Z-Wave یا ZigBee کدام یک برای خانه هوشمند شما بهتر است ؟

پروتکل Z-Wave یا ZigBee. اگر شما به دنبال ایجاد یک شبکه از دستگاه های خانه هوشمند هستید، احتمالا از پروتکل Z-Wave یا ZigBee شنیده اید. آنها پروتکل های بیسیم خانه هوشمند هستند که در طراحی اتوماسیون یک خانه هوشمند مورد استفاده قرار می گیرند. برخی از ویژگی های این پروتکل های خانه هوشمند عبارتست از مصرف پایین انرژی، قابلیت اطمینان بالا که برای برنامه های کاربردی خانه هوشمند ضروری هستند، به اشتراک می گذارند.

با این حال این دو پروتکل برخی تفاوت هایی دارند که ما آنها را برای شما توضیخ خواهیم داد. امیدواریم بتوانیم به شما کمک کنیم تا بتوانید یک خانه هوشمند مناسب را برای خودتان انتخاب نمایید.

Z-Wave یا ZigBee کدام یک برای خانه هوشمند شما بهتر است ؟

تنظیمات شبکه

اکثر مردم با شبکه WiFi آشنا هستند. یک شبکه WiFi به طور معمول به عنوان یک شبکه Star شناخته می شود. در یک شبکه Star یک دستگاه می تواند به صورت مستقیم با کنترلر مرکزی (Modem/Access Point) ارتباط برقرار نماید. اگر این دستگاه را از محدوده برد کنترلر مرکزی خارج کنیم، این دستگاه دیگر بخشی از شبکه ما نخواهد بود. پس نتیجه می گیریم در شبکه WiFi ما محدودیت برد را داریم.

هر دو پروتکل Z-Wave یا ZigBee یک شبکه Mesh را ایجاد می نمایند. در شبکه Mesh همانند شبکه WiFi ما یک کنترلر مرکزی داریم که سیگنال ها را برای دستگاه های درون شبکه ارسال می نماید. با اینحال در این شبکه دستگاه ها نیازی به ارتباط مستقیم با کنترلر مرکزی ندارند. در شبکه Mesh هر دستگاهی (دستگاه هایی که منبع تغذیه آنها برق باشد و نه باطری) می تواند به عنوان یک تکرار کننده (Repeater) عمل کند و سیگنال ها را تقویت کرده و برای دستگاه بعدی ارسال نماید. این کار باعث می شود تا شبکه خانه هوشمند فاصله های بیشتری را پوشش دهد و حتی بتواند در پشت موانعی همچون دیوار عمل نماید.

در یک شبکه Z-Wave شما می توانید تا 4 تکرار کننده را مورد استفاده قرار دهید. (مانند شکل زیر)

توپولوژی شبکه Z-Wave

اما در شبکه Zigbee این محدودیت وجود ندارد و می توان به تعداد خاصی تکرار کننده استفاده نمود.

در یک شبکه Z-Wave شما می توانید تا 232 دستگاه را به شبکه خانه هوشمند خود متصل نمایید. اما در یک شبکه ZigBee از لحاظ نظری شما می توانید تا 65000 دستگاه را به شبکه خانه هوشمند خود متصل نمایید. اما باید به این نکته توجه نمایید که از لحاظ پهنای باند در خانه هوشمند به مشکل بر نخورید.

 

Z-Wave و ZigBee چه میزان انرژی استفاده می نمایند؟

در هر دو پروتکل Z-Wave یا ZigBee مصرف انرژی بسیار پایین می باشد. این مصرف انرژی بسیار پایین تر از شبکه WiFi می باشد. این یک مزیت بسیار عمده محسوب می شود که این دو پروتکل را برای خانه هوشمند خود انتخاب نماییم. در یک خانه هوشمند معمولا دستگاه هایی وجود دارند که سخت افزار قوی ندارند و با باطری کار می کنند. مانند سنسور رطوبت، سنسور درب و پنجره و یا سنسور دما.

در شبکه خانه هوشمند Z-Wave و ZigBee یک دستگاه با منبع تغذیه باطری می تواند تا چند سال کار کند (بعلت مصرف پایین انرژی). این بعلت این است که دستگاه می تواند تا زمان عکس العمل، ارتباط خود را با کنترلر مرکزی قطع کند. به عنوان مثال یک سنسور تشخیص حرکت تا زمانی که یک حرکت را تشخیص نداده می تواند ارتباط خود را با کنترلر مرکزی قطع کرده و در مصرف انرژی باطری خود صرفه جویی نماید. بمحض تشخیص حرکت، این سنسور به سرعت ارتباط خود را با کنترلر مرکزی خانه هوشمند برقرار می نماید.

