לחץ ״אנטר״ כדי לדלג על התוכן

WiFi, Zigbee או Z-wave; בחירת רשת אלחוטית לבית חכם

החלטתם שאתם רוצים בית חכם, אבל יש כל כך הרבה אפשרויות ופרוטוקולים שאתם לא יודעים מאיפה להתחיל. החל ממנורות תומכות WiFi, דלתות שנשלטות ב Bluetooth ומערכות אזעקה וחיישנים ב Z-Wave או Zigbee. איך בוחרים את המוצרים והרשת שתתאים לנו?

אז למה צריך כל כך הרבה טכנולוגיות אם כולן עושות את אותו הדבר? זו שאלה הגיונית, אך היא גם אנלוגית לשאלה מה ההבדל בין פטיש לפטיש אוויר. הרי בשניהם משתמשים כדי לדפוק על דברים, אבל לא נשתמש בפטיש אוויר כדי לדפוק מסמר בקיר. באופן בדומה, לכל אחת מהרשתות האלחוטיות יש את התכונות שלה שתתאים לצורך של כל אחד מהבית החכם שלו.

אז מה נדרש מרכיב בבית חכם? לעבוד על רשת אלחוטית שיודעת לשדר ולקבל מידע תוך שימוש בכמה שפחות חשמל. כך שהוא יוכל לעבוד חודשים ואולי אפילו שנים מבלי שנצטרך להחליף לו סוללה. לשדר אותות מקודדים לטובת אבטחה. תמיכה בהוספה קלה של הרכיב לרשת. שידע לתקשר עם רכיבים אחרים ברשת. ולבסוף, שנוכל להשתמש בעשרות ומאות רכיבים כאלה באותה הרשת.

מה רע ב-WiFi?

כנראה שיש כבר לכם רשת WiFi בבית. האם זה הופך אותה לבחירה הטובה לבית חכם? לא בטוח. WiFi היא רשת בעלת פס רחב. היא נועדה להזרמת מדיה, גלישה ברשת ופעולות אחרות הדורשות העברת ״מידע״ כבד. כן, גם עמוד אינטרנט עם טקסט בלבד יכול לשקול לבדו כעשרות ומאות בתים.  הרשת דורשת די הרבה אנרגיה. נסו לבדוק כמה מהר מתרוקנת הסוללה של הנייד או המחשב כאשר אתם צופים בסרט בנטפליקס.

לכן, רוב יצרניות רכיבי בית חכם ימנעו משימוש בפרוטוקול WiFi כיוון שזה ידרוש מהרכיבים חיבור קבוע לחשמל או סוללה עם קיבולת גדולה. זו הסיבה למשל שרוב מצלמות ה-WiFi דורשות חיבור חשמל קבוע. סיבה נוספת היא ששבבי ה-WiFi היו יחסית יקרים עד לאחרונה, מה שגרם לאותן יצרניות לחפש פתרונות זולים יותר.

אולי Bluetooth?

המכשירים הסלולרים וגם רוב המחשבים הניידים כבר מגיעים עם רכיב Bluetooth. הוא לא זולל הרבה אנרגיה. בייחוד בגרסתו האחרונה שנקראת LE, המתארת Low energy והוא מאד מאובטח (!). אבל, עד שיגיע אלינו ה-Bluetooth Mesh, שיציג לנו גרסה מבוזרת לפרוטוקול האהוב, כנראה שמגבלות המרחק ומספר המשתמשים המקסימלי ברשת יגביל אותנו מדי בשביל להשתמש בו כרשת אלחוטית ראשית בבית חכם.

רשת מבוזרת (Mesh), מה זה ?

גם WiFi וגם Bluetooth כפי שציינתי עדיין לא רשתות מבוזרות. רכיבים ברשת אינם יודעים להעביר אות באופן ישיר ואם הם יודעים להעביר, אז הוא מועבר בצורה עקיפה ונאבד חלק מרוחב הפס. רשת מבוזרת, מאפשרת לכל הרכיבים ברשת לדבר ישירות אחד עם השני. כל עוד הרכיבים קרובים דיים. כלומר, גם אם שני רכיבים רחוקים מאד אחד מהשני, כל עוד יש רכיבים נוספים ביניהם, יוכלו הרכיבים לדבר ביניהם גם אם יש מכשולים בדרך.

היתרון הגדול הוא שעוצמת האות ברשת אינו נפגע בקפיצות אלו ועל כן יכול לקפוץ בין הרבה מכשירים ברשת עד שיגיע לרכיב המיועד תוך כדי שהשתמשנו בכמות מינימלית של אנרגיה. להבדיל מ-WiFi לדוגמה בה אפשר לבצע הקפצה של האות לרכיב נוסף. אך עוצמת האות היוצא תהיה בערך כחצי מעוצמת האות הנכנס. מה שיגרום לכך שבכמה קפיצות אנו עלולים לאבד אחוז משמעותי מהאות ולגרום לשימוש בהמון אנרגיה.

