پروتکل هوشمندسازی چیست؟ | معرفی انواع پروتکل های ارتباطی خانه هوشمند

درک تفاوت بین انواع پروتکل‌ هوشمند سازی، در هنگام انتخاب یک سامانه هوشمند سازی ساختمان ضروری است. هر پروتکل‌ هوشمند سازی، مزایا و معایب خودش رادارد. انواع پروتکل‌های هوشمندسازی ساختمان، توسط سازمان‌ها یا انجمن‌های مختلف توسعه داده شده است.  اعضای آن‌ها درباره جزییات آن توافق می‌کنند، آن‌هارا توصیف می‌کنند و حتی ممکن است نمونه‌های سخت‌افزاری برای نشان دادن آن‌ها بسازند.
برخی از پروتکل‌ های هوشمندسازی متن باز (Open Source) هستند و اجازه می دهند که دیگران از این پروتکل‌ها استفاده کنند. مانند بلوتوث، KNX و Z-Wave و پروتکل مدرن و پیشرفته لورا (LoRa). برخی از پروتکل‌ها نیز به طور خصوصی توسعه یافته‌اند. در این پروتکل‌ها، تنها یک تولیدکننده مجاز به استفاده از پروتکل است و دیگران باید ابتدا مجوز استفاده از آن مانند را کسب کنند.

مقایسه انواع پروتکل هوشمندسازی

برای مقایسه پروتکل های ارتباطی هوشمندسازی پارامترهای زیادی وجود دارند. مهمترین آن ها عبارتند از:

بستر ارتباطی

منظور از بستر در یک شبکه، مسیر جابجایی اطلاعات بین دستگاه های مختلف است. از منظر بستر ارتباطی می توان پروتکل های ارتباطی خانه هوشمند را به دو گروه کلی بی سیم و با سیم تقسیم کرد. هریک از انواع ارتباط بی سیم یا باسیم خود به زیر شاخه های متنوعی تقسیم می شوند. تفاوت پروتکل های با سیم در نوع سیم مورد استفاده آن ها است و تفاوت پروتکل های بی سیم، در باند فرکانسی مورد استفاده توسط آن ها است.

امنیت اطلاعات

امنیت اطلاعات را می توان به عنوان مهمترین عامل اثر گذار بر کیفیت یک پروتکل ارتباطی معرفی کرد. رسیدن درست اطلاعات به مقصد و غیر قابل درک بودن اطلاعات برای تجهیزات و افراد خارج از شبکه، از مهم ترین موضوعات امنیت اطلاعات در پروتکل های هوشمندسازی است. بخش عمده امنیت اطلاعات در هر پروتکل، از طریق رمزگذاری تامین می شود. بنابراین غیرقابل نفوذ بودن سیستم رمزگذاری و رمزگشایی از اهمیت بالایی برخوردار است.

پروتکل هوشمندسازی بی سیم و باسیم

در خانه‌های هوشمند به طور کلی از دو نوع سیستم هوشمندسازی استفاده می‌شود. این دو نوع سیستم هوشمندسازی، سیستم هوشمندسازی بی‌ سیم و سیستم هوشمند سازی با سیم هستند.

1- پروتکل ارتباطی با‌سیم

در دستگاه هایی که با پروتکل های ارتباطی با سیم کار می‌کند، جهت پیاده سازی خانه هوشمند، نیاز به کابل کشی و تابلو برق مخصوص به خود دارد و انتقال اطلاعات از طریق کابل صورت می‌گیرد. تفاوت پروتکل های سیمی عمدتا (و نه همیشه) در نوع کابل استفاده شده جهت انتقال اطلاعات بین دستگاه های هوشمند است. پروتکل های KNX ، ModBus  ، SBus و X10 از معروف‌ترین پروتکل های سیمی هستند. این نوع پروتکل برعکس پروتکل های بی سیم جهت هوشمند سازی امروزه منسوخ شده است.

2- پروتکل ارتباطی بی‌سیم

در دستگاه هایی که با پروتکل های ارتباطی وایرلس (بدون سیم) کار می‌کند، جهت پیاده سازی خانه هوشمند، نیازی به سیم‌کشی خاصی به غیر از سیم‌کشی معمول ساختمان ندارد. در این پروتکل ها انتقال اطلاعات از طریق هوا صورت می‌گیرد. به همین دلیل به آن‌ها پروتکل های بی‌سیم یا وایرلس گفته می‌شود. تفاوت پروتکل های بی‌سیم در فرکانس کاری آن‌ها می باشد. از معروف‌ترین پروتکل های وایرلس می‌توان به پروتکل Z-Wave ، Zigbee ، WiFi  و پروتکل پیشرفته لورا (LoRA) اشاره کرد.

معرفی پروتکل های استاندارد خانه هوشمند

پروتکل های هوشمند سازی مورد استفاده در دستگاه های خانه هوشمند امروزی عبارتند از:

1. Zigbee
2. Z-Wave
3. Insteon
4. X10
5. Bluetooth Low Energy (BLE)
6. Wi-Fi
7. C-Bus
8. Sidewalk
9. RF و NRF
10. KNX
11. LoRa

انواع پروتکل های هوشمند سازی ساختمان

1- پروتکل مادون قرمز  (Infrared (IR

پروتکل مادون قرمز یا IR، یکی از ساده ترین پروتکل های خانه هوشمند است که به طور معمول ارتباطات یک طرفه را ارائه می کند و بازخوردی ندارد. پروتکل Infrared (فروسرخ یا مادون قرمز) معمولا برای مکانیزم کنترل از راه دور به کار می رود.  امروزه بسیاری از تلویزیون ها، پخش کننده ها، گیرنده های دیجیتال و سایر تجهیزات صوتی و تصویری همچنان از این پروتکل  استفاده می کنند.

