Что такое Z-Wave, Zigbee и другие протоколы умного дома?

Одна из самых неприятных вещей при создании умного дома - это то, что устройства разных производителей в большинстве своем не могут общаться друг с другом.

Во многом это связано с тем, что разные устройства используют разные протоколы, из которых наиболее популярными являются Z-Wave и Zigbee, затем следуют Wi-Fi, а затем проприетарные протоколы. Итак, что это за протоколы, что они делают и как вы можете заставить ваши различные продукты взаимодействовать друг с другом?

Что делает протокол умного дома?

Протокол умного дома - это определенный способ общения устройств - язык, если хотите. Устройства, говорящие на одном языке, могут разговаривать друг с другом и управляться через одно приложение. Устройства, использующие разные протоколы, управляются через отдельные приложения и не могут обмениваться данными.

По этой причине некоторые компании настаивают на использовании стандартизированных протоколов, таких как Z-Wave, Zigbee или Wi-Fi, чтобы устройства могли работать вместе и управляться через одно приложение.

И Zigbee, и Z-Wave - это беспроводные протоколы для умного дома, которые работают в надежной ячеистой сети. Это потребляет очень мало энергии, поэтому у вас могут быть даже продукты с батарейным питанием.

Связь с продуктами Zigbee и Z-Wave может быть достигнута двумя способами. Во-первых, можно использовать беспроводной пульт дистанционного управления или переключатель, чтобы обеспечить базовое прямое управление устройством. Купить начального уровня Икеа Традфри лампочки, например, и вы можете управлять своим светом с помощью спаренного пульта дистанционного управления с батарейным питанием.

Расширенный контроль требует наличия концентратора. Концентратор подключается к вашей домашней сети, обеспечивая управление на основе приложений и возможность настраивать более сложные процедуры. В Samsung SmartThings Hub - лучший пример, предоставляющий вам блок, который может общаться как с устройствами Z-Wave, так и с Zigbee, с управлением через одно, хорошо разработанное приложение.

Наличие концентратора, который может общаться как с устройствами Zigbee, так и с Z-Wave, значительно расширяет ассортимент доступных вам продуктов, позволяя вам выбирать лучшее из обоих миров.

Wi-Fi более энергоемкий, но поскольку во всех наших домах есть беспроводные сети, эти устройства не требуют дополнительного оборудования и могут обмениваться данными стандартным способом. Устройства Wi-Fi лучше всего подходят для устройств, использующих постоянное питание, таких как интеллектуальные лампочки или интеллектуальные розетки.

Связанный: Лучшие умные розетки

Прежде чем мы рассмотрим ассортимент доступных продуктов, давайте узнаем больше о каждом протоколе, а также о преимуществах и недостатках, которые он предлагает.

Z-волна

Z-Wave - это частный стандарт, принадлежащий Sigma Systems. Z-Wave Alliance - это консорциум компаний, производящих продукцию Z-Wave, с целью продвижения технологии и обеспечения совместимости со схемами сертификации.

Таким образом, устройства Z-Wave созданы для надежной связи с продуктами других производителей. Например, лампочка от одной компании должна работать с выключателем от другой.

Z-Wave использует ячеистую сеть, при которой сигнал ретранслируется устройствами, добавленными в вашу домашнюю сеть. Обычно эта возможность ограничена только устройствами с питанием, такими как интеллектуальные розетки, в то время как устройства с батарейным питанием отключены для увеличения заряда батареи.

Z-Wave передает данные со скоростью до 100 Кбит / с. Звучит не очень быстро, но, учитывая, что данные передаются в основном для простых команд, таких как включение света, вам не нужно больше.

Работая в диапазоне 900 МГц, диапазон составляет до 40 м с новейшими чипами Z-Wave, с сигналами, способными переходить между четырьмя узлами. Это означает, что сеть Z-Wave может легко охватить большинство домов. Протокол поддерживает до 232 устройств.

Устройства Z-Wave передают состояние, поэтому вы можете видеть, включено ли устройство.

Зигби

Zigbee - это беспроводной протокол, разработанный и управляемый Zigbee Alliance. Альянс публикует профили приложений, которые позволяют производителям создавать продукты, совместимые со стандартом.

К продуктам не применяется такое же тщательное тестирование, и нет гарантии, что продукты, использующие один и тот же стандарт, будут работать вместе. Например, Philips Hue лампы используют Zigbee, но для полного набора функций лампы должны быть соединены с Philips Hue Bridge.

Большинство устройств Zigbee работают в диапазоне 2,4 ГГц (так же, как 802.11n Wi-Fi), хотя некоторые используют 784 МГц (Китай), 866 МГц (Европа) или 915 МГц (США). Работая на частоте 2,4 ГГц по большей части, диапазон Zigbee составляет около 20 метров в помещении.

