Okosotthon protokollok áttekintése

Minden okosotthon eszköz rendelkezik valamilyen vezetékes vagy vezeték nélküli kommunikációs módszerrel avagy protokollal, amely lehetővé teszi távoli vezérlésüket és integrálásukat okosotthon központokkal.

Ahhoz, hogy távolról vezérelhessük vagy egy okosotthon központhoz kapcsolhassuk az okos eszközöket, azoknak valamilyen kommunikációs protokollt vagy módszert kell támogatniuk. Az eszközök vagy az interneten át egy felhős megoldáshoz kapcsolódnak, vagy helyben egy átjáróval vagy egy központi egységgel kommunikálnak.

A kommunikációs protokol teszi lehetővé azt is, hogy a felhasználó mobiltelefonról, táblagépről vagy PC-ről, egy alkalmazáson vagy egy webböngészőn keresztül az eszközt vezérelje vagy beállítsa.

A leggyakoribb okos kommunikációs protokollok:

Az Ethernet avagy LAN vezetékes kapcsolatot jelent, és az ilyen okosotthon eszközök stabil, zavartalan összeköttetést élveznek a helyi hálózattal. Az IP-alapú stabil, vezetékes kommunikációt komolyabb létesítmények automatizációjához is elterjedten használják.

A Wi-Fi vezeték nélküli kapcsolatok jellemzően 2.4 GHz-es Wi-Fi protokollokat támogatnak, főként az IEEE 802.11/b, IEEE 802.11/g és IEEE 802.11/n szabványokat. A legtöbb okoseszköz nem támogatja az 5 GHz-es Wi-Fi csatornákat, mivel azok nagy sávszélességet, de kis lefedettséget biztosítanak, ami nem ideális az okosotthon eszközökhöz.

Az utóbbi időben azonban néhány prémium márka már gyárt Wi-Fi 6 szabvánnyal kompatibilis eszközöket is, különösen kamerákat és vezérlőpaneleket.

Sok belépő szintű eszköz manapság a Wi-Fi-t használja elsődleges vezérlési protokollként. Előnyük, hogy nincs szükség központi egységre (hub vagy gateway), mivel az eszközök közvetlenül a helyi Wi-Fi routerhez kapcsolódnak. Egyszerűen és olcsón telepíthetők, mivel nincs központi egységnek költsége. A legtöbb Wi-Fi okoseszköz platformhoz kötött, vagyis csak egy felhőszolgáltatással és egy gyári alkalmazással működik.

A Wi-Fi-hez hasonlóan a Zigbee is 2.4 GHz frekvencián működik, azonban ez egy okosotthon-specifikus adatátviteli protokoll, amely alacsony sávszélességre és energiafogyasztásra van optimalizálva. Ezért ideális akkumulátorral működő eszközökhöz, például érzékelőkhöz.

A Zigbee protokoll támogatja a mesh hálózatot is, vagyis a 230V-os hálózatra kötött eszközök (fázis + nulla bekötéssel) Zigbee jelerősítőként működnek, továbbítva a jelet a Zigbee átjárótól távolabbi eszközök felé.

Nagyobb rendszerekhez (több mint 50 eszköz esetén) már inkább ajánlott Zigbee eszközök használata a Wi-Fi helyett, hogy ne terheljük túl a nnagy számú eszközzel a Wi-Fi routert.

A Zigbee eszközök egy dedikált Zigbee átjáróhoz vagy hubhoz kapcsolódnak, így saját hálózatot alkotnak, és csak az átjáró kapcsolódik Wi-Fi-n vagy Etherneten keresztül az internethez. A Zigbee átjárók (vagy hubok) platformhoz kötöttek, azaz csak egy gyári alkalmazással/platformmal működnek.

A Zigbee eszközök Zigbee USB koordinátorra vagy routerre is csatlakoztathatók (egyes gyártók Zigbee USB antennának nevezik ezeket), amely egy helyi központhoz (PC vagy Raspberry Pi) USB-A portjába van csatlakoztatva, és jellemzően nyílt forráskódú okosotthon rendszereket futtatnak, mint pl. Home Assistant, OpenHAB vagy Domoticz.

Bár sok Zigbee 3.0 eszköz több platformmal is kompatibilis, nem minden Zigbee 3.0 eszköz párosítható minden Zigbee átjáróval. Azt is fontos tudni, hogy a Tuya Zigbee protokoll egy Tuya-specifikus megoldás, így a Tuya eszközök például általában nem kompatibilisek az eWeLink Zigbee átjárókkal.