اما در یک شبکه WiFi ارتباط بین دستگاه و کنترلر مرکزی همیشه می بایست برقرار باشد. این باعث بالا رفتن مصرف انرژی می شود.

یک دستگاه خانه هوشمند در پروتکل Z-Wave یا ZigBee که با باطری کار می کند نمی تواند به عنوان یک تکرار کننده سیگنال عمل نماید. چون هم از نظر سخت افزار ضعیف تر برخوردار است و هم اینکه انرژی باطری آن سریع به پایان می رسد. اما دستگاه هایی که با برق کار می کنند می توانند تکرار کننده های خوبی در شبکه خانه هوشمند باشند.

 

قابلیت همکاری در خانه هوشمند

هیچ شخصی دوست ندارد در خانه هوشمند خود با سختی از چندین برند مختلف با پروتکل های مختلف استفاده نماید. محصولات خانه هوشمند قرار است زندگی شما راساده تر نماید و نه پیچیده تر. در خانه هوشمند شما، دستگاه ها باید بتوانند براحتی با یکدیگر ارتباط برقرار کنند. اگر یک محصول جدید برای خانه هوشمند خود خریداری می نمایید باید بتوانید براحتی آن را در سیستم اتوماسیون خانگی خود نصب نمایید. علاوه بر این زمانی که دستگاه های جدید تر خانه هوشمند وارد بازار می شوند باید اطمینانی وجود داشته باشد که محصولات قدیمی خانه هوشمند شما با آنها کار کنند.

 

قابلیت همکاری با Z-Wave

Z-Wave یک تکنولوژی اختصاصی است. این بدان معناست که این پروتکل خانه هوشمند توسط یک سازمان خصوصی اداره و نگهداری می شود. Sigma مالک پروتکل خانه هوشمند Z-Wave بوده و تمامی مجوزهای ساخت دستگاه های خانه هوشمند بر پایه این پروتکل را صادر می نماید. همچنین Z-Wave Alliance بر تمامی گواهینمامه های Z-Wave صادر شده در دنیا نظارت می نماید.

بزرگترین نقطه مثبت برای Z-Wave قابلیت همکاری آن است. اتحاد Z-Wave این اطمینان را حاصل می کند که هر وسیله (دستگاه) Z-Wave بر مرجموعه ای از استانداردها مطابق است. هر دستگاه خانه هوشمند که دارای گواهینامه Z-Wave است می تواند براحتی با هر کنترلر مرکزی خانه هوشمند با پروتکل Z-Wave کار کند. بیش از 600 تولید کننده در جهان مجموعا بیش از 2100 محصول با گواهینامه Z-Wave را تولید می کنند.

در زمان خرید محصول خانه هوشمند خود به درج لوگو Z-Wave بر روی محصول دقت نمایید.

اتحاد Z-Wave

سازگاری با ZigBee

پروتکل ZigBee توسط ZigBee Alliance پشتیبانی می شود. ZigBee Alliance مجموعه ای از اتحاد چند شرکت است که از توسعه این پروتکل پشتیبانی می کنند و استفاده از آن را افزایش می دهند. یکی از دلایلی که باعث رشد کم این پروتکل شده، سردرگمی شرکت های تولید کننده در برنامه صدور گواهی نامه ZigBee است. در واقع برای صدور گواهی نامه ZigBee دو سطح وجود دارد. یکی سخت افزاری و یکی هم نرم افزاری.

در واقع ممکن است یک شرکت تولید کننده محصولات خانه هوشمند برای محصول خود گواهینامه سخت افزاری ZigBee را دریافت کند اما نتواند برای بخش نرم افزار خود گواهینامه ZigBee را دریافت نماید. این تولید کننده می تواند از لوگو ZigBee بر روی جعبه محصولات خود استفاده نماید اما ممکن است این محصول با یک محصول دیگر خانه هوشمند با پروتکل ZigBee ارتباط برقرار نکند. با توجه به روند صدور این گواهینامه، باعث شهرت بد این پروتکل شده است.

