החלטתם שאתם רוצים בית חכם ואז התחלתם לשמוע ש-WiFi לא טוב ו-Zigbee מסובך מדי. אז כתבתי פוסט שיסביר את ההבדלים, מה היתרונות, החסורונות והדברים שתצטרכו לדעת כדי לבחור עם מה ללכת.
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 או להזיז אותו ממקומו. 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.
נתחיל ממה שכולם מכירים – WiFi
כנראה שיש כבר לכם רשת WiFi בבית. האם זה הופך אותה לבחירה הטובה לבית חכם? לא בטוח. רשת ה-WiFi נועדה להזרמת מדיה, גלישה ברשת ופעולות אחרות הדורשות העברת מידע יחסית כבד. כן, גם עמוד אינטרנט יכול די כבד להעברה. כשכזאת, היא יודעת להתמודד עם עומסים והעברה של מידע באופן מהיר אבל על חשבון אנרגיה די גבוהה. נסו לבדוק כמה מהר מתרוקנת הסוללה של הנייד או המחשב כאשר אתם צופים בנטפליקס למשל.
צריכת האנרגיה הגבוהה דורשת מהרכיבים חיבור קבוע לחשמל, סוללות מאד גדולות או פתרון תוכנה, למשל הכפתור של חברת Shelly מנותק באופן קבוע מהרשת ובעת הלחיצה מתעורר ומתחבר מחדש לרשת. צריכת האנרגיה שלו אמנם מאד נמוכה אך הזמן מהלחיצה עד הפעולה יכול לקחת מספר שניות. חסרון נוסף הוא הראוטר הביתי. רובם של הראוטרים לא נועדו להחזיק רשתות עם עשרות רבות ואולי אפילו מאות מכשירים. במידע ותרצו לרשת את הבית ברכיבי WiFi, תצטרכו לדאוג שהראוטר שלכם יודע להתמודד עם מספר הרכיבים הגדול.
אולי Bluetooth?
המכשירים הסלולרים וגם רוב המחשבים הניידים כבר מגיעים עם רכיב Bluetooth. הוא לא זולל הרבה אנרגיה. בייחוד בגרסתו האחרונה שנקראת LE- Low energy והוא מאד(!) מאובטח. אבל, עד שיגיע אלינו ה-Bluetooth Mesh, שיציג לנו גרסה מבוזרת לפרוטוקול האהוב, כנראה שמגבלות המרחק המאד קטנה ומספר המשתמשים המקסימלי ברשת יגביל אותנו מדי בשביל להשתמש בו כרשת אלחוטית ראשית בבית חכם.
רשת מבוזרת (Mesh), מה זה ?
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 WiFi
אבל, (תמיד יש אבל), רשתות אלו דורשות גם רכיב מרכזי, רכז (Hub). שישמש כפקד ברשת ויבצע את ההמרה בין פרוטוקול ה-WiFi שהראוטר שלנו מכיר לפרוטוקול היעד, למשל Zigbee או Z-wave. 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
אם לא קראתם עד היום על בית חכם כנראה שלא שמעתם על אף אחת מהרשתות הללו. אך למעשה, שתיהן קיימות כבר מספר שנים וכל הזמן מתפתחות. שתיהן משתמשות בסטנדרט ההצפנה AES-128 באופן סימטרי שמבטיח שהמידע שלכם לא יצא החוצה. הרכיבים בשתי רשתות אלו ניתנים להגדרה באופן די פשוט.
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 שבועות.
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.
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 (220 בארץ מול 110 בארה״ב). אני באופן אישי ממליץ לרכוש רכז שמתאים לתדרים האירופאים או הישראלים. שימו לב שהתדר הישראלי הוא היחיד שעל הנייר חוקי להפעלה בארץ ואם תנסו להכניס מכשיר בעל תדר אחר לארץ, ייתכן ותתקלו בסירוב של משרד התקשורת.
חסרון נוסף של ה-Z-wave הוא שהעלות של הרכיבים הללו יחסית יקרה, אני לא בטוח אם זה מגיע בגלל זכויות השימוש בפרוטוקול או השבבים שמשמשים את היצרנים, אך בפועל, קשה למצוא רכיבים זולים שעובדים ב-Z-wave ולכן העלות לרשת בית שלם עלולה להיות יקרה מאד.
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.
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.
אחד היתרונות שנוצרו בשנים האחרונות לזיגבי הוא שהמון רכיבים זולים מאד משתמשים בו. תוכלו למצוא לא מעט מתגים, חיישנים ורכיבים אחרים אפילו באלי-אקספרס בעלות של דולרים בודדים (למשל של טויה או Aqara של שיאומי)
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-Wave | ZigBee | Bluetooth Mesh | |
|---|---|---|---|
| טווח | 30 מטר | 12 מטר | 100 מטר |
| מקסימום רכיבים | 232 | 65,000 | 32,000 |
| קצב העברה | 100 kbps | 40-250 kbps | 1 mbps |
| תדרים | 915/917 MHz (Israel) 868.42/869.85 MHz (Europe) | 915 MHz/2.4 GHz | 2.4 GHz |
| תצורה | מבוזרת | מבוזרת | מבוזרת |
| דרוש רכז | כן | כן | כן |
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 ואפשר לשלב בין כולם. לשמחתנו, גם היצרנים מרגישים כך וישנו מגוון רחב של רכיבים לכל אחד מהפרוטוקולים. למעשה, הרבה מהרכזים החכמים תומכים בשני הפרוטוקולים ואפילו במספר פרוטוקולים נוספים. דרך נוספת מומלצת לאפשר לרכיבים מרשתות שונות לדבר ״באותה שפה״ היא הפלטפורמה Home Assistant שאני ממליץ עליה בחום.
אהבתם את הפוסט? עקבו אחר עמוד הפייסבוק של הבלוג.