Протоколы связи – это основа для связи между smart-устройствами и экосистемой. Это особенно актуально для системы умного дома. Этого своего рода «общение» для умных устройств, чтобы они понимали друг друга и работали, словно единый механизм.

И важно не только говорить, но и делать это на понятном языке – это и есть протокол, который совмещает все оборудование. Например, при помощи протоколов LED освещения, выключатели, розетки будут работать, словно единый механизм в одной системе. В результате такого взаимодействия жилье человека становится более удобным, энергетически эффективным и безопасным.

Разработчики создали совершенно различные протоколы для взаимосвязи устройств, начиная давно уже известными Wi-Fi и Bluetooth, к которым мы привыкли, заканчивая современными и популярными Zigbee, Z-Wave, Thread и Matter. Рассмотрим каждую разновидность протокола более подробно.

Bluetooth – проверенный временем протокол для локальных устройств

Протокол Bluetooth – это популярный тип связи, который известен пользователям более 25 лет. Именно этот протокол применяется при подключении наушников к телефону, синхронизации джойстика и приставки, подключается клавиатура и мышка к ноутбуку.

Кроме привычных для нас устройств, есть большое количество оборудования, которое подключается через Bluetooth к системе умного дома. Именно такой вид связи является прекрасным выбором, чтобы обеспечить домашнюю автоматизацию. А все по той причине, что именно этот модуль есть совершенно в каждом смартфоне, планшете или ноутбуке.

Важным преимуществом является простота, например, лампочка с протоколом Bluetooth без проблем подключается к смартфону, чтобы проводить замену цвета или яркости непосредственно внутри приложения. Нет необходимости дополнительно покупать какие-то дополнительные устройства. Особенность протокола в том, что Bluetooth работает локально, поэтому не нужно проводить подключение к интернету – есть возможность удобного управления датчиком температуры или осветительным прибором.

Необходимо отметить, что производители обычно используют бюджетные модули Bluetooth в своих устройствах, которые потребляют минимум электроэнергии. За счет этого даже на батарейках устройство способно работать на протяжении длительного времени.

Но нужно понимать, что Bluetooth обладает относительно небольшим радиусом действия – до 10 метров, поэтому эффективным управление будет исключительно в одной комнате. Чтобы расширить систему, используют Bluetooth Mesh. Подобная технология дает возможность всем девайсам связываться друг с другом, а управляется благодаря шлюзу, который поддерживает связь.

Wi-Fi – удобный протокол для удаленного мониторинга и управления

Аналогично популярный протокол, который появился приблизительно в то же время, что и Bluetooth – четверть века назад. Обладает достаточно простым, но и удобным способом работы. Например, если подключить розетку Wi-Fi, она будет подключена к роутеру, становясь отдельным узлом в сети, поэтому для работы не нужно будет шлюза.

Важно то, что подключение к Wi-Fi дает возможность вести мониторинг и управлять устройством со смартфона в любой точке мира, а не в одной комнате. Среди особенностей протокола можно отметить высокую пропускную способность – до 30 гигабит в секунду в Wi-Fi 7 поколения. Вся информация передается максимально быстро, а диапазон подключения невероятно широкий.

Все эти особенности способствуют тому, что Wi-Fi – это идеальный протокол при построении системы умного дома. К тому же, большинство людей в своем доме уже имеют роутер. Довольно часто используется протокол связи в тех местах, где нужна высокая пропускная способность, например, системы видеонаблюдения – необходимо передавать потоковое видео, которое весит достаточно много.

Но все эти преимущества пользователь получает исключительно в том случае, если установлен мощный и дорогостоящий Wi-Fi роутер, так как дешевые модели нестабильны и могут быть перебои связи. Важно обращать внимание на возможное количество подключаемых устройств – если подключен ноутбук, компьютер, телефон, планшет, то добавить приборы умного дома будет достаточно проблематично. Устройство и без того перегружено.

Даже при условии подключения, есть вероятность замедления работы всей системы при активном использовании интернета.

Z-Wave – низкочастотный протокол, проходящий любые преграды

Z-Wave – более современный беспроводной вариант управления автоматикой, который был разработан компанией Zensys. Есть усовершенствованная в 2013 году технология – Z-Wave Plus. В отличие от вышеперечисленных оппонентов, данный протокол разрабатывался специально для работы умного дома, а не просто был интегрирован в данную систему из-за распространенности. Среди особенностей данного протокола, можно отметить следующие:

  • сетевой протокол надежно защищен от взлома;

  • минимальное потребление электроэнергии – батарейки достаточно для работы несколько лет;

  • стабильность связи, независимо на наличие различных помех;

  • можно управлять на расстоянии до 100 метров на открытой местности;

  • протокол совмещен с разными интеллектуальными приборами разных производителей, где есть логотип Z-Wave.

По большому счету Z-Wave – это низкочастотная сеть, которая работает в диапазоне частоты порядка 900 МГц, а она уже не используется другими радио-устройствами. Именно такая особенность способствует тому, что сеть не восприимчива к различным помехам, а низкая длина волны дает возможность без проблем проходить различные помехи. В одну экосистему можно одновременно добавлять до 232 интеллектуальных устройств.

Создается сеть Z-Wave с целью увеличения радиуса действия и устойчивости связи. Сеть более устойчивая, сильная и надежная, вместе с добавлением большего количества интеллектуальных устройств. 

Это связано с тем, что устройства Z-Wave выступает в роли ретрансляторов, к которым происходит подключение других гаджетов. Это и дает возможность передаваться сигналу от устройства к устройству. За счет того, что система является локальной, то даже при отключении интернета будет продолжать функционирование.

