Vezeték nélküli kommunikációs formák
2018. március 24. írta: eNeS

Vezeték nélküli kommunikációs formák

Amennyiben valaki hozzám hasonlóan olyan lakással rendelkezik, amelynek falai nincsenek telepakolva csövekkel, és nélkülözni kénytelen a falból 1-2 kilométer UTP kommunikációs kábelt, valamint éppen nincs nélkülözhető 1-2 millió forintja ezen feltűnő hiányosságok orvoslására, ez esetben alternatív kommunikációs formák után néz okosotthona építéséhez. Mert az okosotthon csak úgy tud működni, ha az egyes elemei kommunikálnak egymással.

Az alábbiakban található egy kis összefoglaló az egyes vezeték nélküli megoldásokról, körvonalazva miről is van szó. Ezek a megoldások általában nem kompatibilisak egymással, tehát az egyiket használó eszköz nem fog a másik típusúval beszélgetni (max zavarni), így előre kell tervezni, hogy mit is szeretnénk. Persze dönthetünk úgy is, hogy egymás mellett több alternatív típusút üzemeltetünk, de nem árt tisztában lenni az alábbiakkal.

 

rf433.png

1. Gyakorlatilag minden alább felsorolt kommunikációs forma RF vagyis rádiófrekvenciás jelátviteli megoldást használ, köztük a frekvenciában, modulációban, adatátviteli rétegben levő különbségeken túl a szoftver oldal az, ami leginkább eltér. Az általam egyszerűen RF-ként hivatkozott megoldások alacsony frekvenciákon - jellemzően 433MHz, néha 868Mhz (ritkán 315Mhz) - ugyanazokat a jelsorozatokat küldik, gyakorlatilag távirányítókról, garázsnyitókról van szó. Bonyolultabb formájukban a jelsorozatokat ugrókódokkal titkosítják, melyek nem ismétlődnek. (pl. központi zár) Jellemzője ennek a kommunikációs formának, hogy egy irányú, vagyis nem jön visszajelzés a fogadótól, hogy sikerült-e a művelet, vagyis nem frissíti a státuszát. Erről az apróságról már értekeztem korábban az RF távvezérelhető fali villanykapcsolókról - melyeket nem szégyellnek néha WiFi-sként reklámozni, holott szimpla 433Mhz-es egyirányú távkapcsolható eszközökről van szó.

remote.pngMaradjunk annyiban, hogy nem minden WiFi-s,ami vezeték nélküli. Fogyasztásuk az adóteljesítménytől függ, a távirányítókat kis távolságra szokták kalibrálni, így sokáig húzzák egy elemmel is.

Szükséges eszköz: nincs köztes elem, közvetlen kapcsolat van az adó és a vevő között - ha WiFi-n keresztül szeretnénk vezérelni RF vevőt, akkor egy Broadlink RM2 Pro-ra (10-20ezer Ft) vagy egy Sonoff RF Bridge-re (3-4ezer Ft) lesz szükségünk

 

bluetooth-png-hd.png

2. A gyakorlatilag minden telefonban megtalálható Bluetooth közvetlen pont-pont kapcsolatot teremt két eszköz között, a 2.4Ghz-es sávban. (igen, ugyanazt, mint a WiFi) A hatótávolság rövid, jellemzően 10 méternél kevesebb (inkább 5 méter), maximálisan 25Mbit/s átviteli sebességet (elméleti) biztosít. A teljes sávot 80 csatornára osztják és állandóan váltogatják kommunikáció közben, az új Bluetooth verziók szűrik és leegyeztetik egymással a már foglalt csatornákat, így csökkentve az ütközéseket. Persze csodákra ez sem képes, ha tele a teljes 2.4Ghz sáv...
Sokféle eszközre tudunk kapcsolódni ezen keresztül: van Bluetooth-os egér, billentyűzet, headset, hangszóró, kulcskereső, radiátor termosztát, és még özön más kütyü. bluetooth_dev.jpg

Az eszközöket általában az első párosítás után vehetjük használatba, utána ha be van kapcsolva és elérhető, a csatlakozás automatikus. Amennyiben a PC-nkben/laptopunkban nincs ilyen, USB-s bluetooth vevőt olcsón tudunk hozzá beszerezni.
A Bluetooth eleve kisebb fogyasztású, mint a WiFi, de a Bluetooth Low Energy (BLE) szabvány, melyet pl az elveszésgátló eszközök használnak, még tovább csökkenti a fogyasztást (kb a felére), így hosszabbítva az elemes működést.

