پروتکل های هوشمند سازی؛ معرفی ۱۳ پروتکل سیمی و بی سیم استاندارد

تصور کنید با فشردن یک دکمه، فهرستی از وظایف را به طور خودکار انجام دهید: از تنظیم دمای خانه گرفته تا خاموش کردن چراغ‌ها و قفل کردن درب‌ها.

راز این هماهنگی بی‌نظیر چیست؟

پروتکل، زبانِ رمزِ اتوماسیون

همانطور که انسان‌ها برای برقراری ارتباط با یکدیگر از زبان‌های مختلفی استفاده می‌کنند، دستگاه‌های هوشمند نیز برای تبادل اطلاعات و انجام وظایف خود به زبانی مشترک به نام «پروتکل» نیاز دارند.

در این مقاله، به دنیای شگفت‌انگیز پروتکل‌های خانه هوشمند سفر می‌کنیم و به بررسی و معرفی انواع پروتکل های خانه هوشمند می پردازیم.

پروتکل خانه هوشمند چیست؟

پروتکل خانه هوشمند مجموعه‌ای از استانداردها است که نحوه‌ی ارتباط دستگاه‌های مختلف در یک خانه هوشمند را تعیین می‌کند.

این پروتکل همانند زبان یک دستگاه عمل می‌کند و به آن دستگاه امکان می‌دهد تا به طور یکپارچه با سایر دستگاه‌های خانه هوشمند ارتباط برقرار کرده و به تبادل اطلاعات بپردازد.

هدف استفاده از پروتکل در خانه هوشمند چیست؟

سازگاری بین دستگاه‌های هوشمند از برندهای مختلف هدف اصلی استفاده از پروتکل در خانه هوشمند است.

بدون یک پروتکل استاندارد، دستگاه‌های ساخته شده توسط برندهای متفاوت، قادر به برقراری ارتباط با هم نخواهند بود. همین امر کارکرد و قابلیت‌های خانه هوشمند را محدود می‌سازد.

بیشتر بخوانید: بهترین برند هوشمند سازی ساختمان کدام است؟ (مقایسه ۶ برند برتر)

انواع پروتکل های خانه هوشمند

۱۳ پروتکل زیر معروف‌ترین و پرکاربردترین پروتکل‌های استاندارد سیمی و بی سیم در جهان هستند:

پروتکل های سیمی  

1. پروتکل KNX
2. پروتکل Ethernet IEEE 802.3
3. پروتکل X10
4. پروتکل RS-232
5. پروتکل RS-485

پروتکل های بی سیم

1. پروتکل مادون قرمز
2. پروتکل Zigbee
3. Wifi
4. پروتکل Bluetooth/Bluetooth Low Energy (BLE)
5. پروتکل Z-Wave
6. Thread
7. Matter
8. پروتکل RF

بیشتر بخوانید: سیستم هوشمند BMS چیست؟ تجهیزات و روش اجرا

انواع پروتکل های خانه هوشمند (۵ مورد سیمی)

در ادامه به بررسی مزایا، معایب و امنیت تمام پروتکل‌های با سیم می‌پردازیم:

۱. پروتکل KNX خانه هوشمند – سیمی

پروتکل KNX هوشمند، یک پروتکل متن باز (Open Source) و پرطرفدار برای هوشمند سازی خانه است که برای مدت‌ها در بازار حضور داشته است. این پروتکل بر روی چندین لایه فیزیکی عمل می‌کند، از جمله شبکه خط برق، مادون قرمز، اترنت و RF.

سیستم KNX با توپولوژی غیرمتمرکز عمل می‌کند، به این معنی که هر واحد متصل به این سیستم به خودی خود هوشمند است و برای عملکرد به سایر قسمت‌ها وابسته نیست. این ویژگی به معنای این است که اگر یک واحد از سرویس خارج شود، بقیه واحدها به صورت معمول کار خود را انجام می‌دهند.

مزایای پروتکل KNX

• سیستم KNX مصرف انرژی پایینی دارد و میلیون‌ها دستگاه نصب‌شده در سراسر جهان را پشتیبانی می‌کند.
• KNX به طور خاص برای اتوماسیون ساختمان ساخته شده و با استانداردِ باز خود، انعطاف‌پذیری بالایی را ارائه می‌دهد.
• برنامه‌های کاربردی استانداردشده در KNX عملکردی یکسان را برای دستگاه‌های مختلف، صرف نظر از برند سازنده، تضمین می‌کند.
• توپولوژی درختی KNX برای شبکه‌های بزرگ ایده‌آل است و امکان انتخاب بین روش‌های مختلف انتقال داده را فراهم می‌کند.
• KNX حتی با سیستم قدیمی‌ترEuropean Installation Bus (EIB) نیز سازگار است و ارتقاء سیستم‌های قبلی را آسان‌تر می‌کند.
• KNX راه‌حلی ایده‌آل برای اتوماسیون ساختمان‌های هوشمندِ تجاری و صنعتی است و انعطاف‌پذیری، صرفه‌جویی در مصرف انرژی و سازگاری بالایی را ارائه می‌دهد.

معایب پروتکل KNX

• پروتکل KNX در اروپا محبوبیت بیشتری نسبت به آمریکا و بخش‌هایی از آسیا دارد.
• در حال حاضر KNX در بین افرادی که به راه‌اندازی و توسعه راه‌حل‌های شخصی‌سازی‌شده برای خانه هوشمند خود علاقه‌مند هستند، چندان محبوب نیست.