برای اطمینان از اینکه محصولات ZigBee قابلیت کار کردن با دیگر محصولات خانه هوشمند با این پروتکل را دارد، باید مطمئن شوید این محصول از گواهینامه ZigBee Home Automation استفاده می نماید.

اتحاد Zigbee

محدوده سیگنال در خانه هوشمند

یک خانه هوشمند امروزی شامل تمام خانه و حیاط و پارکینگ می شود. یک پروتکل بیسیم عالی خانه هوشمند باید بتواند تمام گوشه کنار یک خانه هوشمند را تحت پوشش قرار دهد. ما نمی توانیم بگوییم که محدوده موثر سیگنال در خانه شما به چه میزان است. زیرا محدوده واقعی در یک خانه هوشمند بستگی به عوامل بسیاری دارد.

اما آنچه ما می توانیم بگوییم این است که هر چه سطح مقدار سیگنال بالاتر باشد محدوده کمتری را می تواند پوشش دهد. پروتکل ZigBee در باند فرکانسی 2.4 گیگا هرتز و پروتکل Z-Wave در باند فرکانسی 908 مگاهرتز کار می کنند. گرچه پروتکل ZigBee می تواند اطلاعات بیشتری را ارسال کند اما محدوده (برد) سیگنال آن کاهش می یابد. محدوده (برد) پایین زمانی که موانع نیز وجود دارد (مانند دیوار) حتی بیشتر نیز کاهش می یابد. یک سیگنال با فرکانس بالا از طریق موانع مختلفی مانند دیوار کمتر از از یک سیگنال با فرکانس پایین حرکت می کند.

یک سیگنال Z-Wave بین دو تا دستگاه خانه هوشمند در یک محیط باز و بدون مانع می تواند تا 330 فوت (حدود 100 متر) حرکت کند. اما این را در نظر بگیرید این فاصله در درون خانه هوشمند و با توجه به موانع می تواند بسیار کمتر از این باشد. زیرا دیوارها و دیگر وسایل الکترونیکی می توانند بر روی قدرت یک سیگنال تاثیر بگذارند و آن را ضعیف کند.

تمامی تولید کنندگان محصولات خانه هوشمند با پروتکل بیسیم، محدوده (برد) دستگاه خود را بر روی جعبه و یا بروشور آن درج می کنند.

اما یک سیگنال با پروتکل ZigBee بین دو تا دستگاه خانه هوشمند در یک محیط باز و بدون مانع فقط می تواند تا 40 فوت (حدود 12 متر) حرکت کند.

 

آیا سیگنال وایرلس قابل اطمینان است؟

یک محصول هوشمند باید قابل اطمینان باشد. کنترل قفل درب و یا سیستم امنیتی خانه هوشمند نیاز به یک اتصال بسیار دقیق و قابل اعتماد دارد. دستگاه های خانه هوشمند می بایست زندگی ما را ساده تر و امن تر سازند. هنگامی که یک دستور را در خانه هوشمند ارسال می کنید انتظار دارید آن فرمان توسط دستگاه مورد نظر دریافت و اجرا گردد. هنگامی که یک دستگاه بدرستی کار نمی کند و یا بطور کامل از کار افتاده است باعث نامیدی شما می شود. در یک سناریو خانه هوشمند بدترین حالت ممکن این می باشد که این اتفاق بیافتد و خانه هوشمند شما در خطر قرار بگیرد.

 

پروتکل Z-Wave بسیار قابل اعتماد است.

پروتکل Z-Wave در باند فرکانسی 908 مگاهرتز عمل می کند. در این باند فرکانسی سیگنال ها از جنب و جوش کمتری برخوردار هستند و باعث ایجاد تداخل بر روی یکدیگر نمی شوند. این باعث می شود که سیگنالها از دست نروند و یا غیر قابل اعتماد بشوند. پروتکل ZigBee در باند فرکانسی 2.4 گیگا هرتز کار می کند. در این باند سیگنال ها از جنب و جوش زیادی برخوردار بوده و با تداخل بر روی یکدیگر باعث از دست رفتن و غیرقابل اطمینان شدن هم می شوند.

