Kes on kunagi proovinud meeleheitlikult keset metsa või kiirteel netis surfata, teab, kui oluline on stabiilse raadioühenduse olemasolu. Sama kehtib ka nutikodu seadmete kohta, mis peaksid suutma omavahel suhelda ilma majas segamata. Sest nagu nutitelefonid, suhtlevad raadiopõhised nutikodu süsteemid elektromagnetlainete abil.
Raadiostandardid nagu ZigBee, Z-Wave, WLAN või EnOcean põhinevad üldiselt raadio ja mikrolainete modulatsioonil, mis kuuluvad elektromagnetilise spektri madalsageduslikku ossa. Lainet muudetakse nii, et see suudab transportida teavet (pildid, keel, muusika, tekst). Saksamaal määrab Föderaalne Võrguagentuur raadioliikluse jaoks sagedusi. Paljud nutika koduraadio valdkonna protokollid kasutavad kas nn ISM-i sagedusala (Industrial, Scientific and Medical Band) vahemikus 2,4–2,5 GHz või SRD sagedusala (Short Range Device) vahemikus 863–870 MHz.
Nutika kodu traadita ühenduse standardid jäävad raadiolainete ja infrapuna vahele.
Foto: DASHAUSEt nutikodu seadmeid nutitelefoni või tahvelarvutiga juhtida, tuleb nutikodu raadiosagedus teisendada WLAN-signaaliks. Seetõttu on enamiku targa kodu süsteemide jaoks vajalik raadiosild (ka lüüs või juhtimiskeskus). See on ühendatud kodus WLAN-ruuteriga.
Mille poolest erinevad ZigBee, Z-Wave, WLAN ja Co.?
Traadita ühendused peaksid edastama andmeid turvaliselt, kiiresti ja häireteta. Nõuded aga muutuvad olenevalt kasutusalast. Näiteks videokonverentsisüsteemidega peavad nad transportima tohutuid andmemahtusid. Targa kodu temperatuuri- või liikumisandurid aga saadavad vaid väikseid andmepakette. Siin peaks juhtmevaba standard toimima eelkõige säästlikult, et akud kestaks võimalikult kaua.
Ribalaius
Raadiostandard kasutab teatud sagedusvahemikku. Ribalaius näitab kaugust ülemise ja alumise sageduse vahel selles vahemikus. Näiteks enamik traadita ruutereid kasutab sagedusvahemikku 2,4–2,4835 GHz. Ribalaius on sel juhul 83,5 MHz. Mida suurem on ribalaius, seda rohkem andmeid saab edastada.
kanalid
Häirete vältimiseks peab ühe ja järgmise kanali vahele jääma vahe. 2,4 GHz sagedusalas asuvate WLAN-võrkude jaoks on saadaval neli mittekattuvat kanalit kanali laiusega 20 MHz ja vahekaugusega 5 MHz.
Edastamise kiirus
Edastuskiirus on traadita Interneti jaoks väga oluline. Sel põhjusel on WLAN end tõestanud sülearvutite, personaalarvutite ja nutitelefonide traadita ühenduse standardina. Ruuter standardse Wifi 5-ga (802.11 ac) hallata kuni 1.300 Mbit/s. Sellest piisab, et saateid mugavalt voogesitada. Võrreldes on Z-Wave Smart Home traadita kodu standard kiirusega 9,6 Kbit/s. Sellest piisab käskude saatmiseks lülitite ja andurite vahel.
Videovestluste jaoks on vaja suurt edastuskiirust. WLAN sobib siin väga hästi raadiostandardiks.
Fotod: iStock / FilippoBacciVahemik
Tootjad määravad traadita ühenduse jaoks sageli kindlaks vahemiku vabas õhus. Suletud ruumides aga aeglustavad takistused elektromagnetlainete levikut. Eelkõige segavad raadioedastust kipsplaadist kergkonstruktsioonielemendid, teraselementidega seinad ja veetorud. WLAN-i teoreetiline ulatus on 300 meetrit, kuid praktikas langeb signaali tase juba mõne meetri pärast. Määrav on ka raadiosignaali sagedus: mida kõrgem, seda lühem leviala.
Turvastandard
Traadita edastus on andmete varguse suhtes eriti vastuvõtlik. Sel põhjusel on kõigil Smart Home'i traadita ühenduse standarditel turvaprotokoll, mis krüpteerib andmed. Sellegipoolest pole ükski traadita ühenduse standard häkkerite rünnakute eest 100 protsenti kaitstud. Lugege selle kohta meie artiklit: Kui turvaline on tark kodu?
