Ключевые слова: протоколы Z-Wave и ZigBee,беспроводные технологи, умный дом.
В период автоматизации всех сторон жизнедеятельности человека актуальными становятся вопросы управления бытовыми приборами, обеспечивающими комфортное существование человека, что определяется как концепция «Умный Дом». Данная концепция является динамически развивающейся, поскольку технологии её обеспечивающие, не стоят на месте, появляются новые девайсы, приборы и гаджеты для улучшение и комфорта человеческой жизни.
Концепция построения и развития технологии «Умного Дома» предполагает совместную работу всех компонентов системы умного дома с применением проводной или беспроводной связи [1]. Управление устройствами, входящими в структуру «Умный дом», может быть реализовано с помощью различных устройств связи, в том числе и переносных, например, смартфонов. В этом случае определяющее значение будут иметь не марка устройств умного дома и устройств управления ими, а протоколы взаимосязи между ними, поскольку именно протоколы общения определяют качественные и количественные характеристики взаимодействия составных частей аппаратного и программного обеспечения умного дома.
Таким образом, правильно выбранный протокол взаимодействия дает возможность укомплектовать систему «Умный дом» продукцией различных производителей, например, охранной системой Xiaomi и камерой видеонаблюдения Apple и позволяет организовать их взаимодействие [1].
Исходя из этого, многие умные устройства поддерживают несколько универсальных стандартов и протоколов, например такие, как Z-Wave (рисунок 1) и ZigBee (рисунок 2). Данные протоколы разработаны специально для домашней автоматизации, они обеспечивают системе безопасность и универсальность.
Рис. 1. Организация работы по протоколу Z-Wave
Рис. 2. Организация работы по протоколу ZigBee
Оба протокола принадлежат к категории ячеистых сетей, что означает наличие у сообщения внутри них возможности достижения пункта назначения несколькими путями. Так же они снижают вероятность сбоев и гарантируют безопасность за счет того, что при повреждении какого — либо узла, сообщение перенаправляется к ближайшему доступному устройству внутри сети. Такой алгоритм работы сети становится возможным за счет организации сети, при которой каждое устройство связано с несколькими другими устройствами.
Если рассмотреть отдельно протоколы, то Z-Wave (рисунок 1) работает в диапазоне частот до 1 ГГц, и это удобно, потому что потенциальных помех в этом диапазоне существенно меньше, чем в диапазоне частот 2,4 ГГц, на которой работают Wi-Fi и Bluetooth. Дополнительным достоинством протоколов являются малые задержки времени при передаче коротких команд.
Протокол ZigBee, в отличие от Z-Wave, кроме преимуществ ячеистой структуры, предоставляет возможность выбора алгоритма маршрутизации в зависимости от состояния сети и требований программы (рисунок 2). Как и протокол Z-Wave, ZigBee обеспечивает повышенную безопасность и низкое энергопотребление, а это значит длительную автономную работу сетевых устройств.
Рассмотренные протоколы относятся к открытым протоколам и их начинают поддерживать все больше компаний, например, Xiaomi. Вокруг обоих протоколов уже сформировались своеобразные альянсы, в которые входят производители систем для умных домов. Список компаний чрезвычайно широк, с ним можно ознакомиться на официальных сайтах Z-Wave и ZigBee [2,3].
Беспроводные технологии передачи данных Z-Wave и ZigBee являются настоящей находкой не только для систем «умного дома», но и для современных смарт — устройств в целом. Решения для интеллектуальной домашней системы, объединенные посредством протоколов Z-Wave и ZigBee, предоставляют огромные возможности для современной квартиры или частного дома, поскольку индивидуальный проект системы «умный дом» позволяет создать собственные правила взаимодействия между приборами со своим уникальным программным обеспечением.
Таким образом, можно заключить, что описанные протоколы взаимодействия являются надежными и комфортными решениями не только для пользователей, но и разработчиков. Структура протоколов обеспечивает достаточный охват для работы системы на больших площадях при идеальном качестве сигнала.
В заключении хотелось бы сказать, что в последнее время появилось много многопротокольных контроллеров, которые одновременно объединяют несколько беспроводных технологий умного дома. Исходя из этого, производители пытаются согласовать конкурирующие протоколы и предоставляют пользователям больше свободы для создания интеллектуальных домашних сетей. Наиболее популярной комбинацией является одновременная поддержка Z-Wave, Zigbee и Bluetooth Smart в одном устройстве. Сегодня же рынок беспроводных технологий для умного дома быстро меняется. Только требования к потребляемой мощности устройства, цифровой безопасности, отказоустойчивости сети, способности устройства противостоять радиопомехам, простоте подключения и взаимной совместимости продуктов одного и того же стандарта связи остаются неизменными. Выбирая основу для умного дома, нужно тщательно взвесить все эти факторы.
Литература:
- https://wifi.kz/articles/z-wave-postroit-umnyy-dom-legko/
- https://zigbeealliance.org/
- https://rus.z-wave.me/
