Какой протокол Умного дома выбрать?
Прежде чем приобрести первое интеллектуальное устройство, важно определиться с протоколом Умного дома. Дело в том, что вопрос универсального языка для элементов системы бытовой автоматизации не решен. Некоторые девайсы с поддержкой одной и той же технологии несовместимы друг с другом и обмен данными между ними невозможен.
В этой статье мы рассмотрим основные беспроводные протоколы для подключения IoT-устройств. Поможем вам расширить представление о таких популярных стандартах как Wi-Fi, Bluetooth, RF433/868 MHz, Zigbee, Z-Wave и познакомим с перспективными Thread и Matter.
Важно!
Беспроводные протоколы предназначены как для уже эксплуатируемых квартир и домов, так и для строящихся жилых объектов, в проект которых не был заложен сложный и дорогой проводной Умный дом
Wi-Fi
Каждый день миллиарды людей пользуются Wi-Fi. Неудивительно, что эта технология может первой прийти на ум, когда начинают выбирать стандарт.
Преимущества
Протокол обеспечивает высокоскоростной обмен данными. Это важно, например, для камер, когда нужно передавать поток видео высокого разрешения.
Wi-Fi, как правило, уже есть в большинстве помещений, и одного роутера достаточно, чтобы организовать стабильную сеть в квартире или доме средней площади. Если существует проблема с некачественным сигналом, ее можно устранить с помощью mesh-системы, объединяющей несколько роутеров в одну бесшовную Wi-Fi-сеть. Мы не рекомендуем использовать для этой цели ретрансляторы, так как они не согласовывают силу своего сигнала с основным роутером и могут создавать помехи.
Не нужно покупать дополнительный контроллер для подключения умных устройств, поскольку каждый гаджет подключается по Wi-FI непосредственно к роутеру.
Именно из-за простоты подключения и настройки вся текущая линейка умных устройств EKF Connect работает на протоколе Wi-Fi. Также все устройства умного света используют протокол Bluetooth Low Energy для первоначальной настройки и в качестве резервного канала на случай недоступности интернета или Wi-Fi.
Недостатки
Низкая энергоэффективность не позволяет создавать компактные девайсы, которые способны работать без подзарядки несколько месяцев. Хотя этот факт можно не существенен для устройств с постоянным источником питания, например, для умных ламп или умного удлинителя.
Обычно Wi-Fi строится по топологии «звезда»: каждое устройство подключается к центральному узлу (маршрутизатору). С одной стороны, можно добавлять и удалять абонентов, не затрагивая работоспособность системы. С другой, если роутер выйдет из строя, Умный дом не сможет нормально функционировать.
Больше количество умных девайсов с Wi-Fi могут занять всю доступную полосу пропускания в диапазоне 2,4 ГГц, из-за чего ноутбуки, приставки и умные телевизоры получат меньшую скорость интернета. Чтобы этого избежать, лучше установить роутер с двумя диапазонами и подключить такие устройства к диапазону 5 ГГц.
Bluetooth Low Energy
Технология предназначена для небольших автономных устройств, многие из которых работают на маломощных источниках питания.
Преимущества
Стандарт характеризуется умеренным энергопотреблением, если сравнивать с Wi-Fi, и высокой скоростью обмена данными (до 1–2 Мбит/с в зависимости от версии протокола).
Bluetooth Low Energy создавался для девайсов, которые основное время проводят в спящем режиме и периодически просыпаются, чтобы быстро выполнить свою функцию. В таком режиме работают датчики протечки, движения, открытия и др.
Bluetooth-модули сегодня интегрированы почти во все ноутбуки и смартфоны.
Возможность прямого общения умного устройства и смартфона с помощью Bluetooth упрощает управление домашней интеллектуальной системой.
Недостатки
Стандарт работает в перегруженном частотном диапазоне 2,4 ГГц и слабо защищен от помех.
Зона покрытия ограничивается 10 м.
Для голосового и удаленного управления устройствами через облако нужно приобрести специальный контроллер умного дома, который через Wi-FI или Ethernet будет передавать информацию между Bluetooth-устройствами и облаком.
Bluetooth Low Energy тоже использует звездообразную топологию.
RF 433 и RF 868
Частоты 433 и 868 МГц используются для управления шлагбаумами, воротами, рольставнями и т.д.
Преимущества
Относительно высокая дальность связи, особенно на открытой местности.
Дешевизна чипов обуславливает большое количество доступных устройств, поддерживающих стандарт.
Недостатки
В радиочастотных диапазонах 434/868 МГц отсутствует стандартизация.
Для полноценной работы нужно установить хаб.
Скорость передачи данных уступает устройствам диапазона 2,4 ГГц.
У большинства устройств нельзя понять, получен сигнал или нет, так как они не дают обратную связь.
