رد کردن لینک ها

اشتراک گذاری

پروتکل های ارتباطی خانه هوشمند را بهتر بشناسید

در این مقاله قصد داریم پروتکل های ارتباطی خانه هوشمند را معرفی کنیم. متاسفانه در زمینه پروتکل های ارتباطی خانه هوشمند اطلاع رسانی جامعی صورت نگرفته است.

در ادامه ابتدا یک تعریف جامع و کامل از پروتکل ارائه خواهیم داد و سپس به معرفی و مقایسه پروتکل های مختلف مورد استفاده در خانه هوشمند خواهیم پرداخت.

پروتکل چیست؟

به بیان ساده می توان گفت پروتکل زبان ارتباطی بین نودهای مختلف یک شبکه است. تجهیزات مورد استفاده در یک شبکه برای برقراری ارتباط با یکدیگر از اصول و استانداردهای خاصی تبعیت می کنند.

اغلب فعالیت های انجام شده در شبکه براساس تبادل اطلاعات بین تجهیزات مختلف شبکه استوار است. فارغ از اینکه تجهیزات با چه توپولوژی شبکه ای به هم متصل شده اند؛ جهت برقراری ارتباط بین دو نود در شبکه لازم است که آن ها زبان یکدیگر را بفهمند.

بنابراین پروتکل یعنی استاندارد برقراری ارتباط بین نودهای مختلف یک شبکه.

پروتکل های ارتباطی خانه هوشمند چه تفاوت هایی با هم دارند؟

تفاوت اصلی پروتکل های ارتباطی خانه هوشمند در استاندارد تعیین شده برای ارتباط آن ها است. یکی از موضوعات بسیار مهم در زمینه شبکه های انتقال اطلاعات، امنیت داده ها است.

جهت امنیت داده ها در ارتباط بین شبکه از رمزگذاری استفاده می شود. رمزگذاری همان زبان واحد بین نودهای شبکه است. در هریک از نودهای یک شبکه یک بخش رمز وجود دارد که وظیفه رمز کردن اطلاعات ارسالی و رمزگشایی اطلاعات دریافتی را بر عهده دارد.

برای رمزگذاری الگوریتم ها و استانداردهای مختلفی وجود دارد اما به عنوان مثالی ساده فرض کنید الگوریتم رمز کردن ما معکوس کردن کلمات باشد. در اینصورت واحد رمزگذار کلمه روشن را نشور و واحد رمزگشا کلمه نشور را به روشن تبدیل می کند

در مقایسه پروتکل های ارتباطی خانه هوشمند چه آیتم هایی مهم است؟

آیتم های زیادی در مقایسه پروتکل های ارتباطی مورد بررسی قرار می گیرند که مهمترین آن ها عبارتند از:

  • امنیت اطلاعات: از جمله مهمترین مسائل در زمینه ارسال اطلاعات بین نودهای مختلف شبکه، امنیت اطلاعات است.

بخش عمده امنیت اطلاعات از طریق رمزگذاری تامین می شود. بنابراین غیرقابل نفوذ بودن سیستم رمزگذاری و رمزگشایی از اهمیت بالایی برخوردار است.

  • بستر ارتباطی: منظور از بستر ارتباطی نحوه برقراری ارتباط بین نودهای مختلف شبکه 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 هاست و تفاوت ارتباط های بی سیم در فرکانس کاری آن هاست.

لازم به ذکر است که بستر ارتباطی بخشی از پروتکل به حساب می آید و نه کل پروتکل.

انواع پروتکل های ارتباطی خانه هوشمند کدامند؟

پروتکل های ارتباطی خانه هوشمند را می توان در دو گروه پروتکل های با سیم و پروتکل های بی سیم دسته بندی کرد.

در زمینه ارتباط بی سیم بسیاری از شرکت ها اقدام به توسعه پروتکل داخلی خود نموده اند. اما پروتکل های بین المللی Z-wave و Zig – bee مهمترین پروتکل های بی سیم بین المللی هستند.

پروتکل های ارتباط با سیم به دلیل نیاز به سخت افزار جانبی از تنوع کمتری برخوردارند. انواع پروتکل های باسیم مورد استفاده در خانه هوشمند عبارتند از: KNX، mode bus، S bus، X 10 .

البته پروتکل های ارتباطی دیگری نیز در هر گروه حضور دارند که به دلیل فراگیر نبودن از پرداختن به آن اجتناب می کنیم.