امنیت پروتکل KNX

• KNX IP Secure تمام پیام‌ها و داده‌هایی که از طریق اینترنت منتقل می‌شوند، به طور کامل رمزگذاری می‌کند.
• KNX Data Secure به طور مستقیم از داده‌های کاربر در داخل سیستم اتوماسیون KNX محافظت می‌کند.
•  KNX Data Secure با استفاده از رمزگذاری و احراز هویت، مانع از دسترسی و دستکاری غیرمجاز داده‌ها می‌شود.

۲. پروتکل اترنت –  Ethernet IEEE 802.3 – با سیم

پروتکل اترنت (Ethernet) یک فناوری ارتباط سیمی  و بسیار قابل اعتماد است که معمولاً برای شبکه های محلی (LAN) استفاده می شود. این فناوری از زوج سیم های به هم تابیده و کابل های فیبر نوری برای انتقال داده ها با سرعت بالا استفاده می کند.

اترنت از استاندارد IEEE 802.3 پیروی می کند و از انتقال داده های مطمئن و ایمن از طریق شبکه پشتیبانی می کند.

آیا خانه هوشمند Control4 از اترنت پشتیبانی می‌کند؟

بله. بعد از خرید سهام Control4 توسط سیسکو که غول روترهای اینترنتی است، پیشرفت Control4 در این زمینه سرعت بیشتری گرفت. درایورهای بسیار زیادی بعد از آن به خانه هوشمند Control4 اضافه شدند و هم اکنون بسیاری از تجهیزات Control4 بصورت مستقیم یا با استفاده از Gateway از پروتکل Ethernet استفاده می کنند.

مزایای پروتکل Ethernet

• اتصال Ethernet برای دستگاه‌های هوشمند خانگی، باثبات و قابل اعتماد است.
• Ethernet در تلفیق با پروتکل TCP/IP بدون شک به پر کاربردترین پروتکل در دنیای امروز تبدیل شده است.
• به دلیل پهنای باند بالا، اترنت برای دستگاه‌هایی که به اتصال سریع و قابل اطمینان به اینترنت نیاز دارند، مانند تلویزیون‌های هوشمند، کنسول‌های بازی، دستگاه‌های استریم رسانه و همچنین دستگاه‌هایی که در یک شبکه محلی فعال هستند، مناسب است.
• اتصالات Ethernet خطر تداخل شبکه را از بین می‌برند و ارتباط قابل اعتماد بین دستگاه‌ها را تضمین می‌کنند.

محدودیت‌های پروتکل Ethernet

• Ethernet نیازمند کابل‌کشی در سراسر خانه است. این موضوع می‌تواند برای کاربران آزاردهنده باشد.
• بهترین زمان برای پیاده‌سازی اترنت، قبل از سیم‌کشی ساختمان است.

امنیت پروتکل Ethernet

Ethernet امنیت بالایی را برای کل اکوسیستم خانه هوشمند ارائه نمی‌دهد. با این حال، انتقال امن داده را از طریق پروتکل‌های دیگری که روی اترنت کار می‌کنند، تضمین می‌کند.

۳. پروتکل هوشمند سازی ساختمان X10 – سیمی

پروتکل X10  از اولین فن ‌آوری ‌های کنترل خانگی از سال ۱۹۷۵ است.  X10 از خطوط برق موجود برای کنترل چراغ‌ها، لوازم خانگی و در و پنجره‌ها استفاده می‌کند.

مزایای X10

• پروتکل X10 به دلیل سادگی در اجرا و راه‌اندازی، یکی از گزینه‌های محبوب برای اتوماسیون خانه به شمار می‌رود.
• این پروتکل از سیم‌کشی برق موجود به عنوان بستر فیزیکی برای انتقال و دریافت داده استفاده می‌کند. همین امر باعث سهولت و سرعت بالای نصب سیستم X10 می‌شود.
• چون نیازی به سیم‌کشی جدید نخواهد بود، هزینه‌های هوشمند سازی خانه کاهش پیدا می‌کند.
• پروتکل X10 امکان اتصال تا ۲۵۶ دستگاه مجزا را بر روی یک خط برق فراهم می‌کند.
• سادگی در اجرا، باعث محبوبیت X10 در حوزه اینترنت اشیاء (IoT) برای اتوماسیون خانه شده است.

معایب X10

• یکی از ضعف‌های اصلی سیستم X10، کندی آن در ارسال و دریافت فرمان‌ها است.
• فرستادن آدرس و دستور برای یک دستگاه X10 حدود 0.75 ثانیه طول می‌کشد.
• این تأخیر می‌تواند در کنترل لوازم مشترک، مانند روشنایی خانه که از چند کلید کنترل می‌شود، مشکل‌ساز باشد. چرا که ممکن است دو نفر همزمان کلید را بزنند و ناخواسته چراغ‌ها را خاموش یا روشن کنند.
• پروتکل‌های X10 نیز در معرض اختلالات موجود در خط قرار دارند و نیازمند نصب بیشتر فیلترها، اتصال دهنده ها و تکرارکننده‌ها هستند تا چنین مواردی را به حداقل برسانند.

۴. پروتکل RS-232 – سیمی

پروتکل RS-232 مخفف «Recommended Standard 23» به معنای استاندارد توصیه شده ۲۳۲ است و به نام پروتکل سریال هم شناخته میشود.

