اگر شما در صنعت اینترنت اشیا مشغول به فعالیت هستید، احتمالاً از طریق گزارشات سالانه و داده‌های آماری، با فرصتهای پیش روی خانه‌های هوشمند، آشنا هستید. بر اساس گزارشی از شرکت Crimson Hexagon که اخیراً منتشر شده است، از سال 2014 تا 2017 مسائل مرتبط با تکنولوژی خانه‌های هوشمند، با علاقه‌مندی بیش از 60% از سوی مصرف‌کنندگان مواجه شده است. فاکتورهای تأثیرگذار بسیاری در انتخاب خانه‌های هوشمند وجود دارد مثل سرگرمی، راحتی، کاهش هزینه‌های انرژی، امنیت، اما در پشت پرده، تقریباً تمام کسانی که در صنعت اینترنت اشیا نقشی دارند، می‌دانند که یکی از موانع اصلی بر سر راه یکپارچه‌سازی دستگاه‌های متصل به هم در یک خانه هوشمند، پروتکل‌های ارتباطی شبکه بیسیم می‌باشد.
پروتکل‌های بی‌سیمی همچون Z-Wave و Wi-Fi، پایه و اساس زیرساخت‌های اینترنت اشیا هستند; این زبانهای مشترک بین دستگاهها، گاها باعث ایجاد موانع و سردرگمی بیشتر، برای کاربران نهایی شده است.
همانگونه که محبوبیت خانه‌های هوشمند در عصر مدرن رو به افزایش است، ویژگیها و پروتکل‌های متعددی نیز در این زمینه به وجود آمده است. در حالیکه مهندسان، توسعه‌دهندگان و تولیدکنندگان در تلاش برای خلق بهترین تجربه برای کاربر بودند، و تکنولوژی‌ها و پروتکل‌های جدید معرفی می‌شدند، همه در تلاش برای یکپارچه‌سازی هزاران دستگاه خانگی هستند. برای درک وضعیت فعلی پروتکل‌های خانه هوشمند، نگاهی خلاصه به تاریخچه این فناوری‌ها می‌اندازیم.
اینترنت اشیا قبل از اینترنت اشیا: نگاهی به شروع ماجرا
در ابتدا یک سؤال مطرح می‌شود: وظیفه یک پروتکل در خانه‌های هوشمند چیست؟ به بیان ساده‌تر، یک پروتکل زبان یا چگونگی برقراری ارتباط و درک دستگاه‌های متصل به سیستم اینترنت اشیا، از یکدیگر می‌باشد. بسیاری پیشینه‌ی پروتکل‌های هوشمند امروزی را به دهه 1970 و خلق X10 اولین پروتکل ارتباطی عمومی برای دستگاه‌های الکترونیکی – می‌دانند. مدتی کوتاه پس از آن، انواع پروتکل‌های دیگر از جمله Z-Wave، UPB، Wi-Fi و Insteon برای حل مشکلات مختلف لوازم الکترونیکی مصرفی و بازار لوازم کنترل خانگی، توسعه داده شد. پروتکل UPB در سال 1999 و با ارائه سطح بالایی از قابلیت اطمینان و نرخ انتقال، از طریق سیم‌کشی برق موجود در خانه، برای ارسال و کنترل داده‌ها، به بازار وارد شد. این پروتکل یک تکنولوژی با دانش فنی بالا بود که فهم آن برای افراد با سطح دانش متوسط بسیار سخت بود. پس از معرفی WIFI در اوایل دهه 90 و با هدف انتقال بسته‌های بزرگ داده، امروزه این فناوری در خانه‌های هوشمند جهت اتصال و کنترل از راه دور دستگاهها ، قابلیتهای فراوانی را ایجاد کرده است. البته WIFI چالش‌هایی همچون تداخل دستگاهها و مصرف بالای انرژی را دارد که برای محصولاتی که با باتری کار می‌کنند، مناسب نمی‌باشد. بعد از WIFI موج جدیدی از پروتکل‌های دیگر، همچون Z-Wave و Insteon به بازار وارد شدند، که برای کنترل لوازم خانگی و با استفاده از ایجاد بستر ارتباطی مطمئن و کم‌مصرف و همچنین بکارگیری یک شبکه مش جهت تقویت سیگنال‌های شبکه طراحی شده بودند.
تکنولوژی‌های اولیه و نوظهور برای خانه‌های هوشمند
Insteon محصول شرکت Smartlabs Inc. برای پر کردن شکاف بین پروتکل‌های PUB و Wi-Fi، و با استفاده از هر دو فناوری، طراحی شده بود. در آن زمان آنها یک راهکار منحصربه‌فرد بودند ولی اکوسیستم محدودشان، سازگاری با مشتریان بزرگ را سخت کرده بود.
یک فناوری شبکه‌ای مش اولیه به نام Zigbee توسعه داده شده توسط HomeRF Alliance که پروتکلی اختصاصی و بیسیم برای تعداد زیادی کاربر متفاوت بود، به طور گسترده در صنایع بازرگانی، انرژی و بازار کنترل از راه دور، به کار گرفته شد.
