Tự động hóa cho ngôi nhà của bạn giờ đây không còn quá đắt đỏ và xa lạ nữa, mà đã trở nên phổ biến hơn rất nhiều, chúng giúp bạn và gia đình quản lý được căn nhà yêu thương một cách nhẹ nhàng, dễ dàng và yên tâm dù bạn ở nhà hay đi du lịch, đi công tác xa. Anvgroup tổng hợp 7 giao thức nhà thông minh thường dùng, để bạn đưa ra những lựa chọn phù hợp. Bạn cũng không quá khó nếu bạn tự chọn thiết bị và tự lắp đặt cho căn nhà của mình. Điều phải suy nghĩ bây giờ là bạn nên chọn công nghệ nào cho phù hợp.
Cũng giống như các hệ thống điện tử khác, các thiết bị thông minh hoạt động dựa trên nhiều giao thức không dâykhác nhau, mỗi giao thức quy định những nguyên tắc và tiêu chuẩn riêng cho các thiết bị giao tiếp nhau. Nếu tưởng tượng mỗi giao thức là một ngôn ngữ, thì thiết bị sử dụng công nghệ ZigBee giao tiếp bằng ngôn ngữ ZigBee, thiết bị sử dụng công nghệ Zwave giao tiếp bằng ngôn ngữ Zwave, hai thiết bị sử dụng ngôn ngữ khác nhau thì không hiểu nhau được. Thực tế cũng có một số thiết bị hỗ trợ cả hai loại giao thức, nhưng không nhiều, mỗi nhà sản xuất thường có những thiết bị thế mạnh riêng, và bạn cũng không muốn phải chọn tất cả thiết bị của một nhà sản xuất. Bài viết này chúng tôi sẽ giúp bạn hiểu được ưu và nhược điểm của các loại giao thức để bạn có thể chọn và kết hợp hệ thống thông minh ưng ý nhất.
1. Giao thức nhà thông minh Z-Wave
Giao thức kết nối Zwave
Z-Wave là giao thức không dây hoạt động ở dải tần số vô tuyến (RF) 908.42MHz để điều khiển, giám sát, theo dõi thiết bị và ứng dụng trong nhà thông minh. Đây là công nghệ khá mới phát triển khá mạnh những năm gần đây. Liên minh Z-Wave đã cho ra đời hơn 1000 loại thiết bị khác nhau có thể giao tiếp với nhau cho phép người dùng có nhiều lựa chọn hơn. Đặc điêm nổi bật của Z-Wave là hệ thống dạng mạng lưới giúp cho hệ thống mở rộng tối đa, tốn rất ít năng lượng, thích hợp cho những thiết bị thiết kế dùng pin.
Ưu điểm của sóng Z-Wave
- Dễ thiết lập và cài đặt mới cũng như nâng cấp thêm hay bớt đi thiết bị.
- Tiết kiệm chi phí với khả năng sử dụng năng lượng thấp.
- Tạo sự tiện nghi cho người dùng với thiết bị điều khiển từ xa thông minh.
- Khả năng kết và mở rộng với hệ thống IoT khác trong nhà thông minh.
- Công nghệ Z-Wave có chi phí phải chăng
- Z-Wave sử dụng loại mã hóa AES-128 để cung cấp mạng không dây an toàn cho người dùng.
Nhược điểm của Z-wave
- Phạm vi phủ sóng hạn chế và yêu cầu nhiều thiết bị sóng z-wave để tăng phạm vi phủ sóng.
- Trong các khu vực rộng cần tăng chi phí tổng thể khi phải lắp đặt bộ lặp hoặc nhiều bộ định tuyến hơn.
- Nó hỗ trợ số lượng hạn chế các nút (node), hỗ trợ khoảng 232 nút.
- Nó hỗ trợ tốc độ truyền dữ liệu ít hơn lên đến 100 kbps nên chỉ có thể được sử dụng cho các nhu cầu truyền dữ liệu dựa trên kích thước dữ liệu nhỏ như giám sát và điều khiển.