Szükséges eszköz: nincs köztes elem, közvetlen kapcsolat van két Bluetooth eszköz között - USB Bluetooth adapter szükség esetén 2-3 ezer Ft (azért persze a Xiaomi-nak van saját BLE Gateway eszköze, a MiJia, de még nem jöttem rá, miért akarnám a Felhőbe csatlakoztatni a Bluetooth eszközeimet) 

 

wifi_logo_svg.png3. Az egyik legnépszerűbb, szinte mindenütt fellelhető megoldás a Wi-Fi egy olyan vezeték nélküli, IEEE 802.11 nevű szabványos kommunikációs forma, ami a 2.4Ghz-es sávban zajlik.

Szükséges eszköz: Wi-Fi router vagy Wi-Fi AP (jellemzően: 3.000 - 30.000 Ft, de határ a csillagos ég)

Működési mód: az eszközök a routerhez vagy AP-hoz (Access Point) fordulnak és rajta keresztül kommunikálnak.
Konkrétan a 2.4 - 2.4835 Ghz sávról van szó, amit felosztottak 13 részre/csatornára, melyből a routerünkön választhatunk, hogy melyiket kívánjuk használni. Létezik természetesen "auto" lehetőség is, de ez csak ritkán jó. Amennyiben kertes házban lakunk, jó esetben csak a két szomszéd WiFi jele zavarja a mienket, ez esetben egyszerűen egy olyan csatornát választunk, amit még nem foglaltak le. Ám egy lakótelepen, társasházban akár 10-20 wifi router is lehet hatótávon belül, ami mind zavarja a mi kommunikációnkat, lassítva azt. Ez esetben érdemes olyan csatornát választanunk ahol a legkevesebb és/vagy a leggyengébb jelerősséggel bíró wifi adó található. (ha választani kell, inkább sok gyenge legyen ugyanazon a csatornán, mint a mienk, mint egy erősebb) Hogy honnan tudjuk melyek ezek? Néha a routerekben is van egy ilyen kereső, de pl Androidos mobilokra létezik egy nagyon praktikus Wifi Analyzer nevű alkalmazás, ami grafikus formában is kirajzolja a környező Wifi adókat. Nyilván olyan csatornát válasszunk ebből, ahol a legalacsonyabb hullám látható az ábrán, vagy egyáltalán nincs semmi. Ha több lehetőség is van, vagy olyan mázlink van, hogy a falainkon nem üt át a szomszéd jele, 20Mhz-es módban (HT20) 4-el távolabbi csatornát válasszunk, mint az előző foglalt, mivel 2-2 szomszédos csatornával lehet "áthallás" is, ami kisebb zavarokat okoz - amiket nem feltétlen veszünk észre a protokollban levő beépített hibajavítás miatt, de azért törekedjünk az optimális működésre. 40Mhz-es módban (HT40) dupla szélességű csatornát foglal az eszköz, így ilyen módot csak akkor válasszunk, ha tényleg szinte üres az egész sáv és szabad a pálya.
Tipp: ha netán iPhone-t vagy egyéb Észak-Amerikai gyártmányú eszközt birtoklunk, a 12-13-as csatornát arrafelé nemigen használják, így ennek használatát nem nagyon szeretik, nem tud csatlakozni, sűrűn lekapcsolódik róla, ilyesmi..