پروتکل های ارتباطی خانه هوشمند باسیم

پروتکل KNX

یک استاندارد بین المللی کنترل ساختمان است (ISO/IEC 14543) که با استفاده از تکنولوژي اطلاعات، تجهیزات مختلف از قبیل سنسور ها، عملگرها، کنترلرها و ترمینالها را به یکدیگر متصل می کند.

ویژگی ها:

  • این پروتکل امکان برقراری ارتباط محصولات تولیدی همه تامین کنندگان تجهیزات خانه هوشمند با یکدیگر را فراهم می کند.
  • کلید های پروتکل KNX در قوطی کلیدهای با استاندارد اروپایی و آمریکایی نصب می شوند.
  • امنیت شبکه تا حدی که برای عبور کابل شبکه از کنار کابل قدرت وجود دارد.
  • به دلیل استفاده از کابل شیلد دار در نصب تجهیزات نویز کمی به سیستم وارد می گردد.
  • امکان کنترل رطوبت، مصرف جریان الکتریکی، کلید روشنایی و سیستم سرمایشی گرمایشی و … .

پروتکل X-10

ویژگی اصلی پروتکل X-10 ارسال فرمان هاي کنترلی از طریق شبکه تغذیه برق شهر است. به این ترتیب نیاز به سیم کشی دوباره و یا دستکاري در وضعیت برق خانه مرتفع می گردد.

براي طراحی خانه هوشمند با این پروتکل، کافی است وسیله برقی خود را از طریق واسطه اي به پریز موجود در منزل متصل کنید. به این ترتیب قادر خواهید بود با فرستنده سازگار با این پروتکل، وسیله مورد نظر را با توجه به آی دی تنظیم شده آن کنترل کنید.

ویژگی ها:

  •  هزینه پایین براي توسعه کامل سیستم.
  •  قابلیت سازگاري و همکاري در میان محصولات تجاري.
  • ریموت هاي X-10 با تکنولوژی RF فعالیت می شوند.
  • حداکثر تعداد 256 دستگاه توسط پروتکل X-10 قابل کنترل است.
  • بر روی تلویزیون و رادیو نویز ایجاد می کند.
  • از سیستم هایی که موتور الکتریکی دارند نویز پذیر است.
  •  براي حذف نویز مجبور به استفاده از فیلتر هاي متعدد می باشد.

پروتکل مدباس

شبکه ModBus یک پروتکل ارتباطی است که کاربرد اولیه آن برای استفاده در PLC ها بود ولی بتدریج بعنوان یک استاندارد ارتباطی پذیرفته شد و بسیاری از سازندگان تجهیزات اتوماسیون آن را پشتیبانی کردند.

در حال حاضر Modbus بصورت یک استاندارد باز درآمده است که محصولات سازندگان مختلف به سهولت توسط این پروتکل با یکدیگر ارتباط برقرار می کنند.

ویژگی ها:

  • جهت کاربردهای صنعتی توسعه و گسترش یافته است
  • به صورت رایگان منتشر شده است
  • گسترش پذیری و نگهداری ساده ای دارد
  • اجازه انتقال بیت ها و بایت ها را بدون محدودیت خاصی به تولید کننده دستگاه می دهد

Modbus پروتکل جهت برقراری ارتباط بین تعداد زیادی (تا 247) دستگاه متصل به یک شبکه استفاده می شود، به عنوان مثال دما و رطوبت اندازه گیری شده توسط سنسورها از طریق این پروتکل توسط کنترل کننده مرکزی قرائت می شود.

پروتکل های خانه هوشمند بر بستر ارتباط بی سیم

همانطور که در ابتدای همین مقاله بیان کردیم در حوزه پروتکل های ارتباطی خانه هوشمند موارد مختلفی معرفی شده اند. همچنین با استفاده از بسترهای ارتباطی مختلف، تولیدکنندگان اقدام به توسعه پروتکل های مختلفی کرده اند.

در ادامه به معرفی مهمترین پروتکل های ارتباط بی سیم پرداخته شده است.

پروتکل  zigbee

استانداردي است که براي ارتباط بی سیم با فواصل کم استفاده می شود. پروتکلی دو سویه است که با مصرف انرژي کم و هزینه پایین بین دستگاه هاي الکتریکی ارتباط برقرار می کند.

