Протоколи зв'язку – це основа зв'язку між smart-пристроями та екосистемою. Це особливо актуально для системи розумного будинку. Цього свого роду «спілкування» для розумних пристроїв, щоб вони розуміли одне одного і працювали, як єдиний механізм.

І важливо не лише говорити, а й робити це зрозумілою мовою – це і є протокол, який поєднує все обладнання. Наприклад, за допомогою протоколів LED освітлення, вимикачі, розетки будуть працювати, як єдиний механізм в одній системі. В результаті такої взаємодії житло людини стає більш зручним, енергетично ефективним та безпечним.

Розробники створили різні протоколи для взаємозв'язку пристроїв, починаючи давно вже відомими Wi-Fi та Bluetooth, до яких ми звикли, закінчуючи сучасними та популярними Zigbee, Z-Wave, Thread і Matter. Розглянемо кожен різновид протоколу докладніше.

Bluetooth – перевірений часом протокол для локальних пристроїв

Протокол Bluetooth – це популярний тип зв'язку, який відомий користувачам понад 25 років. Саме цей протокол застосовується при підключенні навушників до телефону, синхронізації джойстика та приставки, підключається клавіатура та мишка до ноутбука.

Окрім звичних для нас пристроїв, є велика кількість обладнання, яке підключається через Bluetooth до системи розумного будинку. Саме такий вид зв'язку є чудовим вибором, щоб забезпечити домашню автоматизацію. А все тому, що саме цей модуль є абсолютно в кожному смартфоні, планшеті або ноутбуці.

Важливою перевагою є простота, наприклад, лампочка з Bluetooth без проблем підключається до смартфона, щоб проводити заміну кольору або яскравості безпосередньо всередині програми. Немає потреби додатково купувати якісь додаткові пристрої. Особливість протоколу в тому, що Bluetooth працює локально, тому не потрібно проводити підключення до інтернету - є можливість зручного керування датчиком температури або освітлювальним приладом.

Слід зазначити, що виробники зазвичай використовують бюджетні модулі Bluetooth у своїх пристроях, які споживають мінімум електроенергії. Внаслідок цього навіть на батарейках пристрій здатний працювати протягом тривалого часу.

Але потрібно розуміти, що Bluetooth має відносно невеликий радіус дії – до 10 метрів, тому ефективним управління буде виключно в одній кімнаті. Щоб розширити систему, використовується Bluetooth Mesh. Подібна технологія дає можливість всім аксесуарам зв'язуватися один з одним, а керується завдяки шлюзу, який підтримує зв'язок.

Wi-Fi – зручний протокол для віддаленого моніторингу та керування

Аналогічно популярний протокол, який з'явився приблизно в той же час, як і Bluetooth – чверть століття тому. Має досить простий, але і зручний спосіб роботи. Наприклад, якщо підключити розетку Wi-Fi, вона буде підключена до роутера, стаючи окремим вузлом у мережі, тому для роботи не потрібно буде шлюзу.

Важливо те, що підключення до Wi-Fi дає можливість вести моніторинг та керувати пристроєм зі смартфона у будь-якій точці світу, а не в одній кімнаті. Серед особливостей протоколу можна відзначити високу пропускну здатність – до 30 гігабітів на секунду у Wi-Fi 7 покоління. Вся інформація передається максимально швидко, а діапазон підключення надзвичайно широкий.

Всі ці особливості сприяють тому, що Wi-Fi це ідеальний протокол при побудові системи розумного будинку. До того ж більшість людей у своєму будинку вже мають роутер. Досить часто використовується протокол зв'язку в тих місцях, де потрібна висока пропускна спроможність, наприклад системи відеоспостереження – необхідно передавати потокове відео, яке важить досить багато.

Але всі ці переваги користувач отримує виключно в тому випадку, якщо встановлений потужний і дорогий Wi-Fi роутер, оскільки дешеві моделі нестабільні та можуть бути перебої зв'язку. Важливо звертати увагу на можливу кількість пристроїв, що підключаються - якщо підключений ноутбук, комп'ютер, телефон, планшет, то додати прилади розумного будинку буде досить проблематично. Пристрій і так перевантажено.