Miks mitte kasutada WiFi-t kohe kõigi nutikate seadmete jaoks?
95 protsendil sakslastest on Interneti-ühendus, enamikul neist on WLAN-ruuter. Miks mitte kasutada WLAN-i targa kodu süsteemide standardina? Sellel on mitu põhjust:
Kõrge energiakulu
Võrreldes teiste traadita ühendustega on WLAN-il kõrge edastuskiirus. See tähendab ka seda, et WiFi-seadmed tarbivad palju energiat. See on eriti ebasoodne akutoitega seadmete puhul. Suur ribalaius ja suur kiirus pole väikeste andurite jaoks, mis edastavad ainult lühisõnumeid, vajalikud.
Kattuvad
Häired tekivad eriti kortermajades, kui 2,4 GHz sagedusvahemikku kasutavad liiga paljud naabruses asuvates WLAN-võrkudes olevad seadmed.
Piiratud ulatus
Ka teiste sama sagedusriba kasutavate seadmete signaalihäired vähendavad raadiolingi ulatust.
Mis vahe on avatud ja patenteeritud traadita ühenduse standarditel??
- Avatud raadiostandarditega, nagu ZigBee ja Bluetooth, on tehnoloogia kõigile tootjatele vabalt kättesaadav. Sageli töötavad mitu ettevõtet protokolle välja katusorganisatsioonis. Eeliseks on kõrge ühilduvus isegi erinevate targa kodu süsteemidega. Homee on hea näide täiesti avatud targa kodu süsteemist, millega saab ühendada kõik avatud raadiostandardeid kasutavad seadmed.
- Patenditud (suletud) raadiostandardite (nt Homematic IP) puhul töötab tootja välja oma protokolli. See tagab andmeedastuse ajal kõrgema turvalisuse. Nutika kodu seadmeid saab ühendada ainult sama tootja seadmetega. Sellest takistusest saab mööda minna sobiva ühilduvusega, kasutades "liimirakendusi", nagu IFTTT või Alexa rakendus.
- Avatud raadiostandardite puhul on protokolli kood avatud lähtekoodiga. See tähendab, et iga tootja võib muudatusi teha. Seetõttu ei pruugi sama raadiostandardiga seadmed omavahel ühilduda. Kuna aga paljud tootjad soovivad, et nende tooteid saaks dokkida võimalikult paljude erinevate süsteemidega, on ühilduvus tõenäoline.
Võrdluseks nutika kodu traadita ühenduse standardid
| Traadita Interneti-juurdepääs | 1.000-1.300 | 50 m | 2,4-2,48 GHz | kõrge | Juhtmeta | Belkin WeMo DLink Tado Google Home Netatmo ring |
| Bluetooth 5.0 | 1-3 Mbit/s | 10 m | 2.40-2.48 MHz | madal | Nutikad koduseadmed | |
| ZigBee | 250 kbit/s | 10-15 m | 2,4 GHz | madal | hoone- | Philipsi toon Ikea Tradfri Osram Xiaomi Samsung Homee Smart Home |
| Z-laine | 9,6-40 kbps | 30 m | 868 MHz | madal | hoone- | Fibaro Honeywell Neo Samsung SmartThings Homee Devolo Merten |
| Ookean | 125 kbit/s | 30 m | 868 MHz | väga madal | temperatuuri- | Siemens Mediola Homee Smart Home Somfy Wago |
| Kodune | 9,6 kbps | 20-30 m | 868-869,52 MHz | madal | Energia mana- | HomeMatic Max! Qivicon / magenta Innogy |
| DECTULE | 1,1 Mbit/s | 30-50 m | 1.89-1.90 MHz | madal | hoone- | Magenta nutikas kodu AVM Gigaset |
Raadiostandardid: eelised ja puudused lühidalt
1. Traadita Interneti-juurdepääs
Juba 1970. aastatel püüti kiireks andmeedastuseks leiutada raadiolinke. 1971. aastal ühendas ALOHAneti võrk Aloha raadioprotokolli kasutades seitse arvutit neljal erineval Hawaii saarel. IEEE 802 kasutatakse tänapäeval kõikjal.11 raadioprotokoll on eksisteerinud alates 1997. aastast. Kaks aastat hiljem loodi WiFi Alliance, mille eesmärk on WLAN-seadmete sertifitseerimine ja tehnoloogia edasiarendamine.
Ringi nutikas uksekell suhtleb Alexa seadmega WiFi kaudu.