Zigbee
Протокол помогает решать все основные задачи бытовой автоматизации.
Преимущества
Стандарт построен на технологии ячеистой сети (mesh-системе), при которой сигнал может передаваться от одного устройства к другому. При обрыве какой-то линии установленный на ней элемент сможет моментально найти новый маршрут. Это гарантирует высокую отказоустойчивость и надежность протокола.
Все Zigbee-устройства, подключенные к сети 220 В, могут работать как ретрансляторы, расширяя покрытие сети. Гаджеты на батарейках как ретрансляторы не работают, чтобы не увеличивать расход энергии источника питания.
Высокая энергоэффективность. Некоторые устройства могут работать на одном элементе питания без замены до 2 лет.
Протокол отличается хорошей масштабируемостью, при этом увеличение узлов в сети не ухудшает качество сигнала.
Zigbee-устройства не создают помех работающим в близком диапазоне устройствам Wi-Fi, так как передают данные отдельными импульсами по мере необходимости, а не поддерживают постоянное соединение, как это делают Wi-Fi-девайсы.
По причинам надежности и низкого энергопотребления умные датчики EKF Connect будут работать на протоколе Zigbee. Старт продаж новинок запланирован на конец 2022 года.
Недостатки
Zigbee-девайсы разных брендов часто несовместимы между собой из-за мягких требований к сертификации.
Для управления необходимо дополнительно покупать шлюз, к которому будут подключаться все элементы умной системы.
Z-Wave
Протокол разработан для систем автоматизации в квартире или небольшом доме. Среди типовых задач — управление освещением, контроль доступа, обнаружение тревожных событий (пожара, протечки) и др.
Преимущества
Как и Zigbee, данный беспроводной протокол поддерживает ячеистую топологию и отличается высокой отказоустойчивостью.
Устройства разных производителей отлично ладят друг с другом. Разработанные ранее девайсы без проблем работают с новыми (обратная совместимость).
Стандарт работает в диапазоне до 1 ГГц, который характеризуется малым количеством помех. Также частоты 800–900 МГц способны беспрепятственно преодолевать стены и перекрытия.
Недостатки
В разных странах для Z-Wave выделены разные диапазоны. То есть устройства, предназначенные, например, для российского рынка (869,0 МГц) не будут работать в Китае или Европе (868,42 МГц) и наоборот.
Для управления устройствами Z-wave тоже требуется хаб.
Thread
Этот стандарт относительно молодой. Его представили рынку в 2014 году для сегмента бытовой автоматизации.
Преимущества
Thread — микс лучших характеристик Wi-Fi и Bluetooth Low Energy: быстрая передача данных, большой радиус действия, высокая энергоэффективность.
Стандарт работает в режиме mesh-сети с функцией самовосстановления.
Технология основана на протоколе IPv6, что обеспечивает простое подключение устройств к интернету и обычным сервисам.
Недостатки
Нет стандартизации на прикладном уровне модели OSI. В отличие от Zigbee, Thread определяет то, как данные должны передаваться, а вот какие именно команды нужно передавать и в каком формате, производители должны решать сами. При отсутствии единого стандарта добиться взаимной совместимости устройств будет трудно.
Пока на рынке представлено мало устройств, поддерживающих эту технологию.
Для управления устройствами Thread необходим шлюз.
Matter
Как обещают разработчики, Matter будет универсальным протоколом для управления умными устройствами разных брендов.
Преимущества
Стандарт позволяет объединять между собой устройства разных производителей.
Применение технологий на базе IP исключает необходимость в хабах и мостах.
Протокол минимизирует зависимость Умного дома от облачных технологий: если интернет отключится, девайсы смогут общаться в локальной сети и продолжат работать.
Локальное управление обеспечивает не только стабильность, но и безопасность.
Недостатки
Релиз Matter уже несколько раз переносили. По новой информации, стандарт запустят осенью 2022 года.
Скорость распространения Matter будет зависеть от скорости внедрения Wi-Fi 6, который служит одним из компонентов нового стандарта. Для полноценной работы с универсальным протоколом умные гаджеты должны поддерживать Wi-Fi 6, но сейчас большинство из них работает с Wi-Fi 5.
Важно!
Пока единого протокола нет, объединить элементы Умного дома разных производителей в полноценно работающую систему можно с помощью голосовых ассистентов, например, Алисы от Яндекса, Маруси от VK или Салюта от Сбера. С ними работают большинство устройств линейки EKF Connect
Каждый стандарт обладает своими плюсами и минусами, так или иначе, придется смириться с какими-то ограничениями. Главное, чтобы выбранный протокол отлично справлялся с конкретно вашими задачами.
Благодарим компанию EKF за помощь в подготовке публикации