بسیاری از دستگاه های الکترونیکی خصوصا صوتی و تصویری، از پروتکل سریال پشتیبانی می کنند و اضافه کردن آن به سیستم های قدیمی کار چندان پیچیده ای نیست. حتی بسیاری از دستگاه های صنعتی فقط و فقط از این پروتکل پشتیبانی می کنند و پورت مخصوص به آن را دارند.

اگرچه امروزه اکثر دستگاه ها پورت سریال را با پورت شبکه یا Ethernet جایگزین کرده اند اما از آنجایی که هدف Control4 سازگاری با همه دستگاه ها و تجهیزات هوشمند سازی خانه است پس به سادگی پروتکل سریال را هم در لیست خود قرار داده است.

به طور کلی RS-232 به عنوان یک پروتکل ارتباطی استاندارد و پرکاربرد، نقشی کلیدی در برقراری ارتباط و تبادل داده‌ها بین تجهیزات مختلف ایفا می‌کند.

مزایای RS-232

• پیچیدگی کم و سهولت پیاده‌سازی
• پشتیبانی از تبادل دوطرفه داده‌ها
• سازگاری با طیف وسیعی از دستگاه‌ها و سیستم‌ها
• هزینه کم و مقرون به صرفه بودن
• قابلیت اطمینان بالا در کاربردهای با سرعت کم
• کاربرد گسترده در تجهیزات مختلف
• کاربرد RS-232 فقط به سیستم های AV خانگی محدود نمی شود بلکه ویدیو پروژکتورها و سیستم تابلوهای دیجیتال نیز اغلب از اتصال و کنترل RS-232 پشتیبانی می کنند.
• با در نظر گرفتن اتوماسیون گسترده تر سیستم و خانه، اکنون دستگاه های غیر AV مانند روشنایی، پرده های برقی، کنترل دسترسی، سیستم های گرمایش و تهویه مطبوع نیز به راحتی با پشتیبانی RS-232 در دسترس هستند.

معایب RS-232

• این پروتکل برای ارتباطات دو نقطه‌ای ایده‌آل است، اما در شبکه‌های بزرگ با تعداد دستگاه‌های متعدد کارآمد نیست.
• محدودیت مسافت، حساسیت به نویز و سرعت انتقال داده پایین از دیگر محدودیت‌های RS-232 به شمار می‌روند.
• این پروتکل برای ارتباطات چندپخشی و کاربردهای امروزی که نیازمند سرعت و انعطاف‌پذیری بالاتری هستند، مناسب نیست.
• از دیدگاه فنی، این پروتکل فقط برای ارتباط سیستم به سیستم در پیکربندی تک کاربره مناسب است.
• هرگونه ارتباط با چندین تراشه یا سنسور در یک طرف یا با پیکربندی پیچیده‌تر توسط RS-232 پشتیبانی نخواهد شد.

امنیت RS-232

این پروتکل نیز مانند اغلب پروتکل های سیمی، امنیت بالایی دارد.

۵. پروتکل RS-485 – سیمی

بزرگترین مشکل پروتکل سریال یا همان RS-232، نویزپذیری در فواصل طولانی و محدودیت در تعداد تجهیزات بود که در پروتکل RS-485 با استفاده از یک سیم اضافه و سیگنال های تفاضلی این مشکل حل شده است.

پروتکل RS485 یکی از پروتکل‌های مهم ارتباطی است که در دستگاه‌های الکترونیکی برای ارتباط دوطرفه و انتقال داده‌ها استفاده می‌شود. این پروتکل مخصوصاً برای ارتباط در فواصل طولانی و به‌منظور ارتباط بین چندین دستگاه مورد استفاده قرار می‌گیرد. یکی از مهم‌ترین ویژگی‌های این پورت، امکان ارسال و دریافت داده‌ها به صورت همزمان از طریق یک سیم اضافه است.

استفاده از پروتکل RS485 در سیستم‌های اتوماسیون صنعتی و دستگاه‌های اندازه‌گیری و کنترل بسیار رایج است. این پروتکل اجازه می‌دهد تا دستگاه‌ها به راحتی با یکدیگر ارتباط برقرار کنند و اطلاعات را به صورت دوطرفه منتقل کنند. همچنین، پروتکل RS485 به دستگاه‌ها این امکان را می‌دهد که به صورت همزمان با یکدیگر کار کنند و اطلاعات را به صورت همزمان پردازش کنند.

مزایای RS485

• امکان اتصال چندین دستگاه
• مقاومت در برابر نویز
• قابلیت انتقال داده در مسافت‌های طولانی
• سرعت بالا
• کاربرد گسترده
• مناسب و استاندارد بودن برای فضای باز
• یک انتخاب ایده‌آل برای اتوماسیون صنعتی و تجاری، سیستم‌های کنترل توزیع، سیستم‌های جمع‌آوری داده، سیستم‌های امنیتی و سایر کاربردهایی که نیاز به پایداری، قابل اعتماد بودن، سرعت و انعطاف‌پذیری در تبادل داده دارند.
• پشتیبانی گسترده از RS-485 توسط تولیدکنندگان تجهیزات مختلف، تضمین می‌کند که می‌توان از این پروتکل برای ایجاد شبکه‌های یکپارچه و کارآمد با استفاده از تجهیزات مختلف از سازندگان مختلف استفاده کرد.

