وقتی صحبت از خانه هوشمند میشود، اولین سوالی که مطرح میشود این است: “این تجهیزات با چه زبانی با هم صحبت میکنند؟”
پروتکل Wi-Fi شناختهشدهترین و در دسترسترین استاندارد ارتباطی در جهان است که در سالهای اخیر، انقلابی در صنعت اتوماسیون ساختمان (Building Automation) و اینترنت اشیاء (IoT) ایجاد کرده است. برخلاف تصور رایج، وایفای در اینجا فقط برای “اتصال به اینترنت” نیست، بلکه بستری است برای کنترل مستقیم تجهیزات هوشمند.
ما در هوشمندسازی آرات معتقدیم که پروتکل وای فای، دموکراتیکترین روش هوشمندسازی است، زیرا پیچیدگیهای فنی سیستمهای کلاسیک را حذف کرده و تکنولوژی را در دسترس عموم قرار داده است.
بسیاری از دستگاههای هوشمند موجود در بازار از طریق وایفای به تلفنهای هوشمند یا هاب متصل میشوند و Wi-Fi یک شبکهی گستردهی در دسترس است که همه مردم نحوه استفاده از آن را میدانند. هزینه استفاده از پروتکل Wi-Fi نسبتا پایین است و به همین خاطر راهی ایدهآل برای استفاده در خانه هوشمند میتواند باشد. دستگاههایی که با اتصال به وای فای کار میکنند، درست همانند کامپیوتر و تلفنهای هوشمند، از طریق روتر خانگی به اینترنت متصل میشوند. راهاندازی آنها آسان است و به ندرت با مشکل مواجه خواهد شد.
پروتکل مجموعهای از قوانین یا دستورالعملهای مورد توافق برای ارتباط است. هنگام برقراری ارتباط مهم است که در مورد نحوهی انجام آن مورد بررسی و توافق قرار گیرد. برای مثال اگر یکی از طرفین به زبان آلمانی صحبت کند و طرف دیگر فارسی، ارتباطات به احتمال زیاد با شکست مواجه میشود اما اگر هر دوی آنها روی یک زبان مشترک به توافق برسند، ارتباط میسر خواهد شد. خانوادهی پروتکلهای شبکهی بیسیم IEEE یا 802.11 استانداردی برای شبکههای بیسیم است و امکان ارتباط دستگاهها را فراهم میکند. مجموعه پروتکل اینترنت یا TCP/IP مجموعهای از پروتکلها است که هر کدام عملکرد یا هدف خاص خود را دارند. این پروتکلها توسط سازمانهای استاندارد بینالمللی ایجاد شدهاند و تقریبا در تمام پلتفرمها در سراسر جهان استفاده میشوند تا همهی دستگاههای موجود بتوانند با موفقیت با یکدیگر ارتباط برقرار کنند.
پروتکلهای شبکهی بیسیم 802.11 بارها تکرار شدهاند و هر کدام از نظر قابلیت و سرعت از نسخهی قبلی پیش گرفته است. همهی تجهیزات با تمام نسخهها کار نمیکنند و بنابراین مهم است که بدانید تجهیزات شما از کدام نسخهی پروتکل وای فای (Wi Fi) استفاده میکند. به طور کلی، تجهیزات جدیدتر از اخیرترین پروتکلها پشتیبانی میکنند و تجهیزات قدیمیتر، ممکن است قابل کار کردن با پروتکلهای وای فای جدید نباشند. به طور معمول تجهیزات هوشمند از چند پروتکل پشتیبانی میکنند؛ برای مثال تجهیزات دارای برچسب 802.11ac/n/g با سه پروتکل سازگار هستند.
تفاوت اصلی پروتکل Wi-Fi با سایر رقبا (مثل ZigBee) در معماری شبکه آن است.
در سیستمهای مبتنی بر Wi-Fi، “هاب مرکزی” یا “گیتوی” (Gateway) حذف میشود. هر دیوایس هوشمند (مثل کلید، پریز یا لامپ) دارای یک ماژول وایفای داخلی است که مستقیماً به مودم (Router) خانگی شما متصل میشود.