2. Giao thức nhà thông minh ZigBee
Giao thức kết nối Zigbee
ZigBee phát triển dựa trên tiêu chuẩn mạng không dây 802.15.4, cũng như Z-Wave, ZigBee phát triển mạnh mẽ trong những năm gần đây, đây là công nghệ mở, hiện có rất nhiều hãng sản xuất thiết bị sử dụng công nghệ ZigBee. ZigBee cũng tiêu thụ rất ít năng lượng, cũng sử dụng mạng dạng lưới giúp mở rộng hệ thống, mạng giao tiếp nhanh, nhưng có một số người dùng than phiền rằng thiết bị sử dụng công nghệ ZigBee của các nhà sản xuất thường khó giao tiếp nhau.
Ưu điểm của Công nghệ Zigbee
- Hỗ trợ lên đến 65000 nút, tăng khả năng mở rộng phạm vi truyền dẫn.
- Giao thức Zigbee thích hợp sử dụng cho các thiết bị công suất thấp. Một số thiết bị thường dùng như thiết bị thông minh nhỏ chạy bằng pin, cảm biến,..
- Phạm vi kết nối có thể mở rộng, có thể ổn định hơn so với 1 bộ định tuyến duy nhất như wifi, bluetooth, công nghệ hỗ trợ nhiều nút nên việc mở rộng mạng trở nên dễ dàng hơn.
- Cấu trúc giao thức Zigbee rất linh hoạt, thiết lập và cài đặt dễ dàng, thời gian hoạt động ngắn, ít tiêu thụ năng lượng hơn.
- Quản lý và giám sát, kiểm soát thiết bị dễ dàng.
- Công nghệ Zigbee có thể được giám sát và kiểm soát dễ dàng. Zigbee sử dụng chủ yếu cho các thiết bị gia dụng nên công tác bảo trì cũng đơn giản hơn.
Nhược điểm của Công nghệ Zigbee
- Công nghệ Zigbee rất dễ bị nhiễu mạng. Điều này là do quá tải và nhiễu kênh của mạng. Công nghệ này dễ bị nhiễu vì nó sử dụng băng tần 2,4 GHz, cùng một băng tần được sử dụng bởi các thiết bị Bluetooth, điện thoại không dây, lò vi sóng và các thiết bị không dây khác.
- Công nghệ Zigbee dễ bị nhiễu mạng do sử dụng băng 2.4 GHz, cùng băng tần với các thiết bị bluetooth, điện thoại, và một số thiết bị không dây khác.
- Tốc độ truyền tải thấp do thiết kế Zigbee sử dụng để truyền tốc độ dữ liệu thấp. Về tốc độ truyền thì có thể thấp hơn so với Bluetooth, Wi-fi.
- Độ bảo mật của Zigbee còn yếu do nó là một mạng mở dễ bị can thiệp làm ảnh hưởng đến tính an toàn cũng như tin tặc có thể truy cập và kiểm soát trái phép.
- Người dùng có nhiều lựa chọn thay thế khác ngoài Zigbee. Nguyên nhân xuất phát từ việc gia tăng các công nghệ nhà thông minh, tính cạnh tranh mạnh hơn. Hơn nữa, với tính an toàn và bảo mật thấp cũng là điểm hạn chế so với mạng khác như Z-wave sử dụng băng tần 908 MHz ổn định và tin cậy.
>>> Nên đọc: So sánh giao thức Z-wave và Zigbee: Lựa chọn phù hợp cho nhà thông minh
3. Giao thức nhà thông minh X10
Giao thức X10 trong nhà thông minh
X10 là giao thức kết nối không dây nhà thông minh đầu tiên áp dụng cho thiết bị tự động ra đời từ giữa những năm 1970, sử dụng đường dây, hiện không phổ biến. Đây là giao thức nhà thông minh chi phí thấp, một số hạn chế của giao thức này là về khoảng cách.
Ưu điểm của X10
- Giao thức X10 là giao thức đơn giản, người dùng có thể cài đặt dễ dàng.
- Chi phí sử dụng thấp có thể vận hành một hệ thống hoàn chỉnh với 1000$
- Có thể kiểm soát lên đến 256 thiết bị cùng một lúc.