معایب RS485

• پیچیدگی سیم‌کشی
• نیاز به همگام‌سازی
• حساسیت به حلقه‌های اتصال به زمین
• محدودیت‌های حالت نیم‌دوبلکس
• نیاز به منبع تغذیه خارجی
• محدودیت تعداد دستگاه‌های قابل اتصال

انواع پروتکل های بی سیم خانه هوشمند  (۸ مورد)

در ادامه به بررسی مزایا، معایب و امنیت تمام پروتکل‌های بیسیم می‌پردازیم:

۱. پروتکل مادون قرمز – (Infrared (IR – بی سیم

پروتکل مادون قرمز یکی از ساده ترین پروتکل های خانه هوشمند است که به طور معمول ارتباطات یک طرفه را ارائه می کند و بازخوردی ندارد.

این پروتکل معمولا برای مکانیزم کنترل از راه دور به کار می رود. مثلا در سیستم خانه هوشمند Control4، تلویزیون می تواند به کمک پروتکل IR هم از راه دور کنترل شود.

مزایای پروتکل مادون قرمز

• پروتکل مادون قرمز نسبت به رفتار فردیِ کاربر به شکلی سریع و انعطاف پذیر واکنش نشان می دهد و زندگی راحت را تقویت می کند.
• در مقایسه با دیگر پروتکل ها، پروتکل مادون قرمز به دلیل هزینه های نسبتاً کم و کنترل مبتنی بر تقاضا باعث صرفه جویی در انرژی و هزینه می شود.
• امروزه بسیاری از تلویزیون ها، پخش کننده ها، گیرنده های دیجیتال، کولرهای گازی و سایر تجهیزات همچنان از این پروتکل محبوب استفاده می کنند.
• خانه هوشمند Control4 هم به روش های مختلفی امواج مادون قرمز را تولید کرده و دستگاه هایی که از این پروتکل استفاده می کنند را کنترل می کند.

معایب پروتکل مادون قرمز

• سرعت انتقال داده با مادون قرمز پایین است.
• مادون قرمز را فقط می توان برای فاصله کم استفاده کرد.
• در ارسال سیگنال های مادون قرمز، توسط اشیا و افراد تداخل ایجاد می‌شود.
• سیگنال های مادون قرمز تحت تاثیر شرایط آب و هوایی قرار می گیرند.

امنیت پروتکل مادون قرمز

پروتکل مادون قرمز یک راه امن برای انتقال داده ها بین دستگاه ها است زیرا سیگنال آن نمی تواند از یک اتاق یا مانع عبور کند.

۲. پروتکل Zigbee در خانه هوشمند – بی سیم

زیگبی (Zigbee) یک پروتکل ارتباطی بی‌سیم کم‌مصرف است که برای دستگاه‌های ارزان‌قیمت و با برد کوتاه طراحی شده است.

این پروتکل در باند فرکانسی ۲.۴ گیگاهرتز، ۹۰۰ مگاهرتز و ۸۶۸ مگاهرتز کار می‌کند و از توپولوژی شبکه مش استفاده می‌کند. در شبکه مش Zigbee، دستگاه‌ها تحت عنوان گره (Node) عمل می‌کنند و با این کار، پوشش شبکه گسترش می‌یابد.

همچنین، در صورت خرابی هر گره، این شبکه‌ها قادرند به طور خودکار پیکربندی مجدد را انجام داده و ارتباط خود را با سایر گره‌ها حفظ کنند.

پروتکل Zigbee بر اساس استانداردهای IEEE توسعه یافته است، به ویژه استاندارد IEEE 802.15.4 که یک استاندارد برای شبکه‌های حسگر بی‌سیم و کوتاه برد است. Zigbee از لایه فیزیکی و لایه لینک داده این استاندارد استفاده می‌کند و از آن برای ایجاد شبکه‌های بی‌سیم کوچک و مصرف انرژی کم استفاده می‌کند.

آیا Control4 از زیگبی پشتیبانی می‌کند؟

بله. در خانه هوشمند Control4 نیز، پروتکل Zigbee را می توان در دیمرها و سوئیچ ها، قفل درب، ترموستات، ریموت کنترل و موارد دیگر مشاهده نمود.

چرا زیگبی کم مصرف است؟

در فن آوری Zigbee طراحی به نحوی است که سیگنال های رادیویی دیجیتال با انرژی کم در شبکه های شخصی (PAN) با وسعت و برد کم توزیع می شود و پهنای باند به دست آمده نیز کم است.

در قبال از دست دادن پهنای باند انتقالی و برد طولانی، مصرف بسیار کم انرژی و انعطاف پذیری به دست می آید.

آیا پهنای باند پایین، به معنای سرعت کم در سیستم نیست؟

خیر. با اینکه زیگبی پهنای باند پایین و مصرف انرژی بسیار کمی دارد. اما این به معنای سرعت پایین در انتقال اطلاعات نیست. فناوری زیگبی به دلیل انعطاف پذیری بالا و پشتیبانی همزمان از ۳ روش ستاره‌ای، درختی و مش، می تواند برد بیشتری را فراهم کند.