۱. حذف هزینههای زیرساخت (Cost-Effective)
بزرگترین مزیت Wi-Fi، عدم نیاز به خرید دستگاه مرکزی (Controller/Hub) و کابلکشیهای پیچیده است. این ویژگی باعث میشود هزینه اولیه هوشمندسازی به شدت کاهش یابد و برای پروژههای اقتصادی یا بازسازی (Renovation) ایدهآل باشد.
۲. پهنای باند بالا (High Bandwidth)
وایفای پادشاه سرعت انتقال داده است. در حالی که پروتکلهایی مثل زیگبی برای ارسال دادههای کوچک (مثل فرمان خاموش/روشن) طراحی شدهاند، Wi-Fi میتواند حجم عظیمی از اطلاعات را جابجا کند.
۳. نصب آسان و “تکی” (DIY Friendly)
شما میتوانید تنها با خرید “یک عدد” لامپ یا پریز هوشمند وایفای، طعم تکنولوژی را بچشید. نیازی نیست کل خانه را یکجا هوشمند کنید. این قابلیت مقیاسپذیری (Scalability) از یک اتاق تا کل خانه، ویژگی منحصر به فرد Wi-Fi است.
۴. دسترسی جهانی
تقریباً در هر ساختمانی یک مودم وایفای وجود دارد. این یعنی زیرساخت ارتباطی از قبل مهیاست و نیازی به نصب آنتن یا تقویتکننده سیگنال جدید (در محیطهای آپارتمانی معمولی) نیست.
این پروتکل رویکرد متفاوتی را برای اتوماسیون خانگی ارائه میکند و محبوبیت آن به سرعت در حال افزایش است که عمدتا به خاطر راحتی استفاده از آن است. این روش ارتباطی از یک شبکهی ستارهای برای رساندن اتوماسیون به روشنایی داخلی و خارجی و وسایل کوچک، بدون نیاز به هاب یا پل ارتباطی، استفاده میکند. این بدان معنا است که اگر شما یک گوشی هوشمند و یا تبلت دارید، میتوانید برنامهای را دانلود کنید که با برند محصولات وای فای شما مطابقت دارد و سپس دستگاههای خود را از طریق شبکهی وای فای خانگی بدون نیاز به هاب یا واسطه برای ارتباط با هر دستگاه، آغاز کنید.
برای استفاده از پروتکل وای فای به یک اتصال شبکهی وای فای در خانه نیاز دارید (معمولا حداقل باید 2.4 گیگاهرتز باشد) که امروزه اکثر خانهها به آن مجهز هستند. از آنجایی که وای فای از یک شبکهی مش واقعی مانند پروتکل Zigbee استفاده نمیکند، دستگاهها برای ارتباط، به روتر Wi Fi متصل میشوند نه به یکدیگر. اگر میخواهید تمام خانهی خود را با اتوماسیون تجهیز کنید باید یک روتر بیسیم با سیگنال قوی داشته باشید تا قابلیت پشتیبانی از چند دستگاه و انتقال در سراسر خانه را داشته باشد.
در برخی موارد، اگر کنترلهای هوشمند در فاصلهای بسیار دورتر از روتر وای فای قرار گیرند یا اگر مانعی بین این دو باشد و باعث تداخل یا قطع احتمالی اتصال شود، اتصال پروتکل وای فای به دستگاهها ممکن است معیوب شود. افزودن تعداد زیادی دستگاه هوشمند به یک روتر استاندارد میتواند منجر به مشکلاتی در رسانهی جاری و سرعت اینترنت شود. با این حال، شما میتوانید محدودهی شبکهی خود را با خرید توسعهدهندههای اضافی برای پشتیبانی از خانهی هوشمند در حال رشد خود، گسترش دهید.
انتخاب پروتکل وای فای راهی عالی برای هوشمند سازی و اتوماسیون خانگی است چرا که میتوانید به سادگی در هر زمانی، دستگاهی جدید اضافه کنید و خانهی هوشمند خود را به مرور زمان گسترش دهید. فرآیند نصب WI Fi فاکتور دیگری است که پروتکل وای فای را رقیبی بیمانند برای مصرفکنندگان میسازد. برای ایجاد یک خط ارتباطی باز، دستگاهها فقط باید از طریق یک فرآیند یکباره که با نام جفت شدن شناخته میشود، متصل شوند.