Talán nem árulok el nagy titkot, miszerint a 2.4Ghz-es sáv már túlterhelt városok belterületén. De nincs minden veszve, kaphatóak 5Ghz-en működő WiFi routerek is! (5.15-5.725Ghz/EU ami még nincs telítve, és sokkal több csatorna is van rajta eleve kialakítva) Apró hiányosság, hogy nem túl sok eszköz támogatja ezt egyelőre, de érdemes beruházni egy olyan routerbe, ami úgynevezett Dual-os, és tud 2.4Ghz-en, valamint 5Ghz-en is forgalmazni, így ha véletlenül új telefont veszünk, ami már tudja ezt, akkor nagy sebességbeli ugrást fogunk átélni. Vagy akár vehetünk USB-s 5Ghz-et támogató WiFi sticket számítógépünkhöz/laptopunkhoz, ami így már rögtön gyorsabban tud kommunikálni.
Az igazsághoz tartozik, hogy a legtöbb okoskütyü csak a 2.4Ghz-es sávot ismeri, így ezekre a fenti megoldás nem megoldás.

Szabvány neve Frekvencia Max elméleti sebesség Valós jellemző sebesség Elméleti hatótáv
IEEE 802.11b 2.4Ghz 11 Mbit/s 5 Mbit/s 38-140m
IEEE 802.11g 2.4Ghz 54 Mbit/s 27 Mbit/s 38-140m
IEEE 802.11n 2.4/5Ghz 450 Mbit/s 120 Mbit/s 70-250m


A hatótávot persze minden gyártó meglehetősen elméleti, légvonalban, nyílt terepen, optimális körülmények között számítva tünteti fel a termékei adatlapján, ami durván gömb formában képzelhető el, tehát emeletes ház esetén le illetve fölfelé is terjed, de nagyban befolyásolják a falak, nagyobb fémtárgyak, stb. Tehát szinte lehetetlen előre megmondani. Amennyiben kevés a hatótáv, úgynevezett WiFi hatótávnövelővel (Range Extender) tudjuk a kérdéses szakaszon erősíteni a jelet.

A WiFi-s okoskütyük gyártói jellemzően nem forgalmaznak saját központi eszközt a termékeikhez, e helyett egy úgynevezett Felhőt, távoli központot ajánlanak, amihez interneten keresztül csatlakozik az eszköz - vagyis a routerünkön át a nagy Interneten keresztül, és így tudjuk pl mobiltelefonról vezérelni. Természetesen ha nincs internet, akkor ez a megoldás nem működik. Ezt kivédendő érdemes saját firmware-eket tenni az eszközökre, amikre lehet. (pl Sonoff-ok) Valamint saját központi vezérlőt beüzemelni.

t1_1w.jpg

 

 

zigbeelogo.png

4. A Zigbee nevű IEEE 802.15.4 szabványú kommunikációs protokoll, a fenti WiFi-hez hasonló megoldás, még a frekvenciája is ugyanaz: 2.4Ghz. Ebből adódik az első hátránya is, ütközhetnek egymással. A Zigbee 11-24 csatornái teljesen átfedésben vannak a Wifi 1-13 csatornáival, a két utolsó 25-26 az, ami általában csak mérsékelt áthallást szenved el telített csatornák esetén. (persze a Wifi 13-as csatornája azért keresztbe tesz a Zigbee 26-nak is, ha használatban van)

Szükséges eszköz: Zigbee Gateway (pl: Xiaomi Gateway cirka 7-10ezer forint, de határ a csillagos ég)

