجود در بازار هستند.

انواع هاب‌های شخص ثالث

انواع مختلفی از کنترل‌کننده‌های مرکزی در خانه‌های هوشمند مورد استفاده قرار می‌گیرند که در ادامه به معرفی و بررسی سه مورد از آنها می‌پردازیم:

معرفی Samsung SmartThings

همان‌طور که اشاره شد Samsung SmartThings به خودی خود یکی از سیستم‌های هوشمندسازی ساختمان نیست. بلکه Samsung SmartThings یک هاب یا همان کنترل‌کننده مرکزی بوده و از طریق نرم‌افزارهای هوشمندسازی ساختمان سبب اتصال دستگاه‌ها می‌شود. این هاب از فناوری Z-Wave و Zigbee استفاده می‌کند. به‌این‌ترتیب، اکثر ابزارهایی که از Zigbee و Z-Wave استفاده می‌کنند؛ با SmartThings نیز هماهنگ بوده و به خوبی کار می‌کنند.

برای مثال برندهایی مانند  Sylvania، Honeywell، First Alert و بسیاری موارد دیگر با SmartThings همکاری می‌کنند. می‌توان گفت SmartThings ترجیه بسیاری از افراد برای اتوماسیون و کنترل خانه‌های هوشمند است.

معرفی Wink

مانند Samsung SmartThings، Wink نیز یک کنترل‌کننده مرکزی (هاب) بوده و امکان اتصال Z-Wave و Zigbee را فراهم می‌کند. مجموعه گزینه‌های اتصال بی‌سیم آن شامل: ClearConnect، Kiddie، Wi-Fi، Bluetooth و Lutron می‌شود.

به‌این‌ترتیب، همان‌طور که ملاحظه کردید Wink نسبت به SmartThings از روش‌های هوشمندسازی ساختمان بیشتری استفاده کرده و برخلاف SmartThings، Wink با Nest کار می‌کند. به‌طورکلی محصولات سامسونگ با کنترل‌کننده مرکزی Wink به خوبی هماهنگ نمی‌شوند.

معرفی WeMo

WeMo کاربران را قادر می‌سازد تا سیستم‌های الکترونیکی خانه را از راه دور کنترل کنند. WeMo مجموعه‌ای از محصولات مانند شاخه‌های برق، سنسورهای حرکت، کلیدهای روشنایی، دوربین‌ها، لامپ‌ها و یک برنامه تلفن همراه است. ریموت کنترل از طریق اتصال به اینترنت فعال است. برای اجرای این قابلیت، دستگاه‌ها نیازمند دریافت اتصال باز هستند؛ این موضوع در ابتدا سبب آسیب‌پذیری WeMo می‌شد، اما خوشبختانه از طریق به‌روزرسانی Firmware، در نسخه‌های بعدی سیستم عامل این مشکل برطرف شد.

WeMo با گجت‌هایی مانند Google Assistant، IFTTT، Apple Siri، Amazon Echo و بسیاری موارد دیگر کار می‌کند.

نتیجه‌گیری

پروتکل‌های ذکر شده در بالا تنها بخشی از مهم‌ترین روش‌های هوشمندسازی ساختمان هستند. شما می‌توانید با درنظرگرفتن هزینه‌ها، میزان مصرف برق، محدوده پوشش‌دهی و سایر موارد ذکر شده مناسب‌ترین گزینه را برای هوشمندسازی خانه خود انتخاب کنید