Недостатком является ограниченная пропускная способность – даже самый современный протокол Z-Wave не может выдать больше скорость, чем 100 килобит на секунду, что значительно меньше, чем в других протоколах. И стоимость их дороже, чем других стандартов. Подходит исключительно для тех устройств, у которых нет требований к высокой пропускной способности, например, умное освещение, датчики, термодатчики, замки и т.д.   

Zigbee – стабильный протокол с невероятным количеством продуктов

Zigbee – популярный протокол, который появился еще в 90-х годах. За время своего существования смог себя зарекомендовать исключительно с положительной стороны в области домашней автоматизации. 

Это зашифрованный протокол небольшой мощности с локальной системой. Преимуществом протокола Zigbee является и то, что количество продуктов, поддерживаемых протокол – неограниченное, поэтому каждый найдет подходящее решение индивидуально для себя.

Необходимо отметить, что именно Zigbee остается наиболее распространенным и популярным протоколом связи для продуктов IoT – свыше 65 000 устройств, которые объединяются при помощи сетевой технологии. 

Создается ячеистая сеть, поэтому все проводные устройства, которые добавляются в систему, могут выступать в роли HUB. Вероятность отказа и сбоев минимальная. Каждое проводное устройство – это мост, который поддерживает до 20 конечных устройств, благодаря чему расширяется зона покрытия экосистемы.

По аналогии с предыдущим протоколом, Zigbee – это локальная сеть, которая не имеет прямой зависимости от соединения к интернету. Вся информация, которая передается между устройствами, зашифрована и потребляет минимум энергии. Пропускная способность невероятно низкая – порядка 250 килобит за секунду. Это хоть и в два раза больше предыдущего, но и этого недостаточно для систем видеонаблюдения.

Thread – новинка, вобравшие сильные стороны Z-Wave и Zigbee

Thread – современный протокол умного дома, который по своему принципу работы похож на Zigbee. По факту он базируется на том радиооборудовании, которое и используется предыдущим вариантом. Например, радиочастотный спектр аналогичный – 2,4 ГГц. 

Обладает пропускной способность 250 килобит за секунду. Создается зашифрованная сеть mesh с функцией самостоятельного восстановления. Обладает минимальным потреблением электроэнергии. То есть, производитель решил в одном месте собрать сильные стороны Z-Wave и Zigbee.

Разработан протокол на IPv6. Способен поддерживает несколько централей в единой экосистеме. В том случае, когда в выше описанных протоколах ломается шлюз, тогда вся экосистема выходит из строя. И при покупке нового приходится заново подключать каждое устройство. Здесь может быть несколько шлюзов, один из них выбирается главным, при поломке которого главная роль переключается на другой. Это делает систему менее подверженной сбоям.

Энергетической эффективности способствует то, что при пассивной работе радио модуль устройства отключается. Благодаря этому устройство Thread может функционировать на протяжении несколько лет от одной батарейки. За счет применения протокола IPv6 устройства Thread без проблем могут взаимодействовать с устройствами, которые работают по технологии Wi-Fi и Bluetooth.

В тандеме все это способствует тому, что протокол Thread дает возможность создать стабильную, надежную и безопасную сеть, в которой нет точки отказа. Все интеллектуальные устройства без проблем подключаются и поддерживаются при работе в облачном сервисе. 

У пользователя есть возможность создать обширную экосистему с подключением 1 шлюза лидера, до 31 шлюз-помощников, к которым подключается по 500 девайсов и больше.

Matter – новинка, которая объединила все существующие протоколы

Matter – это глобальный протокол, который начал разрабатываться в 2019 году и недавно был представлен пользователям. Гиганты области IoT разработали протокол, который объединил в себе все преимущества. 

Всего было задействовано свыше 300 компаний, чтобы устройства умного дома, которые работали на выше рассмотренных протоколах, были между собой совместимы – общались на одном языке радиосвязи. Благодаря этому система умного дома стала более современной, доступной, удобной и простой в плане эксплуатации.

Важно то, что вместе с протоколом связи Matter можно управлять абсолютно всеми действиями дома: отопление, освещение, безопасность, вентиляция, бытовая техника, различные датчики, аудио и видео оборудование. Производителю удалось совместить все сильные стороны, которые есть в существующих системах связи.

Необходимо отметить, что в протоколе Matter предусмотрена возможность безопасного обмена данными между различными приложениями IoT. Применяется система шифрования на базе открытых ключей и система автоматизации на базе сертификатов, которые охватывают данные от несанкционированного доступа. Все было направлено на то, чтобы упростить работу интеллектуальных устройств от всех платформ и производителей.

Некоторые продукты в конце 2022 года получили обновление программного обеспечения, чтобы стать совместимыми с глобальным Matter. Несмотря на недавнее появление, уже доступно порядка 100 умных устройств, которые прошли сертификацию. 

Применяется протокол интернет-технологий, поэтому протокол наиболее универсальный и гибкий. В новую систему можно добавлять даже старые гаджеты, а новые устройства всегда будут совмещены между собой.

Заключение

Все протоколы, которые мы рассмотрели, могут обеспечить бесперебойную связь и взаимодействие между устройствами и системами. А вместе со стремительным ростом популярности технологии умного дома, производители и разработчики внедряют все более современные и интересные решения, которые делают умный дом доступным и удобным.

В интернет-магазине PROLUM вы можете купить светодиодное освещение с поддержкой умного дома, которое станет прекрасным выбором для коммерческих и жилых объектов. В каталоге только качественная и сертифицированная продукция, что гарантирует эффективность и безопасность. 

Работаем с оптовыми и розничными покупателями, подбирая выгодные условия сотрудничества. При сложностях выбора или дополнительных вопросах, можете рассчитывать на поддержку специалиста.