Foto: Ringfunktsionaalsust
- Praegused WiFi-võrgud põhinevad IEEE-802 traadita ühenduse standarditel.11n ja 802.11ac (WiFi 4 ja WiFi 5).
- Teoreetilised edastuskiirused on 600 Mbit/s või 1500 Mbit/s. Praktikas on andmeedastuskiirus aga väiksem, kuna paljud ruuterid ei saa mitut andmevoogu paralleelselt vastu võtta.
- WLAN-ruuterid kasutavad 2,4 GHz sagedusriba nelja mittekattuva kanaliga, uuemad mudelid kasutavad ka 5 GHz sagedusriba 19 kanaliga.
eeliseid
- kindlasti
- kõrge edastuskiirus
puuduseks
- energiamahukas
- Sagedased häired kasutajate suure arvu tõttu, eriti sagedusalas 2,4 GHZ
- kõrge sageduse tõttu 5 GHz madalamas vahemikus
Rakendused
Vaatamata oma energianäljale on WLAN-raadiostandardil nutika kodu rajamisel suur roll:
- Smart Home Hubi ja ruuteri vahelises suhtluses
- seadmetele, nagu nutitelerid ja kaamerad, mis edastavad suuri andmemahtusid (videoid)
Targa kodu süsteemid WLAN-iga
- Belkin WeMo
- D-Link
- Tado
- Google Home
- Netatmo nutikas kodu
- Helista (nutikad video uksekellad)
2. Bluetooth madala energiatarbega (BLE, 5.0)
1998. aastal töötasid Ericsson, Nokia, IBM, Toshiba ja Intel välja Bluetoothi standardi. 1999. aastal avaldas Bluetooth Special Interest Group (BT SIG) esimese Bluetoothi protokolli spetsifikatsioonid. Järgnevatel aastatel sai Bluetoothist üks olulisemaid raadiostandardeid mobiiltelefonide ja arvutite vahelise traadita edastuse ning Bluetoothi kõrvaklappide jaoks. Alates versioonist 4.0 see kasutab oluliselt vähem energiat, sellest ka nimetus Low Energy (Bluetooth LE).
Lühikese leviala tõttu on Bluetooth nutikale kodule vähem sobiv. Juhtmevaba standard sobib rohkem muusika kuulamiseks läbi juhtmevabade kõrvaklappide.
Foto: Sennheiserfunktsionaalsust
Nagu WLAN, kasutab Bluetoothi raadiostandard ISM-i sagedusala 2,402–2,480 GHz.
- Saatja seade (ülem) sünkroonib vastuvõtja seadmega (alluv). Mõlemad seadmed peavad selleks ühenduse volitama.
- Saatja ja vastuvõtja loovad punkt-punkti ühenduse nn pikovõrgus. Igal seadmel on 48-bitine aadress, mis selle identifitseerib.
- Jaam vahetub sagedusalas 1.600 korda sekundis sagedus (sageduse hüppamise meetod). Vastuvõtja otsib saatja signaale iga 2 sekundi järel, kuni ühendus on loodud.
eeliseid
- laialt levinud, seega kõrge ühilduvus
- madal energia
puuduseks
- lühimaa
- halb stabiilsus
Rakendused
Vähesed tootjad loodavad Bluetoothile koduautomaatika ja turvalisuse valdkonnas, kuid see on üks juhtivaid juhtmevaba standardeid kantavate seadmete ja meelelahutuselektroonika jaoks. Kasulikud rakendused targa kodu piirkonnas on näiteks elektroonilised ukselukud või nutikad garaažiukse avajad.
3. ZigBee
2002. aastal asutasid erinevad ettevõtted ZigBee Alliance'i. Raadiostandard on mõeldud andmeedastuse võimaldamiseks madala andmemahu ja minimaalse energiatarbimisega võrkudes. Järgnevatel aastatel seadis ZigBee end juhtivaks tehnoloogiaks tööstusautomaatika vallas, eriti lülitite ja andurite juhtimisel.
Tänu oma vähesele vastuvõtlikkusele ebaõnnestumistele on ZigBee ette määratud nutika kodu jaoks. Muuhulgas põhineb Philips Hue nutikal valgustil ZigBee.
Foto: Philipsfunktsionaalsust
- Nagu Bluetooth, kasutab ZigBee IEEE standardit 802.15.4 ja laiendab protokolli kolme kihi võrra.
- Võrgustikus ei pruugi üksikud nutikodu seadmed sõnumeid vastu võtta ainult kesklüüsilt. Iga seade muutub palju rohkem võrgusõlmeks ja suudab teavet edastada. Näiteks suhtlevad omavahel ka rummuga ühendatud lambid ja temperatuuriandurid.