2- پروتکل KNX

پروتکل KNX یکی از پروتکل های شناخته شده و پرکاربرد خانه هوشمند است. این پروتکل متن باز ده ها سال است که در بازار قدمت دارد و یکی از محبوب ترین پروتکل های هوشمند سازی ساختمان است.

3- پروتکل Insteon

پروتکل Insteon پروتکل ارتباطی منحصر به‌ فردی است. Insteon دو سیستم هوشمند بی‌سیم و با سیم در خانه‌های هوشمند را با یکدیگر ترکیب می‌کند و یک شبکه توری دوگانه را به وجود می‌آورد. سازندگان این پروتکل امن این شبکه را به‌منظور رفع کاستی‌های پروتکل‌های بی‌سیم و با سیم طراحی کرده‌اند.

4- پروتکل X10

این پروتکل یکی از پروتکل های خانه هوشمند و از اولین فن ‌آوری ‌های کنترل خانگی از سال ۱۹۷۵ است. X10 از خطوط برق موجود برای کنترل چراغ‌ها، لوازم خانگی و در و پنجره‌ها استفاده می‌کند. از لحاظ فنی، X10 کمی عقب تر است و تاخیر بین عمل و واکنش به دلیل استفاده از سیگنال‌های RF قابل جبران است.

5- پروتکل C-Bus

C-BUS از یک کابل اختصاصی ولتاژ پایین یا یک شبکه بی‌سیم دو طرفه برای انتقال سیگنال‌ های کنترل و دستورها استفاده می‌کند. این امر اعتبار ارسال دستورات را بیشتر کرده و باعث می‌شود C-BUS نسبت به X10 برای ساختمان‌ های بزرگ و کارهای تجاری مناسب ‌تر باشد. C-BUS یک پروتکل خانه هوشمند قدرتمند و کاملاً یکپارچه است که می تواند سیستم نورپردازی، گرمایش و بسیاری دیگر از سیستم های الکتریکی و محصولات دیگر را کنترل کند.

6- پروتکل RF

سیستم RF یک سیستم اتوماسیون خانگی بی سیم است که امکاناتی از قبیل راحتی، ایمنی و مدیریت انرژی را در غالب یک مجموعه یکپارچه ارائه می کند. این پروتکل عرضه کننده راه حل های مناسب و انعطاف پذیر برای کنترل نور، کنترل درِ پارکینگ، سنسور هوشمند و کنترل گرمایش و سرمایش در ساختمان های مسکونی و دفاتر کوچک است. ویژگی هشدار در هنگام خطر، وقتی کسی خانه نیست باعث اطمینان خاطر می شود و ویژگی ارتباط بی سیم به دلیل عدم سیم کشی و ردو بدل نشدن دیتا و برق بین تجهیزات، باعث اطمینان از کاهش مصرف انرژی در خانه می شود.

7- پروتکل Wi-Fi

وای فای Wi-Fi یکی از مرسوم ترین پروتکل های خانه هوشمند است. وای فای یک پروتکل بی سیم سریع و قابل‌اطمینان با محدوده‌ی حدود ۲۵ متر. با ارائه پروتکل Wi-Fi، برای اتصال یک دستگاه به شبکه دیگر نیازی به سیم کشی نیست. بلکه کافیست تا به کمک یک دستگاه Access Point محدوده مورد نظر را تحت پوشش Wi-Fi قرار دهیم. 

8- پروتکل بلوتوث Bluetooth

بلوتوث، یک پروتکل بی سیم با برد کوتاه (حدود ۱۰ متر) است که اغلب در تلفن ها، هدفون و بلندگو ها استفاده می شود.

10- پروتکل زیگبی Zigbee

پروتکل Zigbee جزو پروتکل‌های هوشمند سازی بی‌ سیم است. این پروتکل از لحاظ کارکرد بسیار شبیه به پروتکل Z-Wave است. از این پروتکل هم می‌توان برای مصارف خانگی و هم در اماکن اداری هم استفاده کرد.

11- پروتکل لورا LoRa

موارد مهم در انتخاب پروتکل هوشمند سازی

اولین مسئله‌ای که شما باید در انتخاب پروتکل هوشمندسازی در نظر بگیرید این است که پروتکلی که شما از آن استفاده می‌کنید فقط می‌تواند با یک سری دستگاه‌های خاص با پروتکل مشابه کار کند. شاید این دستگاه‌ها و برندها، مورد پسند شما نباشند و کار با آن‌ها برای شما خیلی آسان و راحت نباشد.

موضوع دیگری که باید در نظر بگیرید که این است که پروتکل‌های هوشمندسازی، حوزه‌ای است که مدام در حال بروزرسانی است. بنابراین، شما باید سیستم هوشمندسازی خانه‌تان را با توجه به این که بتوان آن را در آینده بروزرسانی کرد، ارتقا دهید.

کدام یک از پروتکل های خانه هوشمند بهتر است؟

هر کدام از پروتکل های خانه هوشمند جذابیت و کاربرد خاص خود را دارند. اما اگر می خواهید همه پروتکل ها در کنار یکدیگر کار کنند و از مزایای آنها استفاده کنید، چه خواهید کرد؟