پروتکل های ارتباط بیسیم در خانه هوشمند

در حالی که برخی از دستگاه‌های خانه هوشمند مانند لامپ‌ها و پریز‌های معمولی برای عملکرد نیازی به پروتکل ندارند، در مقابل بسیاری از آنها مانند پریزهای هوشمند و سایر تجهیزات هوشمند نیاز به پروتکل مناسب برای ارتباط با یکدیگر دارند. به عنوان مثال، اگر می‌خواهید ترموستات خود را از طریق تلفن خود کنترل کنید، باید از پروتکلی استفاده کنید که ترموستات آن را بشناسد. خوشبختانه، بیشتر پروتکل‌های محبوب با یکدیگر سازگار هستند. این بدان معناست که شما معمولاً می‌توانید دستگاه‌ها را بدون مشکلات زیادی با هم ترکیب کنید.

عملکرد پروتکل

اتفاقی که در هر پروتکل می‌افتد این است که داده‌ها چگونه قالب بندی و پارامتر بندی شوند، چگونه ارسال شوند و زمانی که داده دریافت می‌شود چه عملکردی باید رخ دهد. اطلاعات باید با چه فرمی فشرده شوند تا حداقل پهنای باند به کار گرفته شود. چگونه اطلاعات رمز گذاری شوند تا در مسیر انتقال کسی به آنها دست نیابد و چگونه عملیات خطا‌یابی و تصحیح خطا در انتقال و ارتباط داده ها انجام شود.
پروتکل‌ها در لایه‌های مختلف شبکه که برخی نزدیک به نرم افزار و برخی نزدیک به سطح کاری کاربر هستند، osi تعریف می‌شوند.

انواع پروتکل‌ خانه هوشمند

پروتکل‌های خانه هوشمند به دو دسته کلی تقسیم می‌شوند. پروتکل‌هایی که در بستر سیمی عمل می‌کنند و پروتکل‌هایی که در بستر بدون سیم اجرا می‌شوند. پروتکل‌های بی‌سیم یا به عبارتی خانه هوشمند بی‌سیم نیاز به زیر ساخت خاصی ندارند در حالیکه پروتکل‌هایی که در بستر سیمی اجرا می‌شوند نیازمند یک زیرساخت در خانه یا ساختمان هستند. این زیر ساخت باید در هنگام برق کشی و سیم کشی ساختمان ایجاد شود. در ادامه به معرفی انواع پروتکل‌های باسیم و بی‌سیم می‌پردازیم.

پروتکل های هوشمند سازی ساختمان

در خانه‌های هوشمند به طور کلی از دو نوع سیستم هوشمندسازی استفاده می‌شود. این دو نوع سیستم هوشمندسازی، سیستم هوشمندسازی بی‌ سیم و سیستم هوشمند سازی با سیم هستند. پروتکل‌های هوشمند در خانه‌های هوشمند هم بنا بر این دو نوع سیستم طراحی و ساخته می‌شوند.

انواع پروتکل سیمی

سیستم هوشمند سازی که بر بستر ارتباطی سیمی عمل کند جهت پیاده سازی نیاز به کابل کشی و تابلو برق مخصوص به خود دارد و انتقال اطلاعات از طریق کابل صورت می‌گیرد. تفاوت پروتکل های سیمی عمدتا (و نه همیشه) در نوع کابل استفاده شده جهت انتقال اطلاعات بین دیوایس‌های هوشمند است. پروتکل های KNX ، ModBus ، SBus و X10 از معروف‌ترین پروتکل های سیمی هستند. این نوع پروتکل برعکس پروتکل های بی سیم جهت هوشمند سازی محیط‌های صنعتی ، بیمارستان‌ها، هتل‌ها و به طور کلی مکان‌هایی با گستردگی زیاد بسیار پرکاربرد هستند.

یکی دیگه از پروتکل های ارتباطی Plc bus است که سال 2002 در آمستردام هلند توسعه پیدا کرد . شرکت هایی کانن ، فیلیپس ، نوکیا ، موتورلا ، دل و اینتل با کمپانی توسعه دهنده این پروتکل به توافق رسیدن . سال 2005 شرکت Shanghai Super Smart Electronics این تکنولوژی را برای محصولات خانه هوشمند خودش خریداری کرد البته استفاده از خانه هوشمند با PLC به اندازه x10 گسترده نیست و با این که مثل x10 سیمی است اما با هم سازگار نیستن ولی میتونن هر دو روی یک سیم سیگنال های خودشون را ارسال کنن و از مزایایی که نسبت به x10 داره اینه که دارای ارتباط دو طرفه است و سرعت زیادی داره جون زمان ارسال یک دستور و دریافت بازخورد آن بسیار کم است .

