در این مقاله به معرفی پروتکل های ارتباطی خانه هوشمند می پردازیم. دامنه پروتکل های ارتباطی بسیار گسترده است. بنابراین، در مقاله ما مهمترین انواع را در نظر خواهیم گرفت.
در ادامه ابتدا به ارائه تعریفی جامع و کامل از پروتکل می پردازیم و سپس به معرفی و مقایسه پروتکل های مختلف مورد استفاده در خانه هوشمند می پردازیم.
پروتکل (Protocol) چیست؟
به زبان ساده، یک پروتکل زبان ارتباطی بین گره های مختلف یک شبکه است. تجهیزات مورد استفاده در شبکه برای ارتباط با یکدیگر از اصول و استانداردهای خاصی پیروی می کنند. بیشتر فعالیت های شبکه به تبادل اطلاعات بین دستگاه های مختلف بستگی دارد.
صرف نظر از ساختار شبکه ای که دستگاه به آن متصل است. برای برقراری ارتباط بین دو گره در یک شبکه، لازم است که هر دو زبان یکدیگر را درک کنند. بنابراین، یک پروتکل استانداردی برای ارتباط بین گره های مختلف در یک شبکه است.
معرفی انواع پروتکل های خانه هوشمند
1- پروتکل مادون قرمز – (Infrared (IR
این یکی از ساده ترین پروتکل های خانه هوشمند است که معمولاً ارتباط یک طرفه و بدون بازخورد را فراهم می کند. این پروتکل معمولا برای مکانیسم های کنترل از راه دور استفاده می شود، مانند تلویزیون در سیستم خانه هوشمند Control4، که می تواند با استفاده از پروتکل مادون قرمز نیز از راه دور کنترل شود. از سوی دیگر، پروتکل مادون قرمز به سرعت و انعطاف پذیری به رفتار فردی کاربر پاسخ می دهد که باعث ایجاد یک زندگی راحت می شود. در مقایسه با پروتکل های دیگر، پروتکل مادون قرمز به دلیل هزینه نسبتا کم و کنترل مبتنی بر تقاضا باعث صرفه جویی در انرژی و هزینه می شود.
توجه به این نکته ضروری است که امروزه بسیاری از تلویزیون ها، پخش کننده ها، گیرنده های دیجیتال، تهویه مطبوع و سایر دستگاه ها هنوز از این پروتکل رایج استفاده می کنند. خانه هوشمند Control4 به دلیل این رویکرد به بازار الکترونیک از این معضل خارج نشده است. Control4 امواج مادون قرمز را به روش های مختلفی تولید می کند و دستگاه هایی که از این پروتکل استفاده می کنند را کنترل می کند.
2- پروتکل بلوتوث
این یک پروتکل بی سیم با برد کوتاه (حدود 10 متر) است که اغلب در تلفن ها، هدفون ها و بلندگوها استفاده می شود. این سیستم جهش‌های فرکانس تطبیقی هر سیگنال موجود، مانند Wi-Fi را ردیابی می‌کند و مبادله اطلاعات را بر اساس نقشه کانال دستگاه‌های بلوتوث برای کاهش تداخل آغاز می‌کند.
3- پروتکل ZigBee
پروتکل Zigbee یکی دیگر از پروتکل‌های خانه هوشمند بی‌سیم است که معمولاً روی یک شبکه مش کار می‌کند. یعنی از یک دستگاه برای ارسال مجدد سیگنال به دستگاه های دیگر استفاده می کند و شبکه را تقویت و گسترش می دهد. در خانه هوشمند Control4، پروتکل Zigbee را می توان بر روی دیمر، سوئیچ، قفل درب، ترموستات، کنترل از راه دور و موارد دیگر یافت.
پروتکل Zigbee به عنوان یک استاندارد جهانی باز برای پر کردن شکاف در نیازهای شبکه های اینترنت اشیا در شبکه های بی سیم کم مصرف ایجاد شد. استاندارد Zigbee از نظر مشخصات رادیویی در باندهای 2.4 گیگاهرتز، 900 مگاهرتز و 868 مگاهرتز استفاده می شود.
به عبارت دیگر Zigby نوعی شبکه بی سیم است که در موسسه مهندسین برق و الکترونیک با کد IEEE 802.15.4 استاندارد شده است. در فناوری Zigbee، طراحی به گونه‌ای است که سیگنال‌های رادیویی دیجیتال کم‌مصرف روی شبکه‌های شخصی با پهنای باند کم (PAN) توزیع می‌شوند و پهنای باند به‌دست‌آمده نیز کم است.
در مواجهه با از دست دادن پهنای باند انتقال و برد طولانی، انعطاف پذیری مصرف انرژی بسیار کم حاصل می شود.
وقتی در مورد اتصال بی سیم صحبت می کنیم، معمولاً اولین سوال این است که محدوده آن اتصال چقدر است و چقدر را پوشش می دهد؟
در اینجا ZigBee یک پاسخ هوشمندانه دارد: "کوتاه اما بی نهایت"
همانطور که گفته شد ZigBee دارای پهنای باند کم و مصرف انرژی بسیار کم است.
با این حال، پهنای باند "بی نهایت" به چه معناست؟ فناوری ZigBee به دلیل انعطاف پذیری بالا و پشتیبانی همزمان می تواند بیش از سه ستاره، روش درختی و شبکه ای را ارائه دهد. کافی است هر گره در شبکه کمتر از 8 متر با گره دیگر فاصله داشته باشد.
پیام توسط گره‌های میانی برای رسیدن به گره‌های دورتر تکرار می‌شود و به دلیل انعطاف‌پذیری بالایی که دارد، حتی اگر یک گره از شبکه خارج شود، پیام به طور هوشمند از مسیرهای دیگر برای رسیدن به مقصد استفاده می‌کند.
4- پروتکل Thread (رشته)
پروتکل بی سیم توسط گروهی از شرکت ها از جمله NEST، SAMSUNG، QUALCOMM و OSRAM توسعه یافته است. این پروتکل به گونه ای طراحی شده است که دستگاه های موجود در پروتکل می توانند حتی زمانی که وای فای خاموش است با هم ارتباط برقرار کنند.
5- پروتکل KNX
KNX یک پروتکل باز است (همانطور که در بالا ذکر شد به این معنی که همه می توانند از آن استفاده کنند) که برای چندین دهه در بازار وجود داشته است و یکی از محبوب ترین پروتکل ها برای اتوماسیون ساختمان است. این کار بر روی بیش از یک لایه فیزیکی انجام می شود، به عنوان مثال سیم های جفت تابیده، شبکه خط برق، مادون قرمز، اترنت و RF.
این پروتکل یک توپولوژی غیرمتمرکز است، به این معنی که سیستم از یک واحد مرکزی اجرا نمی شود، به این معنی که هر واحد متصل به اکوسیستم KNX خودش هوشمند است و به اجزای دیگر وابسته نیست.
در نهایت، راحتی و قابلیت اطمینان با افزایش ایمنی مرتبط است، زیرا محصولات دارای گواهی KNX باید با HBES/BACS EN-50941 مطابقت داشته باشند که دارای چندین الزامات ایمنی مانند ایمنی الکتریکی، ایمنی محیطی و ایمنی عملکردی است.