هنگامی که دستگاهها از طریق برنامهی مربوطه برای تجهیزات شما، به شبکهی Wi-Fi متصل شدند، دیگر نیازی به تایید یا لغو دستگاهها در هر بار اتصال وجود ندارد. پس از اتصال و جفت شدن، شما میتوانید بلافاصله اتوماسیونسازی خانهی خود را آغاز کنید و تا زمانی که به شبکهی وای فای متصل هستید، دستگاههای خود را از راه دور و از هر جایی، کنترل کنید. دستگاههای مبتنی بر پروتکل وای فای بعلاوه به شما امکان میدهند تا برنامههای از پیش تعیین شده یا سفارشی شده را برای دستگاههای خود برنامهریزی کنید تا آنها به صورت اتوماتیک در زمانهای از پیش تعیین شده روشن و خاموش شوند و یا میتوان با جفت کردن آنها با دستیار صوتی مانند دستیار گوگل و آمازون الکسا در هر زمان با صدا آنها را کنترل کرد.
اگرچه پروتکل وای فای یک گزینهی عالی برای اتوماسیون سریع است اما یکی از موارد افت پروتکل Wi Fi انتخاب محدود از محصولات توسط سازنده است که میتواند منجر به کنترل پراکندهی دستگاههای مختلفی مبتنی بر پروتکل Zigbee توسط یک هاب مرکزی شود.
درحالی که دستگاه های هوشمند از پهنای باند بسیار کمی استفاده میکنند، اگر به دلیل ازدحام بیش از حد، در ارسال و دریافت پیام مشکل پیدا کنند، اتوماسیون شما نتایج متفاوتی خواهد داشت. یک نقطه دسترسی وای فای فقط میتواند با یک مشتری در یک زمان ارتباط برقرار کند. این بدان معناست که هر چه دستگاههای بیشتری روی خط وای فای قرار داشته باشند، احتمال بیشتری وجود دارد که دستگاهها برای برقراری ارتباط معطل شوند.
تکنولوژی ارتباطات بیسیم نحوهی استفادهی مردم از سیستمهای سرگرمی، لوازم خانگی و سایر محصولات هوشمند را تغییر داده است. محصولات خانهی هوشمند حتی بیشتر به ویدئو متکی هستند که باعث آسیب به شبکهی وای فای شما میشوند. محصولاتی مانند آیفونهای تصویری، سیستمای امنیتی خانه هوشمند و پخشکنندههای ویدئو همگی برای پهنای باند مبارزه میکنند. همانطور که دستگاههای هوشمند بیشتری به خانهی خود اضافه میکنید، ممکن است لازم باشد به بررسی و ارتقاء شبکهی خانه هوشمند بی سیم و پروتکل وای فای خود باشید. شما باید اطمینان حاصل کنید که یک اتصال اینترنتی خوب و باکیفیت دارید. در غیر این صورت، از مزایای و قابلیتهای این فناوری جدید و متصل به طور کامل بهرهمند نخواهید شد. در ادامهی این مطلب سه روش برای بهینهسازی شبکه یا پروتکل وایفای را معرفی میکنیم.
دو نوع اصلی از سیستمهای ارتباطی Wi Fi برای خانه وجود دارد: شبکههای مش و اکسس پوینت (access point). شبکههای مش شامل گرههای سیگنال وای فای بیسیم هستند و با هم کار میکنند تا تکام قسمتهای خانه را با وای فای پوشش دهند. این نوع شبکه با انتقال سیگنالها بین گرهها به کاهش مناطق مردهی وای فای کمک میکند. با این حال، با افزایش گسترهی پوشش وای فای در شبکههای مش، سرعت به شدت کاهش پیدا میکند. این مساله به خاطر پرش دادهها بین گرههای شبکه است زیرا دادهها بین دستگاه شما، گرهها و ایستگاه اصلی وای فای حرکت میکند.
