Общие вопросы выбора и применения протоколов связи системы «Умный дом» | Статья в журнале «Молодой ученый»

Отправьте статью сегодня! Журнал выйдет 29 января, печатный экземпляр отправим 2 февраля.

Опубликовать статью в журнале

Авторы: ,

Рубрика: Информационные технологии

Опубликовано в Молодой учёный №18 (308) май 2020 г.

Дата публикации: 02.05.2020

Статья просмотрена: 97 раз

Библиографическое описание:

Демьяненко, А. И. Общие вопросы выбора и применения протоколов связи системы «Умный дом» / А. И. Демьяненко, А. Д. Жакашева. — Текст : непосредственный // Молодой ученый. — 2020. — № 18 (308). — С. 19-21. — URL: https://moluch.ru/archive/308/69526/ (дата обращения: 19.01.2022).



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.

z_wave.png

Рис. 1. Организация работы по протоколу Z-Wave

zwave_1.jpg

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:

  1. https://wifi.kz/articles/z-wave-postroit-umnyy-dom-legko/
  2. https://zigbeealliance.org/
  3. https://rus.z-wave.me/
Основные термины (генерируются автоматически): протокол, дом, диапазон частот, организация работы, устройство.


Ключевые слова

умный дом, протоколы Z-Wave и ZigBee, беспроводные технологи

Похожие статьи

Анализ плотности распределения РЛС военного и специального...

В диапазоне частот выше 20 ГГц работает небольшое количество РЛС, преимущественно предназначенных для сопровождения целей на малых расстояниях и под малым углом. Также в этом диапазоне работают военные РЛС метеорологического назначения, а также некоторые...

Сравнительный анализ развития систем мобильной связи...

Его диапазон частот был 890–960 МГц, а затем и 1800 МГц. Во втором поколении связь стала более

Частотный диапазон 3G был следующий 900 МГц, 1900 МГц, 2100 МГц.

– чем шире диапазон частот, который необходимо подавить тем менее эффективно устройство

Широкополосная приемная система станции РЭБ

- диапазон промежуточных частот (ПЧ) от 2 до 3 ГГц (диапазон выбран относительно высоким, что позволяет детально обрабатывать принятый сигнал; сигнал при этом можно считать узкополосным и реализация СВЧ-структур в этом случае упрощается; в то же время диапазон...

Технология широкополосного беспроводного доступа

Диапазон частот, ГГц. Разрешенные полосы частот, МГц. Общая ширина выделенных полос, МГц. Тип беспроводного доступа.

3. мобильные (mobile) абонентские устройства, которые могут обеспечивать работу при передвижении абонента со скоростью до 120 км/ч, так...

Беспроводная передача информации в медицинском оборудовании

Диапазон частот.

В родильных домах RFID-браслеты используют для отождествления младенца с матерью. Как и любое цифровое устройство, радиочастотная метка обладает возможностью закрыть паролем операции записи и считывания данных, а также зашифровать...

Анализ плотности распределения РЛС гражданского назначения...

Различные РЛС, работающие в одном диапазоне

На основе указанных данных получена зависимость плотности распределения РЛС гражданского назначения в диапазоне частот до 200 ГГц (рис

Частотный диапазон 40–200 ГГц по большей части используется в научных и...

Система синхронизации радиорелейных станций, работающих...

Это устройство осуществляет управление режимами работы РРС, синхронизирует

Для этого используется имеющийся в устройствах интерфейс RS485 (передача данных описана

Режим работы интерфейса — полнодуплексный. Частота следования данных в канале составляет 6...

Проектирование беспроводной сети | Статья в журнале...

Работы по созданию стандарта были завершены через 7 лет, и в июне 1997 года была ратифицирована первая спецификация 802.11.

На физическом уровне существует несколько вариантов спецификаций, отличающихся используемым частотным диапазоном, методом...

Выявление электронных устройств перехвата акустической...

Опрос закладных устройств ZigBee следует проводить с помощью ZigBee устройства, работающего в режиме

Включение поискового комплекса на сканирование диапазона частот 2,4 ГГц.

Таким образом, основываясь на анализе протоколов беспроводной связи, а также...

Похожие статьи

Анализ плотности распределения РЛС военного и специального...

В диапазоне частот выше 20 ГГц работает небольшое количество РЛС, преимущественно предназначенных для сопровождения целей на малых расстояниях и под малым углом. Также в этом диапазоне работают военные РЛС метеорологического назначения, а также некоторые...

Сравнительный анализ развития систем мобильной связи...

Его диапазон частот был 890–960 МГц, а затем и 1800 МГц. Во втором поколении связь стала более

Частотный диапазон 3G был следующий 900 МГц, 1900 МГц, 2100 МГц.

– чем шире диапазон частот, который необходимо подавить тем менее эффективно устройство

Широкополосная приемная система станции РЭБ

- диапазон промежуточных частот (ПЧ) от 2 до 3 ГГц (диапазон выбран относительно высоким, что позволяет детально обрабатывать принятый сигнал; сигнал при этом можно считать узкополосным и реализация СВЧ-структур в этом случае упрощается; в то же время диапазон...

Технология широкополосного беспроводного доступа

Диапазон частот, ГГц. Разрешенные полосы частот, МГц. Общая ширина выделенных полос, МГц. Тип беспроводного доступа.

3. мобильные (mobile) абонентские устройства, которые могут обеспечивать работу при передвижении абонента со скоростью до 120 км/ч, так...

Беспроводная передача информации в медицинском оборудовании

Диапазон частот.

В родильных домах RFID-браслеты используют для отождествления младенца с матерью. Как и любое цифровое устройство, радиочастотная метка обладает возможностью закрыть паролем операции записи и считывания данных, а также зашифровать...

Анализ плотности распределения РЛС гражданского назначения...

Различные РЛС, работающие в одном диапазоне

На основе указанных данных получена зависимость плотности распределения РЛС гражданского назначения в диапазоне частот до 200 ГГц (рис

Частотный диапазон 40–200 ГГц по большей части используется в научных и...

Система синхронизации радиорелейных станций, работающих...

Это устройство осуществляет управление режимами работы РРС, синхронизирует

Для этого используется имеющийся в устройствах интерфейс RS485 (передача данных описана

Режим работы интерфейса — полнодуплексный. Частота следования данных в канале составляет 6...

Проектирование беспроводной сети | Статья в журнале...

Работы по созданию стандарта были завершены через 7 лет, и в июне 1997 года была ратифицирована первая спецификация 802.11.

На физическом уровне существует несколько вариантов спецификаций, отличающихся используемым частотным диапазоном, методом...

Выявление электронных устройств перехвата акустической...

Опрос закладных устройств ZigBee следует проводить с помощью ZigBee устройства, работающего в режиме

Включение поискового комплекса на сканирование диапазона частот 2,4 ГГц.

Таким образом, основываясь на анализе протоколов беспроводной связи, а также...

Задать вопрос