מימין - רשת מבוזרת (Mesh), משמאל, רשת ״כוכב״ - למשל WiFiמימין – רשת מבוזרת (Mesh), משמאל, רשת ״כוכב״ – למשל WiFi

אבל, (תמיד יש אבל), רשתות אלו דורשות גם רכיב מרכזי, רכז (Hub). שישמש כפקד ברשת. אם הרכיב המרכזי נופל, רכיב אחר יכול לקחת את מקומו. ישנם רכזים רבים בחוץ הנמכרים במחירים שונים ובעלי תכונות שונות, למשל Samsung SmartThings או Vera Controller שלא רק יודעים לעבוד עם מספר רב של פרוטוקולים כמו Zigbee, Z-Wave, WiFi ו-Bluetooth אלא גם לקשר את כל הרכיבים הקיימים בבית כך שמצב של אחד ישפיע על מצבו של האחר בהינתן תנאים מסוימים.

Z-wave & ZigBee

אולי 2 הרשתות האלחוטיות הנפוצות ביותר כיום בבתים חכמים. למעשה, שתיהן קיימות כבר מספר שנים. שתיהן משתמשות בסטנדרט ההצפנה AES-128 באופן סימטרי. הרכיבים בשתי רשתות אלו ניתנים להגדרה באופן פשוט ולא דורשים מהמשתמש לבצע או לחבר חיווט כלשהו.

אמרנו שהן חסכוניות באנרגיה, אז כמה חסכוניות? ישנם רכיבים שיוכלו לרוץ על סוללת מטבע קטנה במשך כמה שנים. אם רכיבים אלו היו משתמשים ב WiFi, היה עלינו להחליף את הסוללה כבר לאחר כמה ימים.

Z-Wave

פרוטוקול תקשורת אלחוטית עם תקן קנייני. היא שייכת ומתוחזקת על ידי ארגון פרטי בשם Sigma Designs. ארגון זה גם אחראי על Z-Wave Alliance אשר שולט בתעודות הניתנות למכשירים המשתמשים ב Z-Wave. זה לא בהכרח רע, חלק מתפקיד ה-Z-Wave Alliance הוא לוודא שכל רכיב Z-Wave אכן עומד בדרישות הנוקשות של התקן. כל רכיב Z-Wave עם תעודה יעבוד בוודאות עם כל רכיב אחר עם תעודה. יש מעל ל-600 יצרניות שמייצרות מעל ל-2000 מוצרי Z-Wave חתומים. כאשר כל אחד מהם יוכל להתחיל לעבוד מיד עם חיבורו לרשת ה-Z-Wave שלכם. מרשים, לא?

כל רכיב המותאם ובעל תעודה מ-Z-Wave alliance יציג את הסימן המסחרי המתאים. כמובן שלהציג את הסימן כאשר המוצר לא בעל התעודה המתאימה הינה רמאות.

לוגו - זי ווייב - z-wave
תוויות תקן Z-Wave ו-Z-Wave plus

למרות זאת, הפרוטוקול לא מושלם. הוא מוגבל ל-232 רכיבים ברשת אחת. זה אומנם נשמע הרבה, אבל פרוטוקול ה-ZigBee לדוגמה תומך ב-65000. התקן מציין תדרים שונים לאזורם שונים בעולם, לכן רכיבים שמיועדים לשימוש בארץ או באירופה לא יעבדו עם רכיבים שמיועדים לשימוש בארה״ב. כמובן שאפשר לרכוש רכז מארה״ב וגם את כל החיישנים. הכל יעבוד מעולה עד שתרצו לחבר רכיבים שמתחברים לרשת החשמל, כמו למשל מנורה או מתג חכם. כאן ככל הנראה תתקלו בבעיה כיוון שרוב מוצרי ה-Z-wave שנמכרים בארה״ב לא יתאימו למתח בארץ. אני באופן אישי ממליץ לרכוש רכז שמתאים לתדרים האירופאים או הישראלים. שימו לב שהתדר הישראלי הוא היחיד שחוקי להפעלה ואם תנסו להכניס מכשיר בעל תדר אחר לארץ, ייתכן ותתקלו בסירוב של משרד התקשורת.