اگر هر گره (Node) شبکه از گره دیگر فاصله ای کمتر از ۸ متر داشته باشد، پیغام برای رسیدن به گره های دور تر توسط گره های بین راه تکرار می شود و با توجه به انعطاف پذیری بالا، حتی اگر یک گره از شبکه خارج شود، پیام برای رسیدن به مقصد به طور هوشمندانه ای از مسیر های دیگر استفاده می کند.

مزایای پروتکل Zigbee

• Zigbee به دلیل مصرف کمِ انرژی و قابلیت‌های شبکه مش، برای راه‌حل‌های خانه هوشمند بسیار مناسب است.
• این پروتکل، ارتباط قابل اعتمادی بین دستگاه‌ها برقرار می‌کند.
• زیگبی برای روشنایی هوشمند، ترموستات و حسگرها بسیار مناسب است.

محدودیت‌های پروتکل Zigbee

• برای گسترش پوشش شبکه ممکن است نیاز به روترهای اضافی داشته باشید که هزینه کلی و پیچیدگی شبکه را افزایش می‌دهد.

امنیت پروتکل Zigbee

• Zigbee برای ایمن کردن ارتباطات از استاندارد AES-128 استفاده می‌کند.
• شرکت زیگبی به‌طور مرتب آسیب‌پذیری‌ها را بهبود می‌بخشد و سیستم‌عامل را به‌روزرسانی می‌کند.

بیشتر بخوانید: تفاوت بین Z-Wave و ZigBee: کاربردها و مثال‌های عملی

۳. پروتکل وای فای – Wi-Fi IEEE 802.11- بی سیم

وای-فای (Wi-Fi) یک فناوری ارتباطی بی‌سیم است که به دستگاه‌ها امکان می‌دهد از طریق امواج رادیویی به شبکه متصل شوند. این پروتکل بسیار محبوب است چرا که اتحادیه Wi-Fi اخیراً (سال ۲۰۱۷) از استاندارد جدید IEEE 802.11ah رو نمایی کرد.

این پروتکل مسافت های بیشتری نسبت به باند های ۲٫۴ گیگاهرتز و ۵ گیگاهرتز (تا ۱ کیلومتر در شرایط ایده آل) را سرویس می دهد و اختصاصاً برای اجرای IoT و اتوماسیون تهیه شده است.

مزایای پروتکل وای-فای

• این سازگاری امکان اتصال را برای دستگاه‌ها در نقاط مختلف خانه فراهم می‌کند و پوشش گسترده‌ای را ارائه می‌دهد.
• وای-فای پهنای باند کافی را برای مدیریت حجم بالایی از داده مانند استریم ویدیو تأمین می‌کند.
• با ارائه پروتکل Wi-Fi، برای اتصال یک دستگاه به شبکه دیگر نیازی به سیم کشی نیست. فقط کافیست با یک دستگاه Access Point محدوده مورد نظر را تحت پوشش Wi-Fi قرار دهید.

محدودیت‌های پروتکل وای-فای

• احتمال قطعی در این پروتکل وجود دارد.
• فرکانس وای-فای می‌تواند با دستگاه‌هایی که روی فرکانس‌های مختلف کار می‌کنند تداخل داشته باشد.
• موانعی مانند دیوار یا مبلمان ممکن است بر قدرت و پوشش سیگنال Wi-Fi تأثیر بگذارند.
• دستگاه‌های وای-فای در مقایسه با پروتکل‌های کم مصرف، انرژی بیشتری مصرف می‌کنند و این باعث می‌شود برای دستگاه‌های هوشمند خانگیِ کم‌مصرف یا با باتری، مناسب نباشند.

امنیت پروتکل وای-فای

• وای-فای از پروتکل‌های رمزگذاری WPA2 و WPA برای محافظت از داده‌های منتقل شده در شبکه استفاده می‌کند.
• امنیت یک شبکه وای-فای به عواملی مانند رمزهای عبور قوی و به‌روزرسانی‌های منظم سیستم‌عامل که آسیب‌پذیری‌ها را برطرف می‌کند، بستگی دارد.

۴. پروتکل بلوتوث Bluetooth/Bluetooth Low Energy (BLE) –  بی سیم

بلوتوث (Bluetooth) و BLE (بلوتوث کم‌مصرف) با برد ۱۰ متر از جمله فناوری‌های ارتباطی بی‌سیم هستند که برای دستگاه‌های کم‌مصرف طراحی شده‌اند. این پروتکل‌ها در باند فرکانسی ۲.۴ گیگاهرتز کار می‌کنند و به دستگاه‌ها امکان می‌دهند داده‌ها را به صورت بی‌سیم در مسافت‌های کوتاه ارسال و دریافت کنند.

مزایای پروتکل بلوتوث و BLE

• بلوتوث و BLE به دلیل مصرف پایین انرژی، در زمره پروتکل‌های ارتباطی پیشرو برای دستگاه‌های هوشمند خانگی کم‌مصرف با باتری در نظر گرفته می‌شوند.
• آن‌ها امکان انتقال کارآمد داده را فراهم می‌آورند و از ارتباط مستقیم دستگاه به دستگاه پشتیبانی می‌کنند.
• بلوتوث از ویژگی‌های بیشتری هم پشتیبانی می‌کند اما در این صورت انرژی مصرفی آن بیشتر می‌شود.
• اگر قفل‌های هوشمند، حسگرها و لامپ‌های هوشمند تولید می‌کنید، می‌توانید از بلوتوث و BLE استفاده کنید.