zigbee_freq.png

Létezik más frekvenciatartományon működő variánsa is (pl 868Mhz), de a világ nagy részén a legtöbb Zigbee eszköz a 2.4Ghz-et használja. Úgyhogy aki azt gondolta, így megszabadul a Wifinél megszokott szabad csatorna vadászattól, tévedett. További hátránya: a szabvány nem írja elő, hogy az egyik zigbee eszköznek tudnia kell kommunikálnia a másikkal, vagyis semmi nem garantálja, hogy az egyik gyártó vezérlőegysége tudja kezelni a másik gyártó eszközét, hiába zigbees mind a kettő.
De akkor mondjak pár jó szót is róla, az eszközök sokkal kevesebbet fogyasztanak, mint WiFi-s hasonszűrő társaik, így elemes használattal is sokáig húzhatják, cserébe kisebb a hatótávjuk. Ami azért nem probléma, mivel a Zigbee eszközök úgynevezett mesh hálózatban tudnak kommunikálni, ez azt jelenti, hogy az egymás közelében levő eszközök nem a Zigbee vezérlőn keresztül, hanem akár közvetlenül egymással tudnak kapcsolódni, így szinte (kikötésekkel) tetszőlegesen hosszúra nyújtva a hatótávot. (WiFi esetében egy ugyebár durván gömb alakú terület a router körül, ami Range Extenderekkel növelhető és minden eszköz a routeren keresztül kommunikál egymással, nem közvetlenül)
Természetesen azért szükség van egy Gateway-re, az alábbi ábrán ez a "Coordinator". "Zigbee Router" olyan eszköz lehet, amelyik tudja a legrövidebb utat a "Coordinator"-ig, alkalmas a router funkció ellátására, és nem akkumulátoros működésű - általában fali dugalj vagy efféle eszköz. A többi végponti eszköz bármilyen zigbee eszköz lehet, ami "zigbee routereken" keresztül megtalálja az optimális utat a Coordinator eszközig. Ez durva leegyszerűsítése a mesh networkingnek, de ilyesmiről van szó.

zigbee_xia.gif

A Gateway-nek/Coordinatornak aztán van LAN vagy WiFi kapcsolata, amivel rosszabb esetben Felhőn keresztül okostelefonnal, jobb esetben LAN-on keresztül saját hálózatunkon belül tudjuk menedzselni a Gatewayt, és amit annak menüje lehetővé tesz a hálózatból. Mert a mesh hálózat elemei nem rendelkeznek IP címmel, így nem tudjuk elérni őket úgy, mint ahogy azt egy egyszerű WiFi eszközzel tennénk, ezért csak a Gateway érhető el közvetlen módon. A Xiaomi Gateway is egy úgynevezett Felhőn keresztüli elérést ajánl (dehogy ajánlja, kötelező, amit később max tűzfalból lehet tiltani, ha megvan minden beállítás), amihez interneten keresztül csatlakozik az eszköz - vagyis a routerünkön át a nagy Interneten keresztül, és így tudjuk pl mobiltelefonról vezérelni.
Amennyiben megjelenik olyan USB-s gateway, ami Raspberry-re köthető és eléri a vásárlási ingerküszöbömet az ára (<6000Ft) akkor közelebbről megismerkedem vele, addig tartózkodom a Zigbee-től.

z-wave-logo.png

5. A Z-Wave hasonlít a fenti Zigbee-hez, tartalmazza annak előnyeit, és némileg lefarag annak hátrányaiból. Az EU-ba szánt Z-Wave eszközök 868.4Mhz-en kommunikálnak. Arra figyelni kell külföldről történő rendelésnél, hogy más országokba szánt Z-Wave eszközök más frekvenciákat használnak, amiket aztán nem lehet közös kommunikációra bírni! Ugyanúgy mesh hálózatként működik, alacsony fogyasztású eszközökkel, mint az előző megoldás, viszont a 868Mhz-nek köszönhetően kevesebb környezeti zavarra számíthatunk, a kisebb frekvencia miatt több falon is átmehet, tehát zsúfolt lakópark, társasházban ez a megoldás jobb lehet, mint a Zigbee. Kompatibilitásban is jobb, a Z-Wave szabvány szigorúan előírja a kommunikáció módját, így a szabványnak megfelelő Z-Wave eszközök biztosan tudnak egymással kommunikálni, akkor is, ha más gyártotta őket. Cserébe drágább is. És nem csak a gateway, de maguk az eszközök is.

