مقایسه پروتکل‌های بی‌سیم خانه هوشمند: زیگبی، زد-ویو، وای‌فای و مَتِر

بازار خانه هوشمند طی یک دهه گذشته پراکنده بوده و مصرف‌کنندگان را با انبوهی از هاب‌ها، اپلیکیشن‌ها و دستگاه‌هایی مواجه کرده است که حاضر به همکاری با یکدیگر نیستند. اگر امروز یک پریز هوشمند بخرید، زبان بی‌سیمی که با آن صحبت می‌کند—زیگبی، زد-ویو، وای‌فای یا مَتِر—تعیین می‌کند که آیا فوراً پاسخ می‌دهد، باتری‌اش در یک ماه تمام می‌شود یا سرعت اینترنت خانگی شما را کاهش می‌دهد. درک مزایا و معایب فیزیکی این فرکانس‌های رادیویی تنها راه برای ساخت سیستمی است که واقعاً خانه را راحت‌تر کند، نه آزاردهنده‌تر.[6]

بیشتر افراد مبتدی کار خود را با دستگاه‌های وای‌فای شروع می‌کنند زیرا مستقیماً به روتر موجود متصل می‌شوند و نیازی به هاب اختصاصی ندارند. با این حال، وای‌فای برای کارهای با پهنای باند بالا مانند پخش ویدئو طراحی شده است، نه برای ارسال بسته‌های کوچک داده به یک لامپ. این امر منجر به مصرف برق بالا می‌شود—که وای‌فای را برای حسگرهای باتری‌دار نامناسب می‌کند—و روتر را شلوغ می‌کند. اضافه کردن سی سوئیچ هوشمند به یک روتر استاندارد خانگی می‌تواند عملکرد شبکه شما را مختل کرده و باعث قطع شدن اتصال و تأخیر در لپ‌تاپ‌ها و تلویزیون‌های شما شود.[3][4]

برای حل مشکلات مصرف برق و برد وای‌فای، صنعت پروتکل‌های زیگبی و زد-ویو را توسعه داد. هر دوی این‌ها شبکه‌های «مِش» (Mesh) هستند، به این معنی که هر دستگاه متصل به برق به عنوان تکرارکننده عمل کرده و سیگنال را به دستگاه بعدی منتقل می‌کند. هرچه دستگاه‌های بیشتری اضافه کنید، شبکه قوی‌تر و گسترده‌تر می‌شود. زیگبی در باند ۲.۴ گیگاهرتز که در سطح جهانی در دسترس است، کار می‌کند و امکان ایجاد شبکه‌های عظیمی تا ۶۵,۵۳۵ گره را فراهم می‌کند. با این حال، از آنجا که فضای فرکانسی خود را با وای‌فای و بلوتوث به اشتراک می‌گذارد، محیط‌های شلوغ ممکن است دچار تداخل سیگنال شوند.[3][5]

زد-ویو رویکرد متفاوتی دارد و در فرکانس‌های پایین‌تر زیر یک گیگاهرتز (Sub-GHz) کار می‌کند، که معمولاً در حدود ۹۰۰ مگاهرتز است. فرکانس‌های پایین‌تر بسیار بهتر از سیگنال‌های ۲.۴ گیگاهرتز از دیوارها و اشیاء جامد عبور می‌کنند و برد و قابلیت اطمینان بالاتری به دستگاه‌های زد-ویو در خانه‌های قدیمی و با ساختار متراکم می‌دهند. نکته منفی این است که محدودیت سختگیرانه ۲۳۲ دستگاه در هر شبکه وجود دارد و فرآیند صدور گواهینامه اختصاصی و بسته آن، معمولاً سخت‌افزار زد-ویو را گران‌تر از جایگزین‌های زیگبی می‌کند، اگرچه سطح بالایی از قابلیت همکاری را تضمین می‌کند.[2][4]

ائتلاف استانداردهای اتصال (Connectivity Standards Alliance) مَتِر را برای پایان دادن به جنگ پروتکل‌ها معرفی کرد. مَتِر یک فرکانس رادیویی جدید نیست؛ بلکه یک لایه کاربردی (Application Layer) است که بر روی فناوری‌های شبکه موجود—به ویژه وای‌فای، اترنت و تِرِد (Thread)—اجرا می‌شود. با استانداردسازی زبان نرم‌افزاری، مَتِر به یک قفل هوشمند مبتنی بر تِرِد اجازه می‌دهد تا به صورت محلی و ایمن با یک Apple TV، Google Nest Hub یا Amazon Echo ارتباط برقرار کند، صرف نظر از سازنده، و به این ترتیب دیوارهای انحصاری که صنعت را تعریف کرده بودند، فرو می‌ریزد.[1][5]

برای دستگاه‌های باتری‌دار، مَتِر به شدت به تِرِد متکی است. تِرِد نیز مانند زیگبی، یک شبکه مِش کم‌مصرف ۲.۴ گیگاهرتز است، اما از پروتکل‌های استاندارد اینترنت (IPv۶) استفاده می‌کند. این بدان معناست که دستگاه‌ها می‌توانند مستقیماً با یکدیگر ارتباط برقرار کنند بدون نیاز به یک هاب مترجم اختصاصی. این معماری کنترل محلی تضمین می‌کند که وقتی دکمه هوشمند را فشار می‌دهید، فرمان مستقیماً از طریق شبکه محلی شما به لامپ هوشمند می‌رسد، و در نتیجه زمان پاسخ‌دهی تقریباً آنی است، حتی اگر اتصال اینترنت شما کاملاً قطع شود.[1][3][5]

انتقال به مَتِر لزوماً به معنای دور انداختن تجهیزات قدیمی زیگبی یا زد-ویو نیست. بسیاری از تولیدکنندگان در حال به‌روزرسانی هاب‌های موجود خود هستند تا به عنوان پل مَتِر عمل کنند. این کار به حسگرهای قدیمی زد-ویو اجازه می‌دهد تا در شبکه مَتِر قرار گیرند و سرمایه‌گذاری انجام شده روی سخت‌افزار زیر یک گیگاهرتز حفظ شود، در حالی که سازگاری بین پلتفرمی استاندارد جدید را نیز به دست می‌آورند. این استراتژی پل‌سازی برای حفظ قابلیت اطمینان زد-ویو در محیط‌هایی که سیگنال‌های ۲.۴ گیگاهرتز برای نفوذ مشکل دارند، حیاتی است.[4][5]

ساختن یک خانه هوشمند انعطاف‌پذیر امروز مستلزم تطبیق پروتکل با وظیفه مورد نظر است. وای‌فای برای دستگاه‌های با پهنای باند بالا مانند دوربین‌های امنیتی مناسب باقی می‌ماند. زد-ویو همچنان پادشاه قابلیت اطمینان در خانه‌های بزرگ، چند طبقه با دیوارهای گچی ضخیم است. اما برای نصب‌های جدید چراغ‌ها، قفل‌ها و حسگرها، اولویت دادن به دستگاه‌های مَتِر مبتنی بر تِرِد بهترین تعادل بین مصرف برق پایین، قابلیت اطمینان شبکه مِش و سازگاری آینده‌نگرانه در تمام اکوسیستم‌های اصلی خانه هوشمند را ارائه می‌دهد.[1][2][6]