محدودیت‌های پروتکل بلوتوث و BLE

• برد کوتاه بلوتوث و BLE حوزه تحت پوشش آن را در خانه محدود می‌کند.
• این فناوری برای برنامه‌های کم‌مصرف ایده‌آل است اما برای دستگاه‌هایی که به پوشش گسترده یا سرعت بالای انتقال داده نیاز دارند، کاربردی نیست.

امنیت پروتکل بلوتوث و BLE

بلوتوث و BLE از رمزنگاری AES-CCM برای محافظت از انتقال داده استفاده می‌کنند. با این حال، همانطور که در مورد هر پروتکل بی‌سیم دیگری صادق است، به‌روز نگه داشتن دستگاه‌ها و سیستم‌عامل برای برطرف کردن هرگونه حفره امنیتی بالقوه، بسیار مهم است.

۵. پروتکل Z-Wave – بی سیم

پروتکل Z-Wave یکی دیگر از پروتکل‌های ارتباطی بی‌سیم و متن باز است که در باند فرکانسی زیر ۱ گیگاهرتز کار می‌کند. این باند فرکانسی ارتباط مطمئن و ایمن بین دستگاه ها را فراهم می کند.

شبکه Z-Wave از نوع مش است. در این نوع شبکه، هر دستگاه به عنوان یک گره عمل می‌کند. این گره‌ها با هم همکاری می‌کنند تا پوشش شبکه را گسترش دهند و در صورت خرابی هر گره، ارتباط با سایر دستگاه‌ها همچنان برقرار بماند.

آیا برند Control4 از پروتکل Z-Wave پشتیبانی می کند؟

بله. برند Control4 نیز از پروتکل Z-Wave پشتیبانی می کند. اگرچه ناگفته نماند تعدادی از محصولات هوشمند با این پروتکل روانه بازار شده اند، اما Z-Wave هنوز موفق به کسب استانداری از موسسه IEEE نشده است.

Control4 برای کنترل این دسته از محصولات دو راه حل پیشنهادی دارد.

روش اول استفاده از Gateway های تحت شبکه ای است که به زبان Z-Wave صحبت می کنند.

روش دوم استفاده از ماژول های Z-Wave است که به صورت USB هستند. البته گمانه هایی مبنی بر استفاده مستقیم از این پروتکل در نسل های بعدی کنترل کننده مرکزی Control4 هم وجود دارد.

مزایای Z-Wave

• در شبکه Z-Wave، دستگاه‌ها به عنوان تکرارکننده عمل می‌کنند و پوشش شبکه را گسترش می‌دهند.
• این ساختار خود ترمیم‌شونده در شبکه، قابلیت اطمینان و برد شبکه را افزایش می‌دهد.
• اگر یک دستگاه از کار بیفتد، شبکه سیگنال‌ها را از طریق مسیرهای موجود دیگر دوباره هدایت می‌کند و ارتباط دائمی را تضمین می‌کند.
• Z-Wave یک پروتکل کم مصرف است که برای روشنایی هوشمند، سیستم‌های امنیتی و ترموستات‌های هوشمند قابل استفاده است.

محدودیت‌های Z-Wave

Z-Wave یک پروتکل ارتباطی اختصاصی است، به این معنی که ممکن است سازگاری محدودی با دستگاه‌های تولید شده توسط شرکت‌های ثالث داشته باشد.

امنیت پروتکل Z-Wave

• Z-Wave با رمزگذاری AES-128 کار می‌کند و از احراز هویت دو طرفه بین دستگاه‌ها پشتیبانی می‌کند تا اطمینان حاصل شود که فقط دستگاه‌های مجاز می‌توانند به شبکه ملحق شوند.
• Z-Wave از طریق به‌روزرسانی‌های OTA امنیت دائمی را تضمین می‌کند.

۶. پروتکل ترد – Thread – بی سیم

پروتکل ترد (Thread) یک پروتکل ارتباطی بی‌سیم است که بر بستر شبکه مش (Mesh Network) با فرکانس ۲.۴ گیگاهرتز و پروتکل اینترنت نسخه ۶ (IPv6) کار می‌کند.

دستگاه ها از این پروتکل برای ایجاد یک شبکه رادیویی پایدار در خانه استفاده می کنند که خود تقویت می شود و به انرژی کمی نیاز دارد.

مزایای Thread

• این پروتکل با تمرکز بر مصرف بهینه انرژی، گزینه‌ای ایده‌آل برای دستگاه‌های کم‌مصرف و باتری‌خور در خانه هوشمند به شمار می‌رود.
• Thread از یک لایه امنیتی داخلی برخوردار است که از دستگاه‌های شما در برابر حملات غیرمجاز و نشت اطلاعات محافظت می‌کند.

معایب Thread

• در حال حاضر، تعداد دستگاه‌های سازگار با Thread در مقایسه با پروتکل‌های رایج‌تری مانند وای‌فای یا زیگبی، محدودتر است.
• این موضوع ممکن است بر تنوع دستگاه‌هایی که کاربران نهایی برای سیستم خانه هوشمند خود انتخاب می‌کنند، تأثیر بگذارد.