A Thread az egyik legújabb okosotthon protokoll, melyet a piacvezető cégek konzorciuma együtt fejlesztett ki, és melyben a Zigbee és Wi-Fi protokollok előnyös tulajdonságait egyesítették. Célja, hogy stabil, biztonságos, gyors és energiatakarékos kapcsolatot biztosítson az eszközök között, és egyben gyártófüggetlen kommunikációs megoldást biztosítson a Matter okosotthon szabványhoz kapcsolódóan.

A Thead is mesh hálózatot használ és épít, a Thread eszközök képesek önszerveződő, úgynevezett mesh hálózatot létrehozni. Ez azt jelenti, hogy az eszközök egymás között továbbítják a jeleket, így nagyobb lefedettséget és megbízhatóságot biztosítanak. Beépített titkosítással és hitelesítéssel védi az adatokat a hálózaton belül.

A Thread kommunikációs protokollhoz is szükség van egy vezérlő platformra és egy hub-ra, a Thread eszközök azonban már nem gyártói platformhoz kötöttek, hiszen a legtöbb Matter kompatibilis okosotthon rendszer kínál Thread hub-okat, így ezek az eszközök széles körű platform-kompatibilitással rendelkeznek, és használhatóak akár az Apple HomeKit, a Google Home, a SmartThings vagy más Matter-kompatibilis rendszerrel is.

A Z-Wave protokoll szintén egy okosotthon-specifikus vezeték nélküli protokoll, amely Európában 868.42 MHz frekvencián működik. Az alacsonyabb frekvenciának köszönhetően nagyobb hatótávolságot és jobb falakon való áthatolást biztosít, mint a Wi-Fi vagy Zigbee.

A Z-Wave is támogatja a mesh hálózati struktúrát. Emellett ez a protokoll a legmagasabb kompatibilitási szabványt képviseli, tehát a legtöbb Z-Wave eszköz kompatibilis egymással.

A Z-Wave eszközök is egy központi egységhez (Z-Wave gateway vagy hub) csatlakoznak.

A Z-Wave Long Range (Z-Wave LR) a Z-Wave protokoll továbbfejlesztett változata, amely jelentősen megnövelt hatótávolságot és eszközkapacitást kínál. A hagyományos Z-Wave hálózatok kb. 100 méteres hatótávolsággal működnek, míg a Z-Wave LR több kilométeres nyílt téri hatótávolságot és több mint 4000 eszköz kezelését teszi lehetővé egy hálózatban.

Fontos különbség, hogy a Z-Wave LR nem mesh, hanem pont-pont kommunikációt használ, egyszerűbb topológiával és megbízhatóbb adattovábbítással nagyobb rendszerek esetén.

Az említett okosotthon protokollokon felül más vezeték nélküli kommunikációs protokollokat is hazsnálnak az eszközök: főként párosításra, helyi távirányításra vagy adatátvitelre. Ezek a helyi protokollok például:

A Bluetooth protokollt gyakran használják az okoseszközök Wi-Fi hálózattal való prosítására (pl. a gyári mobilalkalmazás segítségével), valamint adatátvitelre is a vezeték nélküli érzékelők esetén. Egyes eszközöknél a távirányítás is Bluetooth-on keresztül történik.

Megjegyzés: Vannak olyan márkák, amelyek nemcsak érzékelőkhöz használják a Bluetooth-ot, hanem minden eszközüket ezen a protokollon keresztül vezérlik. Ez ugyan alacsony energiafelhasználást biztosít, de szükséges hozzájuk egy helyi Bluetooth gateway a távolról való vezérléshez és integrációhoz is.

Az eWeLink-Remote egy Bluetooth Low Energy alapú, saját fejlesztésű protokoll, amelyet az eWeLink fejlesztett ki az okosotthon rendszerekhez. Lehetővé teszi az eszközök vezérlését és párosítását Wi-Fi vagy internet nélkül.

Az RF433 egy 433 MHz-es frekvencián működő kommunikációs technológia, amelyet helyi távirányítókhoz vagy érzékelőkhöz használnak, hogy információt vagy riasztási jelet küldjenek egy RF vevőnek. Az RF433 érzékelők általában egy gateway-hez csatlakoznak, míg az RF433 távirányítók közvetlenül is kapcsolódhatnak relékhez vagy RF433 vevővel ellátott fali kapcsolókhoz. Megjegyzés: az RF433 technológiát egyre inkább felváltja a Bluetooth, mivel az stabilabb és nagyobb hatótávolságot biztosít.

Egyes márkák a 2.4 GHz rádiófrekvenciát is alkalmazzák más eszközök távirányításához. Az RF433-hoz hasonlóan ezek a megoldások is jellemzően saját fejlesztésűek, és csak adott platformmal kompatibilisek.