Przykłady standardów bezprzewodowych

Na rynku pojawia się coraz więcej rozwiązań oferujących system radiowy. Przy jego wyborze należy zwrócić uwagę, na jakich częstotliwościach działa i na jakich protokołach. System radiowy powinien mieć możliwość rozbudowy, gdy chcemy dodać nowe rozwiązania.

Warto przy wyborze poszczególnych rozwiązań zwrócić uwagę na te, które stosowane są przez znaczące marki na rynku mieszkaniowym, co pozwoli na kompatybilną rozbudowę systemu oraz na podzielenie inwestycji na etapy. Dzięki temu użytkownik będzie mógł swobodnie i we własnym tempie adaptować domowe urządzenia i sukcesywnie uzupełniać wyposażenie o inne elementy zgodne z danym standardem. Poniżej krótka charakterystyka standardów i prostych oraz zawansowanych systemów sterowania oświetleniem bezprzewodowo i nie tylko.

Centralny panel sterowania domowymi urządzeniami musi być łatwy w obsłudze.

Standard ZigBee

Początek standardu ZigBee datuje się na rok 1998, kiedy stwierdzono, że istniejące rozwiązania, takie jak Bluetooth lub Wi-Fi, okazały się zbyt kosztowne i zbyt skomplikowane do stosowania w automatyce domowej. ZigBee opiera się na standardzie 802.15.4 RF organizacji IEEE. Urządzania ZigBee pracujące w układach automatyki domowej mogą działać w ramach aplikacji ZigBee Home Automation oraz ZigBee Smart Energy Profile. Pierwsza grupa zawiera takie urządzenia jak HVAC, zarządzanie oświetleniem, roletami okiennymi, układy alarmowe. Druga grupa zawiera urządzenia i aplikacje do zarządzania zużyciem energii. Opracowano także specjalny standard ZigBee Light Link do łatwego konfigurowania i bezprzewodowego sterowania LED- -ami, żarówkami, przełącznikami pilotami itp. za pomocą urządzeń zdalnego sterowania, smartfonami i tabletami. Do pracy przewidziano zakresy częstotliwości, które nie wymagają pozwoleń. Poza dostępnym prawie na całym świecie pasmem ISM (Industrial, Scientific and Medical) – 2,4 GHz wykorzystuje się pasmo 868 MHz (w Europie) oraz 915 MHz (w USA). Mniejsze częstotliwości mają być alternatywą dla zakresu często wykorzystywanego i zakłócanego przez inne bezprzewodowe rozwiązania (np. WLAN 802.11). Jednakże oferują one mniejsze przepływności (868 MHz: 20 kbit/ s, 915 MHz: 40 kbit/s) w porównaniu z pasmem 2,4 GHz, gdzie dzięki zastosowaniu bardziej złożonych modulacji udaje się uzyskać 250 kbit/s.

Akcesoria ZigBee są certyfikowane. Mają specjalne logo, które potwierdza spełnienie wymagań standardu. Układy scalone produkowane są przez kilkudziesięciu niezależnych od siebie producentów. Transmisja danych przy wykorzystaniu standardu ZigBee jest bardzo bezpieczna. Przesyłane dane są szyfrowane na poziomie sprzętowym. Podobnie jak w wypadku Z-Wave firmy wspierające prace nad tą technika są zrzeszone w ZigBee Aliance i są to np. Ember Corporation, Texas Instruments, Philips, Freescale Semiconductors, CompXS, Atmel, GE Energy, Samsung.

Specyfikacja ZigBee określa trzy rodzaje topologii sieci, w jakiej mogą pracować urządzania, są to: gwiazda, mesh i drzewo. Podobnie jak w wypadku Z-Wave po wybraniu topologii sieci samo tworzenie się jej i wyznaczanie tras do poszczególnych urządzeń przebiega w sposób zautomatyzowany.

Z-Wave

Organizacja Z-Wave Alliance utworzona w 2005 roku. Głównymi członkami są: ADT, Fibaro grup, Fakro, Nexia, Jasco, Leedarson, LG U+, Nortek Security & Control, Smart- Things Sigma Designs.

Standard Z-Wave traktowany jest jako modyfikacja standardu ZigBee. Z-Wave nie modyfikuje warstwy fizycznej ani łącza danych – są one zgodne ze standardem IEEE 802.15.4 RF. Ponadto, w odróżnieniu od ZigBee, nadajniki mają mniejszą moc wyjściową oraz pracują w paśmie częstotliwości ISM 900 MHz (868,42 MHz oraz 915 MHz). Standard Z-Wave opracowano z myślą o zastosowaniu głównie w aplikacjach do sterowania domową automatyką. Pojedyncza sieć Z-Wave może składać się z nie więcej niż 232 węzłów pracujących w sieciach o topologii kratowej (mesh) lub o topologii gwiazdy. Sterowanie oświetleniem może być jednym z systemów automatyki budynkowej „inteligentnego” mieszkania. System Z-Wave jest techniką sieci kratowych (tzw. mesh), gdzie każde urządzenie jest w stanie wysyłać i odbierać komendy sterujące. Urządzenia mają także możliwość stałej kontroli poprawności działania poszczególnych modułów, nieustannie informują centrale o ich statusie. Z-Wave i Wi-Fi są standardami, dzięki czemu urządzenia wielu producentów są wzajemnie kompatybilne. Z-Wave jest otwartym standardem. W konkurencyjnych systemach urządzenia radiowe tworzą bezpośrednie połączenie pomiędzy odbiornikiem i nadajnikiem centrali. Sygnał radiowy jest tłumiony przez wszystkie przeszkody (ściany, meble itp.), więc w najgorszym wypadku system może przestać działać. Zaletą systemu jest fakt, że urządzenia oprócz tego, że są odbiornikami i nadajnikami, stanowią także „powielacz” sygnału. Jeżeli bezpośrednie połączenie między nadajnikiem a odbiornikiem nie może być zrealizowane, można je wykonać dzięki wykorzystaniu innych pośredniczących w transmisji urządzeń. Bezprzewodowa komunikacja odbywa się dwukierunkowo – sygnał jest nie tylko wysyłany do odbiorników, ale dodatkowo odbiorniki wysyłają potwierdzenie jego odebrania. Tym samym informują o swoim stanie, dzięki czemu można stwierdzić, czy urządzenie faktycznie zostało włączone. W instalacjach oświetleniowych stosuje się radiowe łączniki oświetlenia i ściemniacze – dimmery.