خانه هوشمند بیسیم

پروتکل وای فای

(WIRELESS LAN (WLAN یکی از پرکاربردترین و معروفترین پروتکل‌ های بیسیم خانه هوشمند می‌باشد. در واقع WLAN یک پروتکل رادیویی بیسیم است. تجهیزات بسیاری از سازندگان مختلف تحت پروتکل بیسیم WiFi است. همانند کلیه گوشی‌های هوشمند، تبلت‌ها، کامپیوتر‌ها، تلویزیون‌های هوشمند و بسیاری از تجهیزات خانه هوشمند از پروتکل WiFi برای ارتباط استفاده می‌نمایند. پروتکل WiFi نسبت به بلوتوث ارتباط قوی‌تری ایجاد می‌کند. سیستم هوشمند مبتنی بر پروتکل WiFi به کنترلر مرکزی نیازی نداشته و تجهیزات به طور مستقیم با مودم خانگی ارتباط برقرار می‌کنند. همین امر باعث کاهش هزینه سیستم خانه هوشمند با پروتکل WiFi شده‌است. محصولات wifi ضمن اینکه عموما کیفیت خوبی دارند مقرون به صرفه نیز می‌باشند.

پروتکل زیگبی

پروتکل Zigbee یکی از پروتکل‌ های بیسیم خانه هوشمند می‌باشد که مختص اتوماسیون خانگی طراحی و تبیین شده است. از استاندارد IEEE 802.15.4 برای لایه رادیویی و لایه شبکه پیروی می‌کند. مشکل اصلی این پروتکل در وجود انواع متفاوت لایه کاربردی است. که منجر به وجود انواع مختلف پروتکل ZigBee (بیش از ده بار رده) در بازار شده است که هیچ کدام از این انواع مختلف با هم نمی‌توانند در تعامل باشند و در واقع نمی‌توانند یک سیستم یکپارچه را تشکیل دهند. البته به تازگی اتحادیه‌ای به نام Zigbee Alliance جهت بر طرف کردن مشکلات این سیستم و یکپارچه کردن تجهیزات خانه هوشمند مبتنی بر پروتکل بیسیم Zigbee تشکیل شده‌است. محصولات Zigbee روز به روز در حال گسترش و پیشرفت است و به طور کلی دارای کیفیت قابل قبولی می‌باشند.

پروتکل EnOcean

پروتکل بیسیم EnOcean در سال 2001 توسط چند شرکت آلمانی به وجود آمد که برپایه‌ی ایده استفاده از تکنولوژی برداشت انرژی و با ادعای کارکرد عملگرها و سنسورهای بدون باطری خانه هوشمند قرارداشت. ایده کارکرد بدون باطری و استفاده از بستر خلاء، در ابتدا در محافل محیط زیستی بسیار مورد استقبال قرار گرفت. در حالی که به دلیل استفاده از تکنولوژی خاص، محصولاتی بسیار گران‌تر از محصولات معمول خانه هوشمند بیسیم در بازار تولید شد. با این وجود مشکل گرانی تجهیزات، مشکل اصلی استفاده از این پروتکل بیسیم نمی‌باشد.

معایب پروتکل EnOcean

در واقع مشکل اصلی این تکنولوژی عدم وجود اطمینان کافی در ارتباطات و ارسال و دریافت داده بود. همچنین توان پایین به دست آمده از طریق اثر پیزو و باطری‌های سولار باعث محدود کردن هر چه بیشتر محدوده شبکه بیسیم شد. هرچند کمپانی‌های سازنده استفاده از ریپیتر‌ها را پیشنهاد دادند ولی محدودیت انرژی نه تنها باعث کاهش محدوده و گستره شبکه بیسیم شد بلکه امنیت پایین ارتباطی را نیز در برداشت. لذا این نوع از پروتکل ‌های بیسیم خانه هوشمند محدود به جایی که محدوده و امنیت شبکه اهمیت کمتری دارند، باقی ماند. با وجود تلاش‌های بسیار کمپانی‌های سازنده برای ورود به بازار اتوماسیون خانگی به دلایل مذکور و مهم‌تر از همه به دلیل قیمت بالا نتوانستند سهمی از بازار خانه هوشمند را در اختیار بگیرند.

پروتکل زی ویو

در نوشته “پروتکل Z-Wave و مزایای آن” در مورد پروتکل بیسیم خانه هوشمند Z-Wave به طور کامل صحبت کرده‌ایم و در اینجا به طور خلاصه راجع به آن صحبت می‌کنیم. پروتکل Z-Wave یک تکنولوژی استاندارد بین‌المللی بدون سیم و توان پایین دو طرفه است که به صورت گسترده‌ای برای ارتباطات تجهیزات هوشمند شامل اینترنت اشیاء، خانه هوشمند و سیستم‌های امنیتی بهینه‌سازی شده است. پروتکل Z-Wave یک راه حل کامل ارتباطی از لایه فیزیکی یا سخت افزار تا لایه application است و البته تنها پروتکل توان پایین بیسیم اثبات شده و تایید شده کاربردی در لایه فیزیکی است که برای محصولات cross-band اختصاصا طراحی شده است. در یک سیستم Z-Wave محصولات هوشمند بیسیم فارغ از برند با یکدیگر ارتباط برقرار می‌کنند و محصولات جدیدتر خانه هوشمند به طور صد درصد منطبق با ورژن های قبلی هستند. علاوه بر ارتباط گسترده، منطبق و بدون محدودیت محصولات (که به قطعیت به اثبات رسیده است) پروتکل Z-Wave نتایج بزرگتر و بیشماری را نسبت به سایر پروتکل های خانه هوشمند ارائه می‌دهد از جمله اینکه توپولوژی هوشمند، مقیاس‌پذیر و مش مانند Z-Wave به راحتی امکان پوشش بالا و قابل اعتماد را در یک ساختمان هوشمند فراهم می‌کند.