Nhược điểm của X10
- Độ bảo mật và an ninh công nghệ thấp
- Có thể gây nhiễu và không thể thực hiện được lệnh nếu hai bộ điều khiển X10 gửi tín hiệu đến một thiết bị cùng một lúc.
- Có thời gian trễ trong việc gửi tín hiệu - tối đa một giây.
- Các thiết bị điện khác trong nhà có thể tạo ra nhiễu trên đường dây điện, điều này có thể ngăn các mô-đun nhận tín hiệu X10.
- Không cho phép các hình thức giao tiếp phức tạp hơn.
4. Giao thức nhà thông minh không dây Insteon
Giao thức kết nối INSTEON
Insteon là giao thức có thể dùng dây hoặc không dây, hệ thống có thể liên kết với giao thức X10. Insteon là một hệ thống tự động hóa gia đình (domotics) độc quyền cho phép công tắc đèn, đèn chiếu sáng, bộ điều nhiệt, cảm biến rò rỉ, điều khiển từ xa, cảm biến chuyển động và các thiết bị chạy bằng điện khác tương tác với nhau thông qua đường dây điện, truyền thông tần số vô tuyến (RF) hoặc cả hai. Nó cho phép các thiết bị hoặc thiết bị gia dụng giao tiếp bằng RF, Powerline hoặc cả hai. Giao thức được sử dụng cho các ứng dụng điều khiển điện và chiếu sáng thông minh bao gồm tự động hóa gia đình bằng điện thoại di động, máy tính bảng hoặc máy tính.
Ưu điểm Insteon
- Nó hỗ trợ kích thước mạng (network size ~ 1000s) lớn hơn các công nghệ không dây khác như Bluetooth, WiFi, Zigbee và Z-wave. Do đó nó có thể được sử dụng trong các ngôi nhà và tòa nhà lớn hơn.
- Việc truyền thông điệp được thực hiện bằng cách sử dụng tính năng "Simulcast - việc phát sóng trên nhiều độ phân giải, tốc độ bit hoặc phương tiện, hoặc nhiều dịch vụ trên cùng một phương tiện, chính xác tại cùng một thời điểm - Wikipedia." Từ đó, Insteon giải quyết hơn trăm nút mà không cần đến kỹ thuật định tuyến phức tạp và tốn kém.
- Điều khiển các thiết bị trong nhà từ xa thông qua ứng dụng điện thoại thông minh
- Tương thích với nhiều thiết bị điều khiển từ xa khác như Amazon Echo / Alexa, Apple Watch, Google Assistant, v.v.
- Tương thích ngược với công nghệ X10.
- Thời gian nhận tín hiệu nhanh mất khoảng 0,5 giây. Khó bị gây nhiễu như Wifi.
- Khả năng bảo mật cao chống khả năng kiểm soát bên ngoài do dùng mã hoá AES-256 và thiết bị Insteon có ID riêng biệt.
Nhược điểm Insteon
- Không hỗ trợ các ứng dụng tải dữ liệu cao
-
Hệ thống không đơn thuần là bật tắt, người dùng cần dành thời gian tìm hiểu Insteom nếu muốn tận dụng tất cả các tính năng kết nối.
-
Đa phần tương thích với các sản phẩm do Insteon tạo ra Chỉ một số ít thương hiệu khác (như Honeywell, GE, v.v.) tham gia.
5. Giao thức nhà thông minh không dây Wifi
Wifi là một phương thức công nghệ không dây sử dụng sóng vô tuyến để truyền dữ liệu, rất dễ cài đặt và sử dụng. Wifi hiện tại rất thịnh hành và cũng có rất nhiều thiết bị thông minh dùng công nghệ WI-FI.
Ưu điểm của Wifi
- Sử dụng tiện lợi, cho phép nhiều người dùng kết nối qua một mạng.
- Có tính di động cao, chỉ cần trong phạm vi truy cập của wifi
- Wifi sử dụng thịnh hành thông dụng trong nhiều gia đình hiện nay.
- Không yêu cầu trung tâm điều khiển, có thể kết nối và điều khiển thiết bị trực tiếp.