- Kui jaotur ebaõnnestub, saab lamp ikkagi temperatuuriandurilt käsu "Jätka lamp". Suurtes korterites ja mitmetoalistes majades toimib ühendus reeglina häireteta vaatamata seintele.
Rakendused
Kõige enam kasutavad ZigBee’d koduautomaatikas nutikad koduseadmed, nagu nutikas küttejuhtimine, akna- ja ukseandurid või valgustid.
eeliseid
- madal energiatarbimine
- madal vastuvõtlikkus ebaõnnestumisele
- kõrge levik, seega suur valik tootjaid
puuduseks
- ei
Targa kodu süsteemid ZigBee'ga
- Philipsi toon
- Ikea Tradfri
- Osram
- Xiaomi
- Samsung SmartThings
- Homee Smart Home
- Bosch
4. Z-laine
1999. aastal töötas Taani ettevõte Zensys välja Z-Wave raadiostandardi patenteeritud tehnoloogiana. 2005. aastal asutasid erinevad tootjad Z-Wave Alliance'i, kuhu kuuluvad sellised liikmed nagu Huawei ja Fibaro. Tehnoloogiaettevõttele "Silicon Labs" kuuluvad nüüd tehnoloogia õigused. 2019. aasta lõpus teatas Silicon Labs, et soovib muuta Z-Wave'i avatud traadita ühenduse standardiks.
Z-Wave on nutikodu seadmete tootjate seas väga populaarne. Fibaro nutikas andur mõõdab liikumist, temperatuuri ja valgust ning põhineb Z-Wave'il kui traadita ühenduse standardil.
Foto: Fibarofunktsionaalsust
- Andmeid edastatakse sagedusalas 868 MHz sagedusnihkega 20 kHz.
- Z-Wave seadmed moodustavad võrgu, millel on kordumatu ID. Igal võrgus oleval seadmel on ID, mis on määratletud sisseehitatud kiibis.
- Nagu ZigBee puhul, suhtlevad seadmed omavahel võrgus, mis sarnaneb võrgusilma repiiteritega. Juhtmeta võrk toimib sujuvamalt, mida rohkem elektritoitel seadmeid targasse koju integreeritakse.
- Saaja peab iga sõnumi kinnitama.
eeliseid
- Madalad häired tänu 868 MHz sagedusala kasutamisele
- madal energiatarbimine
- kõrge levik, seega suur valik tootjaid
- omavahel saab ühendada kuni 232 seadet
puuduseks
- madal edastuskiirus, kuid piisav väikeste andurite jaoks
Targa kodu süsteemid Z-Wave'iga
- Fibaro
- Honeywell
- Neo
- Samsung SmartThings
- Homee Smart Home
- Devolo
- Merten
- Vivint Smart Home
5. Ookean
2001. aastal asutas Siemens EnOcean GmbH eesmärgiga arendada tööstuses traadita side protokolli. 2008. aastal asutatud EnOcean Alliance'i kuulub üle 400 ettevõtte, sealhulgas Honeywell, IBM ja Microsoft.
Enoceani seadmed genereerivad oma elektrivajaduse lihtsalt ühe nupuvajutusega. Homee nutikas kodu on üks juhtmevaba standardi kasutamise viise.
Foto: Homeefunktsionaalsust
EnOceani juhtmevaba standard kasutab energia kogumise põhimõtet. Andurid ei vaja akut.
- Energiamuundur toodab elektrit liikumisest, näiteks valguslüliti vajutamisest.
- Minipäikesepatareid toidavad näiteks valgusallikatest saadav elekter.
- Peltier elemendid toodavad elektrit temperatuurierinevuste kaudu, näiteks radiaatori ja keskkonna vahel. Piisab kahekraadisest temperatuuride erinevusest.
eeliseid
- energiakulu peaaegu puudub
puuduseks
- sobib ainult väikeste andurite ja väikese andmemahu jaoks
Rakendused
Väga madala energiatarbega raadiostandardit kasutavad nutikodu seadmed, mis saadavad lühisõnumeid või käske. Need on:
- Liikumisandurid või liikumisandurid
- Temperatuuriandurid
- CO2 andurid
Targa kodu süsteemid EnOceaniga
- Siemens
- Mediola
- Homee Smart Home
- Somfy
- Wago
- Eltako (turvatehnoloogia)
- NodOn (liikumisandur)
6. Kodune IP (BidCoS)
Homematic IP kaubamärgi taga on patenteeritud raadiostandard BidCoS (kahesuunaline sidestandard). Leiutaja on 2007. aastal asutatud Saksa tehnoloogiaettevõte eQ-3, mis on välja töötanud oma Homematic IP standardi oma targa kodu süsteemide jaoks (max!, Homematic), vaid teeb selle kättesaadavaks ka oma koostööpartneritele Innogy ja Qivicon. Qivicon on suur nutikodu platvorm, mis on aluseks ka näiteks Qivicon / Magenta SmartHome'ile.