مانند Zigbee ،Z-Wave هم یک پروتکل شبکه‌ای مش می‌باشد، که در سال 2001 توسط شرکت دانمارکی Zensys که در حال حاضر متعلق به Silicon Labs می‌باشد، معرفی شد. این پروتکل اختصاصاً برای خانه‌های هوشمند ساخته شده بود. مشتاقان عرصه خانه هوشمند می‌دانستند که برای موفقیت در این بازار نه تنها مصرف پایین انرژی و عدم تداخل دستگاهها بسیار حیاتی می‌باشد، بلکه با اضافه شدن دستگاه‌های متعدد این استاندار باید قویتر نه کندتر گردد. امروز راه Z-Wave –به عنوان یکی از بنیانگذاران اصلی شبکه‌های مش برای کنترل لوازم خانگی ادامه دارد. Z-Wave از سوی Z-Wave Alliance - عضوی از کنسرسیوم رهبران صنعتی حمایت می‌شود که در حال حاضر شامل بیش از 2400 دستگاه تائید شده و بیشتر از 700 عضو فعال می‌باشد.
تازه واردان به صنعت خانه هوشمند
در چند سال اخیر، نیاز به شبکه‌های مش کم‌مصرف به عنوان زیرساخت یک خانه هوشمند باعث شده است تا تازه واردانی پا به عرصه بگذارند. امروز شاهد حضور شرکت‌هایی تازه وارد همچونThread و گروه‌هایی قدیمی‌تر مانند (Bluetooth Special Interest Group (SIG و Wi-Fi Alliance هستیم که شبکه‌های اختصاصی مش خود را در بستر بلوتوث یا وای فای، راه‌اندازی کرده‌اند.
Thread از استارتاپهای نو پایی بود که توسط گوگل و شرکتهای بزرگی که علاقه‌مند به صنعت خانه هوشمند بودند در سال 2014 راه‌اندازی شد. این شرکت به صورت بومی IPv6 را مدیریت می‌کند و برای کار با شرکتهای Google و Nest طراحی شده بود، اما قابلیت همکاری در سطح محصولات را ندارد.
سیستم بلوتوث مش، به صورت رسمی در سال 2017 توسط شرکت SIG معرفی شد، و قابلیتهای متفاوتی با سیستم بلوتوث نقطه به نقطه دارد.همکاری Wi-Fi و مش ، بعدها معرفی شد. به طور ویژه، مهندسان تأمین‌کننده چیپ‌ست‌ها نگرانی خود را از مصرف بالای انرژی این سیستم اعلام کردند، بدین گونه که این پروتکل‌ها بار انرژی زیادی به دستگاه‌های مبتنی بر باطری وارد می‌کنند. به علاوه برای تکنولوژی‌هایی مانند Wi-Fi HaLow زمان بیشتری برای تولید محصولات سازگار ن نیاز بود.
چه چیزی در آینده نهفته است؟
بازار خانه‌های هوشمند همچنان رشد خواهد کرد ولی تاکنون ما شاهد یک استاندارد و تکنولوژی کامل برای پوشش این بازار نیستیم. با این وجود مسئولیم تا مشتریان را آگاه سازیم چه فناوری وارد خانه‌های آنها می‌شود. به عنوان مثال Wi-Fi در حال تبدیل شدن یک بخش اساسی در خانه‌های هوشمند می‌باشد به خصوص اگر کاربر خواستار دسترسی به لوازم خود خارج از خانه باشد. بلوتوث نقشی حیاتی را در بازار قفل‌های هوشمند بازی می‌کند که این امکان را به مشتری می‌دهد تا به راحتی و تنها با گوشی خود درب خانه‌هایشان را باز کنند. Z-Wave نقش خود را به عنوان تکنولوژی اصلی سیستمهای امنیتی داخلی، روشنایی، کنترل دمای محیط، قفل درب‌ها، سنسورها و سایر دستگاه‌های محیطی که برای ساخت یک خانه هوشمند نیاز است، ادامه می‌دهد.
در حال حاضر پروتکل‌هایی نظیر LoRa و Sigfox به عنوان پروتکل‌های فراگیر با مصرف انرژی پایین و برد بالا از مجبوبیت بسیار زیادی در حوزه شهر هوشمند برخوردارند که اگرچه در سیستمهای خانگی هم قابل استفاده هستند، اما به دلایلی مانند هزینه راه‌اندازی بالا چندان مرسوم نیستند. پروتکل‌های NB-IoT هم‌نسل‌های جدیدتر این پروتکل‌ها هستند که بر روی مصرف پایین و برد بالا تمرکز داشته و به نظر می‌رسد در آینده شهرهای هوشمند نقش مهمی داشته باشند.
تمام پروتکل‌های بیسیم، مزیتها و معایب خود را دارند، اما مهمترین فاکتورهای سازگاری دستگاه‌های یک خانه هوشمند، قابلیت اتصال آنها و مسئله امنیت می‌باشد. این به همه ما بستگی دارد – سازندگان استانداردها، تولیدکنندگان، فروشندگان، توسعه‌دهندگان- و به طور کلی تمام افراد درگیر با اکوسیستم خانه هوشمند باید در حرکت رو به جلو و تحقق وعده زندگی متصل تمام تلاش خود را به کار ببندند.
