چرا تجهیزات با پروتکل زیگبی بهترین راه حل برای هوشمند سازی خانه می باشد ؟

بهتر است قبل از آنکه به بررسی و مقایسه ی انواع پروتکل های مورد استفاده در هوشمندسازی خانه ها، ساختمان ها و مقایسه ی آن ها بپردازیم، مروری بر اینکه پروتکل چیست، جهت یادآوری داشته باشیم.

پروتکل چیست؟

پروتکل، زبان ارتباط یا قوانینی بین اجزا شبکه می باشد که همگی آن را قبول دارند. همانطور که می دانیم وقتی از شبکه صحبت می کنیم، منظورمان اجزا، دیوایس ها و نودهایی هستند که شاید هر کدام به زبان خاصی صحبت کنند و قوانین مختلفی داشته باشند، در نتیجه برای یکپارچه سازی  زبان ارتباطی نودهای شبکه، پروتکل یا قوانینی درنظر گرفته می شود که همه ی اجزا آنها را بشناسند و بتوانند با یکدیگر از طریق آن صحبت کنند. یا به طور مختصر می توان گفت پروتکل زبان واحدی بین اجزا مختلف شبکه می باشد.

در مقایسه پروتکل های مورد استفاده در خانه های هوشمند چه مواردی مهم هستند و باید به آن ها توجه شود؟

انتخاب بهینه ی پروتکل ها بسیار حائز اهمیت می باشد چرا که هرکدام از پروتکل ها دارای معایب و مزایایی می باشند و با وجود پروتکل های استاندارد مختلف در بازار، دانستن اینکه کدام یک بهتر است دشوار خواهد بود.

 در زیر چندین مورد مهم که برای انتخاب پروتکل مناسب باید درنظر داشت ، ارائه شده است:

  1. زبان ارتباطی یا قوانین بین آن ها
  2. امنیت اطلاعات
  3. مقرون به صرفه بودن
  4. محدوده ی انتشار دیتا

انواع پروتکل های مورد استفاده در خانه های هوشمند:

پروتکل های ارتباطی خانه های هوشمند را می توان به دو گروه کلی دسته بندی کرد:

  1. پروتکل های بی سیم یا وایرلس
  2. پروتکل های باسیم

 

در گروه اول می توان به پروتکل های  Z-wave و  Zig – bee که از  مهمترین پروتکل های بی سیم بین المللی هستند اشاره کرد و در گروه دوم (پروتکل های ارتباط با سیم )  عبارتند از: KNX، mode bus، S bus، X 10

قطعا  پروتکل های ارتباطی دیگری نیز وجود دارد که به دلیل فراگیر نبودن ذکر نشدند. البته گروه دوم پروتکل های با سیم به علت نیازمند بودن  به سخت افزار از تنوع کمتری برخوردار هستند.

پروتکل های باسیم به علت آنکه  سخت افزار نیازدارند، باید کابل کشی  انجام شود، محدودیت های زیادی باتوجه به اینکه چشم انداز ما برای هوشمندسازی خانه ها، هوشمندسازی حداکثری تجهیزات خانگی است ایجاد می کنند. در نتیجه از بین دو گروه بالا، پروتکل های بی سیم مناسب تر هستند.

 

پروتکل Z-Wave 

یک پروتکل بی‌سیم است که با استفاده از فرکانس‌های رادیویی با سایر دستگاه‌های شبکه ارتباط برقرار می کند. شرکت های بسیاری در جهان به سرعت از این پروتکل حمایت کردند و به همین دلیل بسیاری از سیستم‌های امنیتی خانگی با پروتکل  Z-Waveسازگاری دارند و اگر می خواهید همه ی وسایل خود را تنها بر روی یک نرم افزار کنترل کنید، این پروتکل در میان باقی پروتکل های هوشمندسازی ساختمان  عالی به نظر میرسد. این پروتکل بسیارسریع است، چون باند  فرکانسی که در آن اجرا می‌شود بسیار پایین‌تر از باندی است که معمولا محصولات خانگی مورد استفاده قرار می دهند . در نتیجه بین محصولات خانگی و دستگاه‌های Z-Wave  از نظر پهنای باند مشکلی ایجاد نمی شود و این عدم تداخل باعث افزایش کارایی و سرعت کلی در شبکه می شود. باتوجه به موارد ذکر شده در بالا این پروتکل محبوبیت زیادی نسبت به سایر پروتکل ها دارد.

پروتکل ZigBee

این پروتکل جزو پروتکل های بی سیم است که معمولا سریع هستند، با بسیاری از تجهیزات سازگاری دارند، ارتباط با آن ها آسان است و ایمن هستند. ZigBee در شبکه مش استفاده می شود. این پروتکل برای استفاده تجاری توسعه‌یافته و به طور گسترده در پروتکل های اتوماسیون اداری و خانگی استفاده می شود. ZigBee و Z-Wave  بسیار مشابه هستند. از لحاظ فنی، تفاوت اصلی  که بین ZigBee و  Z-Wave وجود دارد، این است که  توان عملیاتی ZigBee   حدودا ۶ برابر سریع تر از  Z-Waveمی باشد. باتوجه به این که سرعت یکی از شاخصه های اصلی و مهم در دنیای امروز است و عدم ارسال سریع اطلاعات می تواند خسارات جبران ناپذیری ایجاد کند. پروتکل ZigBee، با وجود شباهت های بسیار، به علت سرعت انتقال بیشتر، قابلیت اطمینان بالاتر، باند فرکانسی مورد استفاده استاندارد، پشتیبانی از تعداد دیوایس های بیشتر  برای هوشمند سازی خانه ها نسبت به پروتکل Z-Wave مناسب تر است.