این پروتکل خانه هوشمند با بهره‌گیری از قابلیت تکرارکنندگی محصولات Z Wave پوشش بالا با قدرت و شدت تقریبا یکسانی در کل فضای شبکه ایجاد می‌شود. همچنین با توجه به قابلیت این پروتکل بیسیم ، تجهیزات قدرت بازسازی مسیرهای ارتباطی را دارند . مهم‌تر اینکه نوع رمزگذاری به صورت end-to-end S2 ، سیستم Z-Wave خانه هوشمند را غیر‌قابل هک می‌نمایند. علاوه بر مزایای ذکر شده نوع فرکانس انتخاب شده برای شبکه که جهت مصرف پایین انرژی در هر نود در نظر گرفته شده است. عمر باطری تجهیزاتی همچون سنسورها را بالا برده به طوریکه چندین سال نیلز به تعویض باطری در سنسورها نخواهد بود. قابلیت‌های منحصر به فرد مذکور باعث شده است امروز پروتکل بیسیم Z-Wave با بیش از 1200 محصول از 100 سازنده و تولیدکننده مختلف و قدرت گسترش شبکه 35 میلیونی به یکی از پروتکل های مقاوم و بزرگ حال حاضر پروتکل‌های اتوماسیون خانگی در دنیا مبدل شود.

دیگر مزایای پروتکل Z-Wave

• استفاده از باند فرکانسی زیر 1 گیگا هرتز برای جلوگیری از تداخل با باندهای دیگر
• فراهم کردن یک ارتباط ایمن و قابل اطمینان دوطرفه با استفاده از تکنولوژی شناسایی و شبکه مش
• قیمت مقرون به صرفه خانه هوشمند بیسیم Z-Wave
• قابلیت انتخاب از تجهیزات مختلف با برند‌های متفاوت خانه هوشمند
• عدم تاثیر منفی بر بدن انسان و محیط‌ زیست به دلیل توان پایین امواج

پروتکل RF-KNX

یکی دیگر از پروتکل ‌های بیسیم خانه هوشمند ، پروتکل RF-KNX است. این پروتکل به تبعیت از پروتکل KNX توسط کمپانی EIB به بازار معرفی شد. این پروتکل رادیویی نیز باند فرکانسی زیر یک گیگاهرتز را برای کار انتخاب کرد. این پروتکل خانه هوشمند، توانست معایب پروتکل‌های Wireless قبلی را تاحدودی پوشش دهد. در واقع پروتکلی بود که مختص ارتباطات بیسیم در اتوماسیون خانگی به عرصه ظهور رسید. این پروتکل توانست انرژی مناسبی را در اختیار شبکه قرار دهد. لذا در این شبکه ارسال اطلاعات با سرعتی قابل قبول انجام می‌پذیرد. هر چند این پروتکل بیسیم خانه هوشمند به دلیل عدم ایجاد یک شبکه مش نتوانست اولا گستره بزرگی را برای یک شبکه تحت پوشش قرار دهد و همچنین نتوانست ضریب اطمینان بالایی را در رسیدن اطلاعات به مقصد، فراهم کند. در واقع وجود مسیرهای جایگزین قابل استفاده داده که در شبکه مش ایجاد می‌شود ضریب اطمینان به مقصد رسیدن و دریافت اطلاعات توسط هدف را بسیار بالا می‌برد که این مهم در شبکه RF-KNX اتفاق نیفتاد.

معایب پروتکل RF-KNX

عدم وجود مش و عدم وجود تجهیزات به عنوان تقویت‌کننده سیگنال، باعث معضل دیگری با عنوان گم‌شدن دیتا در شبکه نیز شد که خود باعث کاهش ضریب اطمینان به مقصد رسیدن اطلاعات شد. همچنین بدلیل نوع رمزگذاری، شبکه از امنیت پایینی برخوردار است . لذا با وجود شبکه‌های بیسیم مش مانند و با امنیت بالا، پروتکل RF-KNX برخلاف نوع سیمی آن ازمقبولیت چندانی برخوردار نشد. سازندگان محدودی، محصولات خانه هوشمندی با پروتکل RF-KNX تولید کردند، بنابراین نقطه ضعف دیگر این نوع از پروتکل‌های بیسیم خانه هوشمند ، محدودیت انتخاب محصولات از بین چند رده محصول خاص می‌باشد.

مقایسه پروتکل های بیسیم Z-Wave و Zigbee و WiFi