امنیت Thread

• Thread دارای یک لایه امنیتی داخلی است که از دستگاه ها در برابر حملات غیرمجاز و نشت داده ها محافظت می کند.
• به‌روزرسانی‌های منظم و دوره‌‌ای (OTA) ساختار سیستم‌عامل دستگاه‌ها را بهبود بخشیده و از رخنه‌های امنیتی جلوگیری می‌کند.
• Thread با تمرکز بر امنیت، قابلیت اطمینان و مصرف بهینه انرژی، گزینه‌ای ایده‌آل برای برقراری ارتباطی مطمئن و کارآمد در خانه‌های هوشمند به شمار می‌رود.

۷. پروتکل متر – Matter – بی سیم

پروتکل خانه هوشمند متر (Matter) یک استاندارد اپن سورس (متن باز) برای دستگاه‌هایی است که از پروتکل‌های ارتباط بی‌سیم استفاده می‌کنند.

Matter بر بستر پروتکل اینترنت نسخه ۶ (IPv6) کار می‌کند که آن را به راه‌حلی همه‌گیر تبدیل کرده است. زیرا تقریباً همه کاربران در خانه خود شبکه وای‌فای دارند. این پروتکل از طریق Thread، Wi-Fi و اترنت کار می‌کند.

مزایای Matter

• به عنوان مثال، اگر یک لامپ هوشمند از برند A و یک ترموستات هوشمند از برند B دارید، Matter می‌تواند تبادل داده بین آن‌ها را فعال کند.
• کاربران می‌توانند تمام دستگاه‌های دارای Matter را از طریق یک برنامه واحد کنترل کنند.
• این قابلیت کنترل یکپارچه تجربه کاربری ساده‌تر و رضایت‌بخش‌تری را به ارمغان می‌آورد.

محدودیت‌های Matter

برای استفاده از Matter در دستگاه خود، به گواهینامه Connectivity Standards Alliance (CSA) نیاز دارید.

امنیت Matter

به عنوان یک پروتکل مورد استفاده برای اتوماسیون خانگی، Matter از داده های کاربران از طریق استاندارد رمزگذاری AES 128 محافظت می کند. کاربران همچنین می‌توانند به‌روزرسانی‌های OTA را در دستگاه‌های دارای Matter دریافت کنند.

۸. پروتکل فرکانس رادیویی – RF – بی سیم

پروتکل RF (فرکانس رادیویی) در اینترنت اشیاء (IoT) به مجموعه قوانین و رویه‌هایی اشاره دارد که برقراری ارتباط بی‌سیم دستگاه‌ها را از طریق امواج رادیویی کنترل می‌کند.

سیستم RF امکاناتی از قبیل راحتی، ایمنی و مدیریت انرژی را در قالب یک مجموعه یکپارچه ارائه می کند. این پروتکل عرضه کننده راه حل های مناسب و انعطاف پذیر برای کنترل نور، کنترل درِ پارکینگ، سنسور هوشمند و کنترل گرمایش و سرمایش در ساختمان های مسکونی و دفاتر کوچک است.

ویژگی هشدار در هنگام خطر، وقتی کسی خانه نیست باعث اطمینان خاطر می شود و ویژگی ارتباط بی سیم به دلیل عدم سیم کشی و ردو بدل نشدن دیتا و برق بین تجهیزات، باعث اطمینان از کاهش مصرف انرژی در خانه می شود.

آیا Control4 از پروتکل RF پشتیبانی می‌کند؟

Control4 به دلیل امنیت پایین این پروتکل و سایر ایرادات آن به طور مستقیم از آن پشتیبانی نمی کند ولی می تواند به کمک چند Gateway برای RF که توسط شرکت های مختلفی مثل Somfy, Climax و … ساخته شده اند، تجهیزات مختلف RF را کنترل کند.

مزایای پروتکل RF

• امواج رادیویی (RF) با توجه به فرکانسشان، قابلیت نفوذ متفاوتی در دیوارها و اجسام دارند.
• این ویژگی آن‌ها را برای انتقال امواج رادیویی و تلویزیونی و همچنین سرویس تلفن همراه ایده‌آل می‌کند.
• امکان برقراری ارتباط بی‌سیم و تبادل داده بدون نیاز به اتصالات فیزیکی و سیمی
• راه‌اندازی و نصب تجهیزات مبتنی بر RF بسیار آسان و مقرون به صرفه است.
• سیستم‌های RF امکان نظارت و کنترل از راه دور تجهیزات و فرآیندها را با استفاده از حسگرها و سیستم‌های تله‌متری فراهم می‌کنند و بدین ترتیب، نیاز به حضور فیزیکی در محل را کاهش می‌دهند.
• امواج RF از مزیت دیگری به نام پشتیبانی از انتقال داده با تأخیر کم نیز برخوردارند که آن‌ها را برای برقراری ارتباط لحظه‌ای مانند تماس صوتی، بازی‌های آنلاین و غیره مناسب می‌سازد.

معایب پروتکل RF

آسیب‌پذیری در برابر حملات سایبری، محدودیت برد، تداخل با سایر دستگاه‌ها، مصرف انرژی بالا، پیچیدگی در انتخاب و پیاده‌سازی، مقیاس‌پذیری محدود و تأثیرپذیری از شرایط محیطی را می‌توان از معایب این پروتکل دانست.

امنیت پروتکل RF

با توجه به گسترش روزافزون دستگاه‌های اینترنت اشیاء، برقراری ارتباط امن از اهمیت ویژه‌ای برخوردار است. پروتکل‌های RF می‌توانند از تکنیک‌های رمزگذاری، مکانیزم‌های احراز هویت و پروتکل‌های تبادل کلید امن برای محافظت از یکپارچگی، محرمانگی و اصالت داده‌ها استفاده ‌کنند.