Zigbee

פרוטוקול אלחוטי עם תקן ׳פתוח׳. מתוחזק על ידי ארגן ZigBee Alliance. ארגון זה מורכב מכמה חברות שתומכות בפיתוחו ותחזוקו של התקן. לעומת Z-Wave, ב-Zigbee יש מן בלבול כאשר זה נוגע לתעודה. כיוון שיש 2 רמות שונות של תעודות, אחת לחומרה ואחת לתוכנה, ייתכן מצב שבו מוצר יקבל תעודה עבור החומרה אך לא עבור התוכנה. ייתכן ומוצר כזה יתויג תחת התווית "ZigBee ready״. הלקוח אומנם יצפה כי הרכיב יעבוד באופן מלא עם כל מוצרי ZigBee אך זה לא המצב.

למעשה יש הדדיות גדולה בין מוצרי ZigBee, וכל שעל המשתמש לעשות הוא לוודא שהמוצר משתמש בתעודת ZigBee Home Automation.

לוגו - זיגבי zigbee
תווית Zigbee

בנוסף, להבדיל מ-Z-Wave, כאן התקן הוא גלובלי. לכן היצרניות יכולות לייצר פעם אחת ולמכור את אותו מוצר באופן זהה בכל העולם. מה שכמובן מוריד עלויות שמשתקפות אל הקונים.

אז מה יהיה מרחק האות?

רכיבי הבית החכם הולכים ומתרחקים מהסלון ומגיעים לגינות ולמחסנים רחוקים, כמובן שאנו מצפים שפרוטוקול טוב ידע להגיע לכל פינה בבית ומעבר לו. כיוון שכל בית ומקום בנוי בצורה וחומרים שונים וכיוון שיש אינספור גורמים המשפיעים על טווח הרשת. אין דרך לדעת מה יהיה הטווח האמיתי של הרשת בכל בית ובית מבעוד מועד.

מה שכן אפשר להגיד, הוא שעבור אותו כח עבודה. תדר גבוה יותר יוריד את טווח האות. כך שאם נשווה את ZigBee, העובד בתדר של 2.4GHz ל-Z-Wave, העובד בתדר של 908MHz. התדר הגבוה של ZigBee אמנם יאפשר לו להעביר יותר מידע אך גם יקטין את טווח האות. טווח האות יוקטן עוד יותר אם יש בדרך מכשולים כדוגמת קירות או הפרעות אלקטרוניות. תדר נמוך יוכל לעבור דרך מכשולים אלו בצורה טובה יותר. נסתכל על אות Z-Wave היכול לנוע כ-100 מטרים בשטח פתוח. כאשר נכניס אותו לבית עם קירות ומכשולים אחרים, יפחת הטווח משמעותית לאיזור ה-30 מטרים ללא מכשולים ואפילו עד 15 מטרים בין קירות ומכשולים שונים. Zigbee יוכל לעבור בתוך בית, ללא קירות בדרך, כ-13 מטר.

ישנן עוד תכונות רבות רבות לכל פרוטוקול. כל אחת תהיה חשובה יותר או פחות לפי השימושים באותה רשת. ישנם גם פרוטוקלים נוספים כמו WeMo, Thread ועוד. אך Zigbee ו-Z-Wave הם כרגע הפרוטוקולים העיקריים ובעלי התמיכה הרחבה ביותר, ואליהם יש לשים אליהם לב באופן מיוחד בבחירת הפרוטוקול לבית.

 Z-WaveZigBeeBluetooth Mesh
טווח30 מטר12 מטר100 מטר
מקסימום רכיבים23265,00032,000
קצב העברה100 kbps40-250 kbps1 mbps
תדרים915/917 MHz (Israel)

868.42/869.85 MHz (Europe)
915 MHz/2.4 GHz2.4 GHz
תצורהמבוזרתמבוזרתמבוזרת
דרוש רכזכןכןכן
סיכום קצר של נתונים יבשים על שלושה מהפרוטוקולים שהתייחסתי אליהם.

הגרסה החדשה של Z-Wave נקראת גם Z-Wave plus. הארגון טוען כי הגרסה משפרת את טווח העבודה ל-150 מטר בקו נקי, שיפור של עד 50% בסוללה, שיפור של 250% ברוחב הפס ועוד. אם המכשיר תומך בגרסאת ה-Plus, זה יוצג על תווית ה Z-Wave שעל המוצר.

השורה התחתונה

חשוב מאד להבין את ההבדלים, היתרונות והחסרונות של כל פרוטוקול, אבל אין צורך לבחור אחד. כנראה ששניהם הגיעו כדי להיות כאן הרבה זמן ואין מנצח ברור. לשמחתנו, גם היצרנים מרגישים כך וישנו מגוון רחב של רכיבים לכל אחד מהפרוטוקולים. למעשה, הרבה מהרכזים החכמים תומכים בשני הפרוטוקולים ואפילו במספר פרוטוקולים נוספים

אהבתם את הפוסט? עקבו אחר עמוד הפייסבוק של הבלוג.