Навіть за умови підключення, є можливість уповільнення роботи всієї системи при активному використанні інтернету.

Z-Wave – низькочастотний протокол, що проходить будь-які перешкоди

Z-Wave – найсучасніший бездротовий варіант управління автоматикою, розроблений компанією Zensys. Є вдосконалена у 2013 році технологія – Z-Wave Plus. На відміну від вищезазначених опонентів, цей протокол розроблявся спеціально для роботи розумного будинку, а не просто був інтегрований у цю систему. через поширеність. Серед особливостей цього протоколу, можна назвати такі:

  • мережевий протокол надійно захищений від злому;

  • мінімальне споживання електроенергії - батарейки достатньо для роботи кілька років;

  • стабільність зв'язку, незалежно від наявності різних перешкод;

  • можна керувати з відривом до 100 метрів на відкритій місцевості;

  • протокол поєднаний із різними інтелектуальними приладами різних виробників, де є логотип Z-Wave.

За великим рахунком, Z-Wave – це низькочастотна мережа, яка працює в діапазоні частоти близько 900 МГц, а вона вже не використовується іншими радіопристроями. Саме така особливість сприяє тому, що мережа не сприйнятлива до різних перешкод, а низька довжина хвилі дозволяє без проблем проходити різні перешкоди. В одну екосистему можна одночасно додавати до 232 інтелектуальних пристроїв.

Створюється мережа Z-Wave з метою збільшення радіуса дії та стійкості зв'язку. Мережа більш стійка, сильна та надійна, разом із додаванням більшої кількості інтелектуальних пристроїв.

Це з тим, що пристрої Z-Wave виступає у ролі ретрансляторів, яких відбувається підключення інших гаджетів. Це дає можливість передаватися сигналу від пристрою до пристрою. Внаслідок того, що система є локальною, навіть при відключенні інтернету продовжуватиме функціонування.

Недоліком є обмежена пропускна спроможність – навіть найсучасніший протокол Z-Wave не може видати більшу швидкість, ніж 100 кілобітів на секунду, що значно менше, ніж в інших протоколах. І вартість їх дорожча за інші стандарти. Підходить виключно для тих пристроїв, які не мають вимог до високої пропускної здатності, наприклад, розумне освітлення, датчики, термодатчики, замки і т.д.

Zigbee – стабільний протокол із неймовірною кількістю продуктів

Zigbee – найпопулярніший протокол, який з'явився ще у 90-х роках. За час свого існування зміг зарекомендувати себе виключно з позитивного боку в області домашньої автоматизації.

Це зашифрований протокол невеликої потужності з локальною системою. Перевагою протоколу Zigbee є і те, що кількість продуктів, що підтримуються протоколом – необмежена, тому кожен знайде відповідне рішення індивідуально для себе.

Необхідно відзначити, що саме Zigbee залишається найпоширенішим і найпопулярнішим протоколом зв'язку для продуктів IoT – понад 65 000 пристроїв, які поєднуються за допомогою мережевої технології.

Створюється пориста мережа, тому всі дротові пристрої, які додаються в систему, можуть виступати в ролі HUB. Імовірність відмови та збоїв мінімальна. Кожен дротовий пристрій – це міст, який підтримує до 20 кінцевих пристроїв, завдяки чому розширюється зона покриття екосистеми.

За аналогією з попереднім протоколом, Zigbee – це локальна мережа, яка не має прямої залежності від підключення до Інтернету. Вся інформація, яка передається між пристроями, зашифрована та споживає мінімум енергії. Пропускна здатність неймовірно низька – близько 250 кілобітів за секунду. Це хоч і вдвічі більше за попереднє, але й цього недостатньо для систем відеоспостереження.

Thread – новинка, що увібрала сильні сторони Z-Wave та Zigbee

Thread – сучасний протокол розумного будинку, який за своїм принципом роботи схожий на Zigbee. За фактом він базується на радіообладнанні, яке і використовується попереднім варіантом. Наприклад, радіочастотний спектр аналогічний – 2,4 ГГц.

