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.