به کمک این تکنولوژي کنترل تمامی قسمت هاي منزل مانند: تنظیم درجه حرارت، میزان رطوبت ، کنترل نور و… می تواند انجام شود.

ویژگی ها:

  • استانداردي بر پایه IEEE 802.15.4 است.
  • فرکانس کاری آن در محدوده 2.4 گیگا هرتز و و سرعت انتقال آن 250 کیلو بیت بر ثانیه می باشد.
  •  پشتیبانی از بیش از 65635 وسیله در هر شبکه.
  • انتقال داده ي قابل اطمینان به خاطر شبکه بندي ترکیبی خود ساخته و محکم.
  • این پروتکل در شبکه های شخصی (PAN) و کوچک و قدرت پایین مورد استفاده قرار میگیرد.
  •  پروتکل zigbee با پسوردهای 128 بیتی رمز گذاری می شود که با شبکه های درختی و ستاره ای و مش پشتیبانی می شوند.

 

پروتکل Z-Wave

زد ویو یک پروتکل ارتباطی بی سیم است که در درجه اول برای اتوماسیون ساختمان استفاده می شود. این پروتکل برای کنترل محل های مسکونی و مغازه ها و به منظور ارائه یک روش ساده و قابل اعتماد برای کنترل مواردی چون روشنایی، سیستم امنیتی، سینمای خانگی، پنجره های اتوماتیک و … استفاده می شود.

مانند دیگر سیستم های کنترلی موجود در بازار اتوماسیون ساختمان،  زد ویو نیز می تواند از طریق اینترنت و به وسیله یک gateway  یا یک دستگاه کنترل کننده مرکزی کنترل شود.

ویژگی ها:

  • پروتکل Z-Wave به صورت بی سیم کار می کند و برای استفاده از آن به هیچ گونه تغییری در سیم کشی ساختمان خود احتیاجی ندارید.
  • افزایش محدوده دسترسی مستقیم تا 150 متر.
  • استاندارد های جدید برای به روز رسانی سیستم.
  • اندازه سخت افزاری کوچک که آنرا براي مجتمع شدن با دیگر وسایل مناسب می کند.
  • به دلیل عملکرد این پروتکل بر روي فرکانسی خاص با سایر وسایل بیسیم تداخل ندارد.

پروتکل GW-bus

شرکت طراحان فناوری گلدوِر توس با بهره گیری از دانش تیم فنی خود اقدام به توسعه پروتکل ارتباطی خانه هوشمند GW-bus بر بستر ارتباط RF نموده است.

این پروتکل جهت برقراری ارتباط بین تجهیزات مختلف خانه هوشمند از فرکانس 434 مگاهرتز رادیویی استفاده می کند. اطلاعات مبادله شده بین نودهای مختلف شبکه رمزگذاری می شوند. این امر سبب اطمینان خاطر بیشتر در زمینه امنیت ارتباط می شود.

ویژگی ها:

  • برای استفاده از تجهیزات خانه هوشمند گلدوِر به هیچ گونه تغییری در سیم کشی ساختمان خود احتیاجی ندارید.
  • محدوده دسترسی مستقیم نودها تا 150 متر.
  • اندازه سخت افزار کوچک که سبب کوچک بودن تجهیزات نهایی می شود.
  • اخذ استاندارد بین المللی IEC در زمینه عدم تداخل امواج ارسالی و دریافتی تجهیزات خانه هوشمند با سایر دستگاه ها.

علاوه بر موارد یاد شده پروتکل های ارتباطی دیگری نیز وجود دارند که به دلیل پرهیز از اطاله کلام از پرداختن به آن اجتناب می کنیم.

کاربرد پروتکل های ارتباطیی خانه هوشمند

هریک از پروتکل های ارتباطی خانه هوشمند نامبرده شده در این مقاله کاربرد گسترده و قابلیت های متنوعی دارند. اما به صورت کلی پروتکل های KNX و S-BUS برای محیط های صنعتی و مکان های با گستردگی زیاد مانند بیمارستان ها، هتل ها و … مناسب تر است.

اگرچه از این پروتکل ها می توان در خانه هوشمند نیز استفاده کرد اما هزینه استفاده از این پروتکل ها بالاست.

در سوی دیگر پروتکل های بی سیم هزینه اولیه کمی دارند اما برای مکان های با گستردگی بالا مناسب نیستند.

 

بازگشت به بالای صفحه