تفاوت بین پروتکل های اتوماسیون خانگی

حدود ده پروتکل اتوماسیون مختلف در دسترس وجود دارد. این پروتکل ها به دو دسته اساسی تقسیم می شوند: سیمی و بی سیم.

پروتکل های سیمی مانند UPB و X10 از سیم کشی موجود در خانه برای برقراری ارتباط استفاده می کنند. پروتکل های سیمی معمولا قابل اطمینان هستند اما می توانند به سرعت رمزنگاری شوند.

پروتکل های بی سیم معمولا سریع تر و سازگار تر با سایر دستگاه ها هستند. پروتکل های اتوماسیون بی سیم خانگی شامل Z-Wave، ZigBee، Wi-Fi، Thread و بلوتوث است. این اتصالات بدون اتصال به خطوط برق ارتباط برقرار کرده و ارتباط برقرار می کنند و امنیت آنها را راحت تر می کند.

برخی از پروتکلها مانند Insteon و C-Bus از فن آوری های سیمی و بی سیم استفاده می کنند. لذا در گالری تصاویر هوشمند می بینیم که سازگاری با دستگاه های مختلف هوشمند خانه چیزی است که باید در نظر گرفت. ممکن است بخواهید یک پروتکل را انتخاب کنید که برای طیف گسترده ای از محصولات اتوماسیون خانگی استفاده شود بنابراین شما می توانید همچنان از آن استفاده کنید زیرا محصولات جدید به بازار معرفی می شوند.

پروتکل های دستگاه های خانه هوشمند

اشعه فرو سرخ
یکی از ساده ترین و قابل اطمینان ترین پروتکل ها، به طور معمول ارتباطات یک طرفه را ارائه می دهد. این شماره یک برای کنترل از راه دور، مانند یکی برای تلویزیون شما است.

اترنت
ارتباطات سیم کشی سریع و قابل اعتماد، با دامنه تا ۱۰۰ متر و حساسیت کم به تداخل الکترومغناطیسی.

Wi-Fi
ارتباط بی سیم سریع و قابل اطمینان، با محدوده ای حدود ۲۵ متری.

بلوتوث
یک پروتکل بیسیک (حدود ۱۰ متری) که اغلب در گوشی ها، هدفون ها و بلندگوها استفاده می شود، استفاده می شود. سیستم hopping فرکانس تطبیقی آن، سیگنال های موجود مانند WiFi را تشخیص می دهد و نقشه کانال برای دستگاه های بلوتوث را برای به حداقل رساندن تداخل مذاکره می کند.

Thread
یک پروتکل بی سیم که توسط گروهی از شرکت ها مانند Nest، Samsung، QUALCOMM و OSRAM ساخته شده است. طراحی شده برای اجازه دادن به دستگاه ها در پروتکل آن برای برقراری ارتباط حتی زمانی که شبکه WiFi کاهش می یابد.

Zigbee
Zigbee یک پروتکل بی سیم است که در یک شبکه مش کار می کند. یعنی: از یک دستگاه برای ارسال یک سیگنال به دستگاه های دیگر، تقویت و گسترش شبکه استفاده می کند. ZigBee را می توان در dimmers، قفل درب، ترموستات، و بیشتر ساخته شده است. برای استفاده در WeMo و Philips Hue استفاده می شود.

Z-Wave

Z-Wave، همانند Zigbee، یک پروتکل شبکه مشعل است. از لحاظ فنی، تفاوت اصلی بین این دو، توان پردازش اطلاعات است – Z-wave تقریبا ۶ برابر کندتر از Zigbee است. با این وجود، این کار نیاز به انرژی کمتری برای پوشش همان زبری دارد. SmartThings و Lowes Iris از Z-Wave استفاده می کنند.

KNXKNX یک پروتکل باز است که در دهه های گذشته در بازار بوده و همچنین یکی از محبوب ترین پروتکل های اتوماسیون ساختمان است. این بر روی بیش از یک لایه فیزیکی عمل می کند، به عنوان مثال سیم کشی جفت پیچیده، شبکه خطوط برق، مادون قرمز، اترنت و RF.

با یک توپولوژی غیرمتمرکز، سیستم از یک واحد مرکزی عمل نمی کند، یعنی هر واحد که به اکوسیستم KNX متصل است، به خودی خود هوشمند است و به سایر قسمت ها وابسته نیست. یک مزیت بزرگ: اگر یک واحد نتواند، دیگران هنوز می توانند کسب و کار روزانه خود را ادامه دهند.