زیگبی

        ویژگی‌های زیگبی

  • استفاده از استاندارد جهانی ۴GHz باند فرکانسی
  • مصرف توان کم
  •  نرخ ارسال پایین
  • شبکه با پیکر بندی مش (Mesh) گسترش شبکه با حفظ پایداری
  • برد ۱۰ تا ۱۰۰ متر با توجه به قدرت فرستنده و ویژگیهای محیطی
  • تعریف پروفایل های مختلف برای برقراری ارتباط بین دستگاه ها به صورت بهینه
  • قابلیت تعریف به عنوان دستگاه انتهایی (END Device)
  •  حالت خواب برای بالابردن مدت کار با هر شارژ باتری
  • بسیارکم هزینه
  • قابلیت اطمینان بالا
  • امنیت بالا
  • تاخیر کم
  • تغییر ازحالت خواب به حالت فعال در ۳۰ هزارم ثانیه یا کمتر
  • کاهش مصرف انرژی

      دلیل انتخاب نام ZigBee برای این پروتکل ارتباطی، شباهت آن با نحوه ی ارتباط برقرار کردن زنبورها می باشد. زنبور عسل بعد از آنکه منبع غذای جدید را پیدا  می کند به صورت زیگزاک به حرکت ادامه می دهد. این نوع حرکت زنبور اطلاعاتی مثل: محل غذای جدید، جهت حرکت و فاصله آن تا کندو و غیره را به نزدیک ترین زنبور اطلاع رسانی می کند. پروتکل ZigBee برای کاربرد هایی با مصرف توان کم و نرخ انتقال داده پایین طراحی شده است. شبکه ای که با استفاده از این پروتکل اجرا می شود، از مقادیر بسیار کم انرژی/ توان استفاده خواهد کرد و همچنین دستگاه هایی که از این پروتکل استفاده می کنند باید حداقل ۲ سال طول عمر باتری داشته باشند، که بتوانند گواهی نامه مخصوص ZigBee را دریافت کنند. در این پروتکل ارتباطی برای اتصال دستگاه‌ها با نرخ  انتقال داده پایین، یک لایه نظارتی چندگانه (مک آدرس) تعریف می‌شود. نرخ داده‌ها در پروتکل زیگبی (ZigBee) حداکثر ۲۵۰  kbps است و با این شرایط می‌توان با وجود امنیت بالا، اطلاعات را بین حسگرها، کنترل‏‌کننده‌ها و تجهیزات در فواصل۱۰ تا ۱۰۰ متر ارسال کرد. این پروتکل شبکه های زیادی  را پشتیبانی می‌کند و امکان ارتباط گسترده‌ای را به‌وجود می‌آورد

      همچنین با توجه به پشتیبانی از پروتکل شبکه مش (mesh) یا ستاره، این شبکه امکان اتصال داخلی بین حسگرها و نودها را فراهم می‏‌کند. همان طور که می دانیم، با استفاده از فناوری مش هر گره شبکه به‌طور مستقیم به گره دیگر متصل می‌شود، اما در این پروتکل برخی از گره‌ها به همه گره‌ها متصل می‌شوند و بعضی فقط به گره‌هایی متصل می‌شوند که باید با آن‌ها اطلاعات جابه‌جا کنند. اپلیکیشن  این سیستم طوری طراحی شده که توسعه آن بر روی ریزپردازنده های کوچک و ارزان راحت باشد. به عنوان یکی از ویژگی های مهم و اصلی، زیگبی امکاناتی را فراهم می کند تا ارتباطات به صورت امن برقرار شوند.

کاربرد های متداول شامل موارد زیر می شوند:

  • سرگرمی های خانگی
  • کنترل: اتوماسیون خانگی مانند  QIVICON
  •  روشنایی هوشمند
  •  کنترل دمای پیشرفته
  •  کاربرد های ایمنی و امنیتی
  •  فیلم و موسیقی
  • حسگر شبکه بی سیم
  • کنترل صنعتی
  • تشخیص جاسازی شده
  • جمع آوری داده های پزشکی
  • هشدار دود و ورود افرد غریبه
  • اتوماسیون ساختمان

 

شبیه سازی شبکه های ZigBee

از شبیه ساز هایی مانند NS2 ، OPNET و  NetSim برای شبیه سازی شبکه های  ZigBee می توان استفاده کرد. این شبیه ساز های شبکه ای دارای کتابخانه های Open Source به زبان C یا C++ هستند که کاربر می تواند آن ها را تغییر دهند. از این طریق کاربران می توانند درستی الگوریتم های جدید خود را قبل از این که به صورت سخت افزاری و در محیط واقعی  اجرایی شوند تشخیص دهند.

آخرین نوشته ها

خانه هوشمند
مزایای خانه هوشمند
سیستم هوشمند سرمایش و گرمایش

در صورت هرگونه سوال و انتقاد یا پیشنهاد با تماس بگیرید.

تماس با ما