با توجه به وسعت محدوده شبکه خانه هوشمند با پروتکل Z-Wave نسبت به پروتکل ZigBee شما از مشکلات مربوط به دامنه کمتری برخوردار می شوید. در نتیجه تمایل به شبکه خانه هوشمند با پروتکل Z-Wave نسبت به پروتکل ZigBee بسیار بیشتر می باشد. اما این بدان معنا نیست که شبکه خانه هوشمند با پروتکل ZigBee غیر قابل اعتماد است. فقط اینکه در شبکه خانه هوشمند با پروتکل ZigBee در بحث محدوده (برد) مشکلات بیشتر است.

 

آیا خانه هوشمند من امن خواهد بود؟

اتوماسیون خانگی شامل سنسورهای درب و پنجره، قفل درب و نظارت تصویری از خانه هوشمند ما است. امنیت اطلاعات در شبکه خانه هوشمند همچنان مهم است. هر دو پروتکل خانه هوشمند Z-Wave و ZigBee از استاندارد رمزنگاری AES 128 استفاده می کنند. این همان رمزگذاری است که دولت ها و بانک ها برای سیستم امنیتی خود استفاده می نمایند. هیچ شخصی دوست ندارد سیگنال های خانه هوشمند اش توسط یک هکر هک شود. ما نمی توانیم بگوییم یک شبکه خانه هوشمند بیسیم 100 درصد قابل اعتماد است. چون یک سیگنال می تواند قابلیت آسیب پذیری را داشته باشد.

در ابتدای ورود Z-Wave به بازار، این پروتکل از شهرت خوبی در رابطه با امنیت در بین تولید کنندگان برخوردار نبوده است. حفره های امنیتی وجود داشت که ناشی از خطاهای پیاده سازی شرکت ها بود و نه از پروتکل Z-Wave. با اینکه این پروتکل از استاندارد رمزگذاری استفاده می نمود باز هم شرکت های تولید کننده محصولات خانه هوشمند تمایلی به استفاده از آن نداشتند.

در حال حاضر Z-Wave Alliance برای صدور گواهینامه Z-Wave از سخت گیری زیاد استفاده می کند. علاوه بر این اتحادیه Z-Wave به اجرای چارچوب امنیتی 2 (S2) برای صدور گواهینامه Z-Wave تاکید می کند. S2 آخرین بروزرسانی امنیتی است که موجب جلوگیری از آسیب رساندن به یک شبکه خانه هوشمند Z-Wave می شود. این باعث می شود تا دستگاه های Z-Wave از حملات DDOS در امان بمانند. جزئیات نحوه انجام اینکار فراتر از محدوده این مقاله است. اگر علاقه مند به یادگیری بیشتر هستید می توانید در اینجا مصاحبه با رئیس Sigma Design را مطالعه نمایید.

 

و اما در پایان نظر نویسنده در رابطه با انتخاب بین Z-Wave و ZigBee چیست؟

اگر من مجبور بودم بین پروتکل Z-Wave یا ZigBee یکی را برای خانه هوشمند خود انتخاب نمایم، من Z-Wave را انتخاب می کردم. من معتقدم برای یک اتوماسیون خانگی خانه هوشمند یک شبکه Z-Wave بسیار قابل اعتمادتر است. در شبکه Z-Wave دستگاه ها براحتی با هم کار می نمایند و به کنترلر مرکزی خانه هوشمند متصل می شوند. تداخل سیگنال کمتری و اطمینان بسیار بیشتری در این شبکه خانه هوشمند وجود دارد.

آیا هنوز مطمئن نیستید که کدام پروتکل را برای خانه هوشمند خود انتخاب نمایید ؟

خبر خوب این است که دیگر مجبور نیستید یک پروتکل را برای خانه هوشمند خود انتخاب نمایید. در حال حاضر فعالان بخش خانه هوشمند در دنیا (اکثر برندهای معتبر) محصولات خود را با قابلیت کارکرد با هر دو پروتکل Z-Wave و ZigBee تولید می کنند. شرکت هایی همچون Zipato و یا Fibaro تولید کنندگان محصولات خانه هوشمند با هر دو پروتکل خانه هوشمند می باشند.

آیا می خواهید شروع به ساختن یک خانه هوشمند با پروتکل Z-Wave نمایید ؟ ما پیشنهاد می کنیم انتخاب اول خود را از کنترلر مرکزی خانه هوشمند شروع کنید و با توجه به نیازهای خود سنسورها، ماژول ها و دستگاه های دیگر را به سبد خرید خود اضافه نمایید.