Homematic IP on patenteeritud raadio, seadmed töötavad koostöös, aga ka Magenta ja Innogyga.
Foto: Homematic IPfunktsionaalsust
- BidCoS on kahesuunaline protokoll. See tähendab, et adressaat peab alati sõnumit kinnitama.
- Raadiostandard edastab andmeid AES autentimise ja 128-bitise krüptimisega.
eeliseid
- kõrge turvalisus
puuduseks
- ei ühildu teiste targa kodu süsteemidega (v.a koostööpartnerid)
Targa kodu süsteemid koos Homematic IP / BidCoS-iga
- HomeMatic
- Max!
- Qivicon / Magenta SmartHome
- Innogy
7. Tuvasta ULE
DECT-raadiostandard (digitaalse täiustatud juhtmeta side jaoks) levis juba 1990ndatel koos juhtmeta telefonide tulekuga. DECT-protokolli Ultra Low Energy (ULE) variant on optimeeritud madala energiatarbimise jaoks.
Dect Ule seadmeid saab kasutada otse Fritzi kaudu!Kasti saab juhtida. Näiteks AVM-i nutipesa.
Foto: AVMfunktsionaalsust
- DECT ULE ei tähista ühte protokolli, vaid paljude erinevate tootjate protokolle 1.890-1.900 MHz sagedusala.
- Omavaheliseks suhtlemiseks vajavad DECT ULE protokolli kasutavad nutikodu seadmed sissetulevate ja väljaminevate sõnumite keskusena lüüsi.
kasutada
Raadiostandardit ei kasutata ainult telefonides ja ruuterites, vaid ka nutikates valgusallikates ja andurites.
eeliseid
- Madalad häired tänu oma sagedusalale
puuduseks
- kasutatakse suhteliselt harva
Targa kodu süsteemid Dect ULE-ga
- Magenta nutikas kodu (Telekom)
- AVM (Fritz!kast)
- Gigaset Elements Smart Home
Ühendage erinevad standardid
Avatud disainiga targa kodu süsteemid pakuvad võimalust kombineerida erinevaid juhtmevabasid standardeid. Selliste süsteemide nagu Magenta või Homee juhtimiskeskustesse on integreeritud lai valik nutikodu standardeid.
"Liimirakendused" nagu IFTTT, iHaus, Apple HomeKit, Google Assistant või Amazon Alexa toimivad ka sillana erinevate juhtmevabade standarditega nutikate koduseadmete vahel. Põhimõtteliselt hinnatakse erinevate äppide infot keskses äpis. Näiteks annab D-Linki andur piiksu, kui Arlo andur tuvastab liikumise. Eelduseks on, et üksikud seadmed ühilduvad valitud liimirakendusega.
KNX-RF: laiendage siinisüsteemi raadioseadmetega
Uute hoonete või hilisema Targa Kodu paigaldamise korral vanasse majja võivad omanikud mõelda, kas nad soovivad Targa Kodu juhtimist rakendada raadio asemel kaabli kaudu. Toitekaablit saab kasutada ühenduselemendina (elektriliini süsteem) või eraldi siinisüsteemi, mis jookseb elektriliini kõrval teise liinina (KNX süsteem). KNX siini võimaldab integreerida erinevate tootjate nutikodu seadmeid ning on kombineeritav Powerline’i ja Ethernetiga.
KNX süsteemi jaoks on nüüd olemas ka hübriidlahendus, mis koosneb juhtmega ja raadiopõhistest seadmetest, mida saab juhtida sama kasutajaliidese kaudu. See on kasulik näiteks juhtmega nutika kodu laiendamiseks lisafunktsioonidega. Vastavat raadiostandardit nimetatakse KNX-RF. Selle tehnoloogia abil saab rakendada ka puhast juhtmevaba nutikat kodu, nagu on võimalik ka ülaltoodud võrdluses toodud juhtmevabade standardite puhul. Kuna ühendamine ja programmeerimine on suhteliselt keerukad, on KNX-RF suunatud rohkem KNX-i spetsialistidele ja omanikele, kes soovivad KNX-i ja KNX-RF-i kombineerida.
