2. На каком языке говорит умный дом?

    Технический прогресс и коммерция не стоят на месте, поэтому сегодня есть очень много производителей разного оборудования для умного дома. Чаще всего функционал у устройств схож, отличаются только дизайн и качество или наличие каких-либо дополнительных опций. Как раз о последнем мы и поговорим.

Если вы новичок, то перед прочтением рекомендуется ознакомиться с этой статьёй:

Знакомство с умным домом

   В технических материалах дизайн рассматриваться не будет, его выбор оставим  пользователю.

Как уже было рассказано в этой статье, есть несколько способов связи для устройств. Самым простым и доступным является конечно же старый добрый вайфай. Однако он наименее рекомендуемый из всех типов связи, и вот почему:

- Энергопотребление.

Устройства работающие с беспроводной компьютерной сетью, должны быть постоянно подключены к электричеству, т.к. вайфай очень энергозависим и постоянно хочет "кушать". Это проблематично, когда конечным устройством  является, например, маленькая кнопка, или настенный выключатель на двустороннем скотче, или датчик для окон/дверей. К таким устройствам не проведёшь дополнительный кабель с питанием, а добавление отсека с батарейками сделает саму железку слишком массивной.

- Безопасность.

Вайфай слишком уязвим для взлома. Если речь идёт об управлении физическими устройствами, то лучше бы свести к минимум возможность третьих лиц хозяйничать в нашем доме.

- Помехи.

Беспроводных компьютерных сетей в радиусе современной среднестатистической квартиры  очень много. Каждая из таких сетей работает на своём канале связи. Часто каналы соседних квартир пересекаются и мешают друг другу. Кстати, это одна из причин почему проверка скорости в интернете через беспроводное соединение всегда медленнее, чем через кабель.

- Технические ограничения.

Теоретически, домашняя беспроводная сеть может "тянуть" на себе около 200 устройств. Однако на деле количество девайсов, подключенных к сети и работающих так чтобы она не "упала", а домашний роутер не задымился, в десятки раз меньше. Значит, чем проще и дешевле домашнее оборудование, отвечающее за беспроводную связь, тем меньше устройств смогут им нормально пользоваться.

    Однако не стоит думать, что у вайфая есть только минусы. Поговорим и о плюсах:

- Доступность.

Имея дома беспроводной роутер, у нас уже есть та магистраль, к которой можно подключить все необходимые устройства.

- Цена.

Выбирая вайфай в качестве основы для сети умного дома, нет необходимости покупать дополнительный шлюз. Если все выбираемые устройства будут "говорить" на языке беспроводной сети, то им не нужен переводчик.

- Простота в подключении.

Этот пункт говорит сам за себя. Указали устройству имя сети и пароль, дальше магия происходит уже без нашего участия.

    Следующим типом соединения устройств является конечно же проводное соединение. При таком варианте подключения от каждого устройства умного дома проложен кабель, по которому приходят и уходят команды управления и сообщения о статусе устройства.

ВАЖНО! речь идёт не о кабеле для компьютерной сети. Это определённый тип устройств, подключаемых специальным кабелем в дополнение к электрическому, от которого устройства получают напряжение.

Плюс проводного соединения - 100% надёжность.

Ни соседские сети, ни злоумышленники не могут помешать работе такой системы.

Это решение имеет ряд существенных недостатков.

- Ограниченность.

Можно протянуть сколь угодно большое количество проводов у себя дома. Однако это очень затратно, и подходит либо на этапе строительства, либо при глобальном ремонте.

- Установка

Планируется раз и навсегда. Производится специалистом. Настройка и конфигурация тоже требуют специальных знаний и оборудования.

- Цена

Проектирование, прокладка кабелей к каждой точке и подбор компонентов выливаются в очень крупные вложения.

Кстати, подобные решения широко используются в частных домах и гостиницах. Такой протокол связи называется KNX, но существуют и другие названия для того же принципа работы.

Радио.

    Далеко не все устройства обладают возможностью работы по радиоканалу.

Кроме возможных помех и отсутствия достаточной защиты, существуют ещё и административные ограничения. В одних странах разрешены одни частоты для использования, в других - другие.

В итоге выбор доступных конечных устройств сильно ограничен. 

К блютус и  ИК (инфра красный сигнал, как у пульта телевизора) устройствам применимы те же критерии. Для одних нужен специальный шлюз, но у них ограничен радиус действия. Другие же могут функционировать только при прямой видимости с объектом.

    Так на чём же можно построить  умный дом сегодня?

Инженерами было разработано несколько решений, но сегодня самые широко используемые это ZigBee и Z-Wave. 

Узнать историю о битве сертификаций разных стандартов и почему в итоге один победил другой можно в инете. Но в итоге, самым доступным как по цене, так и по количеству моделей и производителей на сегодняшний день стал протокол зигби. Кстати, из него в скором времени  появится на свет новый стандарт - matter. Он будет включать в себя преимущества зигби, блютус, сетей вайфай меш, и позволять большему количеству устройств общаться между собой на одном языке (обратная поддержка стандартного зигби останется).

Для внесения ясности, зигби это протокол беспроводной связи, работающий на частоте близкой к стандартному вайфай - 2.4 ГГц.

    Ещё одним из преимуществ зигби является структура самой сети. Она является  меш (mesh) сетью. Это означает что она умеет самоорганизовываться для максимальной скорости работы. А так же, что любое устройство подключенное к электрической линии, является точкой доступа и расширяет радиус действия сети.

К примеру у нас есть шлюз, лампочка и выключатель. Уровень качества сигнала между шлюзом и лампочкой 100%. Между шлюзом и выключателем 20%. Между лампочкой и выключателем 53%. Спустя небольшое время после первичного запуска, сеть организует себя так, что команда будет идти по максимально мощному маршруту: от выключателя к лампочке, от лампочки к шлюзу, и от него уже на сервер.

    После того как определились с выбором основы для умного дома, можно перейти к разговору о самих устройствах. Сделаем это в следующих статьях.

Следующая статья: Как победить zigbee?