بهترین پروتکل خانه هوشمند (۶ نکته مهم در انتخاب)

انتخاب بهترین پروتکل برای کارامدیِ سیستم خانه هوشمند امری حیاتی است. در ادامه به بررسی مهمترین نکاتی که در انتخاب بهترین پروتکل خانه هوشمند باید مد نظر داشته باشید می‌پردازیم.

۱. محدوده شبکه

به وسعت خانه و پوشش موردنیاز توجه کنید. Z-Wave برای خانه‌های بزرگتر و بلوتوث برای مسافت‌های کوتاه‌تر مناسب است.

۲. سازگاری

بررسی کنید دستگاه شما با چه پروتکل‌هایی و برندهای دیگری کار می‌کند. Wi-Fi و اترنت سازگارتر از Z-Wave و Zigbee هستند.

۳. مصرف انرژی

برای دستگاه‌های کم‌مصرف مثل سنسورها، Zigbee و Z-Wave گزینه‌ای ایده‌آل‌اند.

۴. پهنای باند

میزان و نوع داده ارسالی را در نظر بگیرید. Wi-Fi و اترنت برای حجم بالای داده (مثل ویدیو) مناسب‌ترند و Zigbee و Z-Wave برای سنسورها ایده‌آل هستند.

۵. امنیت

به رمزگذاری و تایید هویت قوی برای محافظت از داده‌ها دقت کنید.

۶. هزینه

هزینه کل هوشمند سازی را در نظر بگیرید. Wi-Fi و اترنت ارزان‌ترند اما برخی پروتکل‌ها ممکن است نیازمند سخت‌افزار خاصی باشند.

انتخاب پروتکل بهینه برای تجهیزات خانه هوشمند، با توجه به تنوع موجود، می‌تواند چالش‌برانگیز باشد. راه‌حل واحد و مطلقی برای همه وجود ندارد و انتخاب نهایی به نیازها و شرایط خاص شما بستگی دارد.

مولتی پروتکل چیست؟

برای اینکه شرکت ها بتوانند از محصولات با کیفیت سایر برندها در پروژه هایشان استفاده کنند لازم بود تا پروتکل های استاندارد شناسایی و تعریف شوند تا با فراهم کردن زیر ساخت مناسب امکان افزودن محصولات سایر برندها به پروژه محقق شود. به این روش اصطلاحاً مولتی پروتکل گفته می شود.

Control4 از روش مولتی پروتکل برای هوشمندسازی خانه استفاده می‌کند

برند Control4 با پشتیبانی از طیف وسیعی از پروتکل‌های استاندارد، آزادی عمل بی‌نظیری را در اختیار شما قرار می‌دهد تا بتوانید هر محصولی که به نظرتان با کیفیت تر یا برای پروژه مناسب تر و راهگشا تر است را از هر برندی به سادگی در پروژه به کار ببرید.

حتی پروژه هایی که قبلا توسط سایر برندهای استاندارد هوشمند شده اند، می توانند به کمک خانه هوشمند Control4 توسعه یابند.

Control4 حتی برای عدم سازگاری راهکار دارد

با وجود تنوع پروتکل‌ها، حتی اگر سازگاری مستقیمی بین خانه هوشمند Control4 و برخی پروتکل‌ها وجود نداشته باشد، ما از Gateway استفاده می‌کنیم.

یعنی در این شرایط، برای برقراری ارتباط بین تجهیزات با پروتکل‌های مختلف، به یک مرحله اضافی به نام استفاده از Gateway نیاز خواهیم داشت.

بنابراین Control4 با ارائه راهکارهای زیر، چالش عدم سازگاری را به طور کامل رفع می‌کند:

• پشتیبانی از طیف گسترده‌ای از پروتکل‌ها
• استفاده از Gateway برای برقراری ارتباط بین پروتکل‌های غیر سازگار
• ارائه راهکارهای یکپارچه برای کنترل تجهیزات مختلف

در نهایت با انتخاب Control4، شما به دنیای بی‌حد و مرز خانه هوشمند گام می‌گذارید، جایی که تنوع پروتکل‌ها نه تنها محدودیتی ایجاد نمی‌کند، بلکه انعطاف‌پذیری و آزادی عمل بیشتری را برای خلق یک تجربه بی‌نظیر به ارمغان می‌آورد.

مشاوره «رایگان» هوشمند سازی ساختمان

شرکت هوشمند سازی پلان اولین و برترین نماینده خانه هوشمند Control4 آمریکا در خاورمیانه، با بیش از یک دهه سابقۀ درخشان در طراحی و پیاده سازی سیستم های هوشمند است. کارشناسان شرکت پلان در خدمت شما هستند تا بهترین خدمات هوشمند سازی ساختمان را با توجه به بودجه و نیازتان، در اختیارتان بگذارند.

لطفا برای استعلام هزینه با ما تماس بگیرید یا فرم مشاوره را پر کنید. در کمتر از دو ساعت پروژه شما قیمت گذاری شده و کارشناسان فروش جهت ارائه پیش فاکتور با شما در تماس خواهند بود.

شماره تماس پشتیبانی (ساعات اداری): ۰۲۱۲۶۶۵۲۳۴۲ و ۰۲۱۲۶۶۵۲۳۴۶