Однако, как и в случае с Z-Wave, Zigbee использует ячеистую сеть, в которой устройства действуют как повторители. Только устройства с постоянным питанием, такие как лампочки, действуют как повторители; устройства с батарейным питанием исключены, чтобы продлить срок службы батареи.

Скорость передачи данных составляет 250 Кбит / с - достаточно быстро для управляющих сигналов, но не намного. Вы можете добавить до 65 000 устройств в сеть Zigbee.

Устройства Zigbee также передают состояние, поэтому вы можете видеть, включены они или нет.

Вай фай

Wi-Fi - это стандарт беспроводной сети, который мы все используем дома, в телефонах, телевизорах, ноутбуках и других устройствах. В результате его популярности некоторые производители умных домов использовали Wi-Fi для протокола управления, например, с отличным Умные мини-лампы LIFX.

Типичный диапазон Wi-Fi простирается примерно до 40 метров в помещении, хотя конструкция вашего дома и помехи от других устройств будут иметь значение. В результате в домах нередки мертвые зоны. Следовательно, использование Wi-Fi для устройств умного дома требует сильного беспроводного сигнала по всему дому.

Большой недостаток беспроводной связи - небольшое количество поддерживаемых устройств. Большинство домашних маршрутизаторов настроены только на выдачу IP-адресов не более чем 100 устройствам; превысите этот предел, и вы не сможете подключать дополнительные устройства. Хотя вы можете увеличить количество выдаваемых IP-адресов (максимум до 254), многие маршрутизаторы начнут бороться до того, как будут подключены 100 устройств, что приведет к отключению и подключению вопросы.

По этой причине мы рекомендуем использовать распределенную ячеистую систему или более дорогой базовый маршрутизатор, если вы собираетесь использовать много беспроводных устройств. Это должно помочь улучшить стабильность.

Связанный: Лучшие беспроводные удлинители

Еще одна проблема при использовании Wi-Fi заключается в том, что вы не можете получить для него пульты или переключатели с батарейным питанием. Таким образом, управление устройствами, такими как умные лампочки, ограничено либо приложением, либо голосовым управлением с помощью подобных Amazon Echo. Таким образом, Wi-Fi подходит для меньшего количества устройств и для тех, для которых важнее пропускная способность, например для интеллектуальных камер видеонаблюдения.

Собственные протоколы

Проприетарные протоколы по-прежнему широко используются некоторыми устройствами и требуют отдельного концентратора. Например, умный многокомнатный термостат Honeywell Evohome использует собственный протокол. Преимущество проприетарных протоколов заключается в том, что производитель может контролировать работу каждого аспекта продукта. Обратной стороной является отсутствие взаимодействия.

Могут ли разные протоколы взаимодействовать друг с другом?

Простой ответ - нет. Купите пульт дистанционного управления Z-Wave, и он не сможет напрямую управлять светом Zigbee. Ключевое слово здесь - «прямой». Косвенно можно подключить разные устройства и позволить им работать вместе.

Самый быстрый и лучший метод контроля - прямой. Обычно это происходит через концентратор, который может использовать несколько протоколов, например SmartThings. Используя SmartThings, вы можете объединить все совместимые устройства умного дома в одно приложение и позволить им управлять друг другом. SmartThings может напрямую общаться с устройствами Z-Wave и Zigbee, а также с устройствами Wi-Fi и другими концентраторами. Например, с помощью переключателя Z-Wave можно включить свет Philips Hue и лампочку LIFX Wi-Fi.

Amazon Alexa также может напрямую общаться с несколькими устройствами через свои концентраторы. Благодаря последнему обновлению одна команда может запускать процедуру, которая включает или выключает устройства, использующие множество различных протоколов. Amazon также расширяет возможности управления устройствами из приложений, поэтому нетрудно представить себе будущее, в котором Alexa предоставит вам централизованное голосовое управление и управление приложениями для всего вашего дома.

Затем есть внешние системы, такие как IFTTT. Используя облако, IFTTT может обнаруживать триггеры с одного устройства (например, нажатие кнопки) и создавать действие на другом устройстве (например, включать свет). IFTTT имеет огромные возможности, позволяя объединить ваш умный дом так, как вы этого хотите.

Обратной стороной системы является то, что выполнение правил может занять некоторое время, и они не такие быстрые, как системы прямого управления. Таким образом, вы не будете использовать IFTTT там, где скорость имеет существенное значение, например, чтобы включить выключатель света одним нажатием кнопки.

Связанный: IFTTT учебник