از سوی دیگر، نقاط دسترسی بیسیم از طریق کابل اترنت به روتر متصل میشوند و یک شبکهی محلی بیسیم ایجاد میکنند و سیگنالهای بیسیم را در یک منطقهی خاص ارسال و دریافت میکنند. اگر خانهی شما بزرگ است و یا ساختمان شما از موادی ساخته شده که ممکن است با سیگنالهای وای فای تداخل ایجاد کنند و یا اگر نیاز به اتصال چندین دستگاه هوشمند دارید، اکسس پوینت پهنای باند بیشتری را ارائه میدهد و برای نیاز شما بسیار مناسب است.
هرچه دستگاهها شما به روتر و نقاط دسترسی نزدیکتر باشند، سیگنال وایفای شما قویتر خواهد بود. همچنین باید هر چیزی را که میتواند مانع یا باعث اختلال در اتصال دستگاهها شود را در نظر بگیرید. دیوارهای بتنی، درها و کفهای ضخیم میتوانند سیگنال را کاهش دهند.
به روز رسانی روترها برای بهبود عملکرد و امنیت آنها است. روترهای قدیمی معمولا به شخصی نیاز دارند که فرآیند بروزرسانی آنها را شروع کند (کاربر باید سفتافزار را دانلود کند و یا یک دکمه را فشار دهد). برخی از روترهای جدیدتر دارای ویژگیهای آپدیت و بروزرسانی اتوماتیک هستند. با این حال، وقتی از روترهای قدیمی استفاده میکنید، ممکن است به روز رسانی کافی نباشد و بهتر است روتر خود را با یک روتر جدیدتر و سریعتر جایگزین کنید.
پروتکل وای فای یکی از شناختهشدهترین استانداردهای بیسیم است که دستگاهها به راحتترین شکل ممکن راهاندازی و نصب میشوند. این مساله به این خاطر است که تقریبا تمام کسانی که قصد هوشمند سازی ساختمان خود را دارند از قبل یک روتر WiFi یا یک اکسس پوینت (نقطه دسترسی) دارند. بنابراین دستگاههای اینترنت اشیاء (IoT) که از پروتکل وای فای استفاده میکنند، برای شروع به سختافزار اضافی نیاز ندارند. تنها لازم است دستگاه جدید را وصل کنید، یک برنامهی کاربردی ارائه شده توسط فروشنده یا یک مرورگر وب راهاندازی کنید، اعتبار خود را وارد کنید و کار تمام است!
توجه به این نکته مهم است که تقریبا تمام دستگاههای اینترنت اشیاء با قیمت متوسط تا پایین، از طیف بی سیم 2.4 گیگاهرتز استفاده میکنند. اما چرا این مهم است؟ مدتهای زیادی است که دستگاههای مختلف از تلفنهای بیسیم گرفته تا لامپهای هوشمند از طیف 2.4 گیگاهرتز استفاده میکنند و به این ترتیب بیشتر در دسترس هستد.
آیا اگر اینترنت قطع شود، تجهیزات وایفای از کار میافتند؟
خیر، کنترل دستی (فیزیکی) کلیدها همواره کار میکند. همچنین اگر موبایل و تجهیزات به یک مودم وصل باشند (شبکه داخلی LAN)، معمولاً کنترل لوکال از طریق اپلیکیشن امکانپذیر است، اما کنترل از راه دور (بیرون از منزل) و دستیار صوتی قطع میشود.
آیا تجهیزات وایفای امنیت دارند؟
بله. تجهیزات معتبر از استانداردهای رمزنگاری WPA2 و AES (مشابه امنیت حسابهای بانکی) استفاده میکنند. مهمترین نکته امنیتی، انتخاب رمز عبور قوی برای مودم وایفای منزلتان است.
آیا میتوانم تجهیزات وایفای را با زیگبی ترکیب کنم؟
بله. اپلیکیشنهای قدرتمندی مثل Smart Life اجازه میدهند تجهیزات وایفای و زیگبی را در کنار هم داشته باشید و حتی بین آنها سناریو بنویسید (مثلاً: وقتی سنسور زیگبی حرکت را تشخیص داد، لامپ وایفای روشن شود).