Szükséges eszköz: Z-Wave Gateway (pl:Fibaro Home Center Lite 86ezer Ft, Vera Edge 60ezer Ft)

Azért azt tudni kell, hogy a 868Mhz-en is vannak ám egyéb eszközök, pl a Computherm Q7 rádiós termosztát 868.39Mhz-en üzemel, a Paradox vezeték nélküli riasztó is 868Mhz-es, de akadnak még ilyen kapunyitók és vezeték nélküli tűzjelző rendszerek, RF kommunikátorok, stb.. A Q7 és a rádiós kapunyitó időnkénti használata persze nem okoz nagy zavart, de ha a közvetlen szomszédnak egy komplett 868Mhz-es riasztórendszere van, lehet nem próbálkoznék Z-Wave telepítéssel. A zavar keresése már koránt sem olyan egyszerű feladat, mint a WiFi esetében, vásárolni kell hozzá egy külön eszközt, pl a Paradox REM3 kétirányú távirányító (17ezer Ft nagyjából) alkalmas térerőmérésre és rádiós zavarkeresésre is, ha már nagyon nem értjük, miért nem megy. :)

Az átviteli sebesség jóval kisebb, mint Zigbee esetében, de lássuk be: az okoskütyük nem is forgalmaznak sok adatot, cserébe a hatótáv jóval nagyobb tud lenni. A biztonságról annyit, hogy használat előtt párosítani kell az eszközöket a Gateway-el, ez annyit tesz, hogy fizikailag meg kell nyomni egy gombot rajta, ahhoz, hogy felderíthető üzemmódba kerüljön és a Gateway befogadja, ez után tud majd kommunikálni a mesh hálózatban. Tehát a szomszédba telepített Z-Wave eszközök nem fognak megjelenni nálunk. :) Hogy mennyire biztonságos maga a kommunikációs rétege, az már egy másik kérdés. A mesh hálózat a zigbee-hez hasonlóan működik a távirányítók és az akkumulátoros eszközök nem lehetnek "repeater" eszközök, vagyis a fix áramról működő eszközök lehetnek "hatótávnövelők" a hálózatban. Elérni ugyanúgy csak a Gatewayt tudjuk lokális hálózatból (LAN), és mellette bekapcsolható a Felhő szolgáltatás is táveléréshez. De általában ez utóbbi nem kötelező, ez is egy szimpatikus jellemvonás - szerintem.

A Z-Wave USB vezérlő, amivel PC-ről lehetne egy ilyen hálózatot vezérelni, még mindig nagyjából 20 ezer Ft-os tétel, ami túlmutat azon az összegen, ami vásárlásra sarkallna, de a megoldás előnyei miatt komolyan fontolgatom a kérdést.

Jó tudni:

Léteznek kombinált gateway eszközök, melyek Z-Wave és Zigbee eszközöket is tudnak vezérelni (Vera Plus), de a Zigbee eszközök kompatibilitását érdemes ellenőrizni vásárlás előtt.
Vezetékes rendszereknél a KNX az, ami elterjedt és szabványos. És persze léteznek egyéb szabványok is a világon, de Magyarországon eddig a fentiekkel találkoztam. 

Oké és akkor mi a jó megoldás?

Univerzális, mindenkinek megfelelő megoldás nem létezik. A konkrét igények és helyszín, valamint a pénztárca függvényében kell dönteni, mi lesz a jó.

Tanulságok?

A vezetékes kapcsolatnak nincs párja. De szegény ember vízzel főz...

 

A bejegyzés trackback címe:

http://bitekmindenhol.blog.hu/api/trackback/id/tr6413775098

Kommentek:

A hozzászólások a vonatkozó jogszabályok  értelmében felhasználói tartalomnak minősülnek, értük a szolgáltatás technikai  üzemeltetője semmilyen felelősséget nem vállal, azokat nem ellenőrzi. Kifogás esetén forduljon a blog szerkesztőjéhez. Részletek a  Felhasználási feltételekben és az adatvédelmi tájékoztatóban.

Nincsenek hozzászólások.