Має пропускну здатність 250 кілобітів за секунду. Створюється зашифрована мережа mesh із функцією самостійного відновлення. Має мінімальне споживання електроенергії. Тобто, виробник вирішив в одному місці зібрати сильні сторони Z-Wave та Zigbee.

Розроблено протокол на IPv6. Здатний підтримує кілька централей у єдиній екосистемі. У тому випадку, коли вище описаних протоколах ламається шлюз, тоді вся екосистема виходить з ладу. І при покупці нового доводиться знову підключати кожен пристрій. Тут може бути кілька шлюзів, один із них вибирається головним, при поломці якого головна роль перемикається на інший. Це робить систему менш схильною до збоїв.

Енергетичній ефективності сприяє те, що при пасивній роботі радіо модуль пристрою вимикається. Завдяки цьому пристрій Thread може функціонувати протягом кількох років від однієї батареї. Внаслідок застосування протоколу IPv6 пристрої Thread без проблем можуть взаємодіяти з пристроями, які працюють за технологією Wi-Fi та Bluetooth.

У тандемі все це сприяє тому, що протокол Thread дає можливість створити стабільну, надійну та безпечну мережу, де немає точки відмови. Усі інтелектуальні пристрої без проблем підключаються та підтримуються під час роботи у хмарному сервісі.

Користувач має можливість створити велику екосистему з підключенням 1 шлюзу лідера, до 31 шлюз-помічників, до яких підключається по 500 девайсів і більше.

Matter – новинка, яка об'єднала всі існуючі протоколи

Matter – це глобальний протокол, який почав розроблятися у 2019 році та нещодавно був представлений користувачам. Гіганти області IoT розробили протокол, який поєднав у собі всі переваги.

Всього було задіяно понад 300 компаній, щоб пристрої розумного будинку, які працювали на вище розглянутих протоколах, були сумісні між собою – спілкувалися однією мовою радіозв'язку. Завдяки цьому система розумного будинку стала більш сучасною, доступною, зручною та простою в плані експлуатації.

Важливо те, що разом з протоколом зв'язку Matter можна керувати всіма діями будинку: опалення, освітлення, безпека, вентиляція, побутова техніка, різні датчики, аудіо та відео обладнання. Виробнику вдалося поєднати всі сильні сторони, які і в існуючих системах зв'язку.

Слід зазначити, що у протоколі Matter передбачена можливість безпечного обміну даними між різними додатками IoT. Застосовується система шифрування на базі відкритих ключів та система автоматизації на базі сертифікатів, що охоплюють дані від несанкціонованого доступу. Все було спрямоване на те, щоб спростити роботу інтелектуальних пристроїв від усіх платформ та виробників.

Деякі продукти наприкінці 2022 року отримали оновлення програмного забезпечення, щоб стати сумісними з глобальним Matter. Попри недавню появу, вже є близько 100 розумних пристроїв, які пройшли сертифікацію.

Застосовується протокол інтернет-технологій, тому протокол найбільш універсальний та гнучкий. До нової системи можна додавати навіть старі гаджети, а нові пристрої завжди будуть поєднані між собою.

Висновок

Всі протоколи, які ми розглянули, можуть забезпечити безперебійний зв'язок та взаємодію між пристроями та системами. А разом зі стрімким зростанням популярності технології розумного будинку, виробники та розробники впроваджують все більш сучасні та цікаві рішення, які роблять розумний будинок доступним та зручним.

В інтернет-магазині PROLUM ви можете купити світлодіодне освітлення з підтримкою розумного будинку, яке стане чудовим вибором для комерційних та житлових об'єктів. У каталозі лише якісна та сертифікована продукція, що гарантує ефективність та безпеку.

Працюємо з оптовими та роздрібними покупцями, підбираючи вигідні умови співпраці. За складнощів вибору або додаткових питань, можете розраховувати на підтримку фахівця.