- Dễ dàng mở rộng phạm vi wifi
Nhược điểm của Wifi
- Wifi sử dụng ở băng tần phổ biến 2.4GHz nên dễ dàng bị nhiễu bởi các thiết bị gần.
- Tiêu tốn nhiều năng lượng hơn so với giao thức khác.
- Có độ trễ nhất định.
6. Giao thức nhà thông minh không dây BLE (Bluetooth Low Energy)
Giao thức kết nối Ble
BLE là Bluetooth, cũng có nhiều công nghệ dùng giao thức Bluetooth, nhưng không phổ biến cho nhà thông minh bởi giới hạn phủ sóng ngắn và thường không dùng cho các hệ thống an ninh.
Ưu điểm của BLE (Bluetooth Low Energy)
- Tiêu thụ năng lượng và điện năng thấp
- Có thể truyền được cả dữ liệu kích thước nhỏ.
- Độ bảo mật cao với thuật toán sử dụng là AES 128 bit
- Các thiết bị BLE mạnh mẽ để hoạt động trong môi trường tắc nghẽn do sự ra đời của V5.0
- Thiết lập kết nối và truyền dữ liệu rất nhanh.
- Các thiết bị có khả năng tương thích cao dù được sản xuất với những nhà sản xuất khác nhau.
Nhược điểm của BLE (Bluetooth Low Energy)
- Không thể sử dụng cho tốc độ dữ liệu cao, chỉ hỗ trợ tốc độ dữ liệu 1 Mbps & 2 Mbps.
- Nó không thể được sử dụng cho liên lạc không dây khoảng cách xa, chỉ hỗ trợ tối đa 200 mét trong đường ngắm LOS (Line of Sight).
- Có khả năng bị đánh chặn và tấn công do truyền/ nhận không dây.
7. Giao thức không dây nhà thông minh UPB
Giao thức nhà thông minh UPB
Universal Powerline Bus (UPB) là một giao thức phần mềm độc quyền được phát triển bởi Powerline Control Systems để giao tiếp giữa các thiết bị được sử dụng cho tự động hóa gia đình.
Ưu điểm của UPB
- Về tốc độ, Universal Powerline Bus (UPB) vượt trội hơn nhiều so với các hệ thống powerline khác, đặc biệt là X10.
- Tốc độ truyền dữ liệu nhanh hơn 20-40 lần so với X10; độ trễ trung bình của lệnh đến hành động là dưới 0,1 giây, cho phép thực hiện 10 lệnh đầy đủ mỗi giây.
- Độ tin cậy cao khi người dùng UPB được trang bị khả năng giao tiếp hai chiều trong thiết kế phần cứng, phần mềm và giao thức, do đó tín hiệu ít bị nhiễu và va chạm của các lệnh.
- Khả năng tương tác tốt, bởi vì UPB sử dụng một dải tần số hoàn toàn khác, nó có thể cùng tồn tại một cách cân bằng với tất cả các hệ thống đường dây điện khác, bao gồm X10, Insteon (liên kết: 16. Intro to Insteon.doc), CEBus và LonWorks; không có sự can thiệp thiết bị nào từ cả hai phía.
Nhược điểm của UPB
- Chi phí đầu tư ban đầu cao với các thiết bị sử dụng giao thức UPB
- Sự cố về đường dây điện có thể ảnh hưởng đến hoạt động của UPB.
- Các thiếu sót khác phải kể đến như khả năng tương thích của sản phẩm, vì bạn phải sử dụng các thiết bị tương thích để tránh bị nhiễu.
Giao thức nhà thông minh có nhiều loại, mỗi giao thức có những ưu và nhược điểm riêng, tuỳ theo nhu cầu của từng gia đình mà có thể lựa chọn giao thức phù hợp. Tại Việt Nam hầu như chúng ta lắp đặt hệ thống nhà thông minh mới hoàn toàn, nên công nghệ ZigBee hoặc Z-Wave là phù hợp hơn cả, cả hai đều là mạng không dây, nhanh, độ phủ rộng, dễ mở rộng và có nhiều loại thiết bị để lựa chọn.
XEM THÊM
