بهترین پروتکل خانه هوشمند؛ مقایسه کامل Zigbee، Z-Wave و Wi-Fi

01

از 07

چرا پروتکل ارتباطی مهم‌ترین انتخاب شماست؟

اگر دستگاه‌های خانه هوشمند را اعضای یک گروه بدانیم، پروتکل ارتباطی همان زبانی است که آن‌ها با آن صحبت می‌کنند. انتخاب اشتباه این زبان می‌تواند منجر به ناسازگاری، تأخیر در فرمان‌ها یا حتی قطع ارتباط کامل میان دستگاه‌ها شود.

از دید فنی، پروتکل‌ها تعیین می‌کنند داده‌ها با چه سرعتی منتقل شوند، از چه باند فرکانسی استفاده شود و هر دستگاه تا چه فاصله‌ای بتواند با بقیه ارتباط برقرار کند. در عین حال، تأثیر مستقیمی بر مصرف باتری، هزینه نصب و نیاز به هاب مرکزی دارند.

برای مثال، دستگاه‌های Wi-Fi نیازی به هاب ندارند اما انرژی زیادی مصرف می‌کنند، در حالی‌که Zigbee و Z-Wave با ایجاد شبکه‌ای موسوم به Mesh Network (شبکه مش) ارتباط پایدارتر و کم‌مصرف‌تری می‌سازند.

تأثیر بر سرعت، پایداری، مصرف باتری و نیاز به هاب

چهار معیار اصلی برای ارزیابی پروتکل‌ها عبارت‌اند از:
۱. سرعت انتقال داده: پروتکل‌های Wi-Fi معمولاً سریع‌ترند اما در محیط‌های شلوغ پایداری خود را از دست می‌دهند.
۲. پایداری ارتباط: شبکه‌های مش Zigbee و Z-Wave با اتصال چندگانه بین دستگاه‌ها، پایداری بسیار بالاتری دارند.
۳. مصرف انرژی: Wi-Fi بیشترین مصرف را دارد و مناسب دستگاه‌های باتری‌خور نیست. در مقابل، Zigbee و Z-Wave برای کارکرد چندساله با یک باتری طراحی شده‌اند.
۴. نیاز به هاب: Wi-Fi به روتر خانگی متکی است، اما Zigbee و Z-Wave معمولاً به هاب مرکزی نیاز دارند تا ارتباط میان دستگاه‌ها را مدیریت کند.

انتخاب میان این سه، به نیاز شما و ابعاد سیستم خانه بستگی دارد؛ از خانه‌های کوچک با چند وسیله‌ی Wi-Fi گرفته تا ساختمان‌های بزرگ با ده‌ها سنسور و قفل متصل.

02

از 07

پروتکل Wi-Fi: راحتی در برابر شلوغی

در بیشتر خانه‌های هوشمند ابتدایی، نخستین پروتکل خانه هوشمند که به ذهن می‌رسد Wi-Fi است. این فناوری سال‌ها پیش از ظهور دستگاه‌های هوشمند وجود داشت و همین آشنایی باعث شده کاربران به‌طور طبیعی به سمت آن بروند.

دستگاه‌های مبتنی بر Wi-Fi، از دوربین‌ها گرفته تا لامپ‌ها و پریزهای هوشمند، بدون نیاز به هاب مرکزی مستقیماً به مودم خانه متصل می‌شوند. این ساختار نصب را ساده و سریع می‌کند و برای کاربرانی که نمی‌خواهند وارد جزئیات فنی شوند، بسیار جذاب است. اما سادگی همیشه به معنای کارایی بالا نیست.

مزایا: عدم نیاز به هاب، نصب آسان

بزرگ‌ترین مزیت Wi-Fi همین عدم نیاز به هاب است. کافی است دستگاه را به برق بزنید، اپلیکیشن را باز کنید و از طریق شبکه بی‌سیم خانگی متصل شوید. بیشتر محصولات اقتصادی مانند لامپ‌های Tuya، دوربین‌های Tapo و پریزهای هوشمند Sonoff از همین پروتکل استفاده می‌کنند.

از آنجا که Wi-Fi در همه خانه‌ها وجود دارد، کاربران برای شروع نیازی به خرید تجهیزات اضافی ندارند. به‌ویژه در آپارتمان‌های کوچک، این روش مقرون‌به‌صرفه و سریع است.

معایب: مصرف انرژی بالا، شلوغی شبکه روتر، پایداری کمتر

در سوی دیگر، نقطه ضعف اصلی این پروتکل خانه هوشمند مصرف زیاد انرژی است. هر دستگاه Wi-Fi باید به‌طور مداوم با روتر در ارتباط باشد و این یعنی مصرف باتری بیشتر و گرمای بیشتر. به همین دلیل، معمولاً از Wi-Fi برای سنسورهای حرکتی یا در استفاده نمی‌شود، چون باتری آن‌ها به‌سرعت خالی می‌شود.

مشکل دوم، شلوغی شبکه است. وقتی ده‌ها دستگاه Wi-Fi به روتر متصل باشند، پهنای باند کاهش یافته و تأخیر در اجرای فرمان‌ها رخ می‌دهد. این مسئله به‌ویژه در خانه‌هایی که دوربین‌های ابری یا ویدیو استریم دائمی دارند محسوس‌تر است.

در نهایت، Wi-Fi ذاتاً برای انتقال داده‌های حجیم طراحی شده، نه پیام‌های سبک کنترلی. بنابراین در کاربردهای سنگین‌تر یا خانه‌های بزرگ، ممکن است ارتباط ناپایدار شود یا فرمان‌ها با تأخیر اجرا شوند.

03

از 07

پروتکل Zigbee: سرعت و تنوع

Zigbee یکی از محبوب‌ترین استانداردها در دنیای خانه‌های هوشمند است که از ابتدا با هدف ارتباط کم‌مصرف و مطمئن میان دستگاه‌های متعدد طراحی شد. بر خلاف Wi-Fi که برای انتقال داده‌های سنگین ساخته شده، Zigbee تمرکز خود را بر انتقال دستورها و داده‌های سبک اما پیوسته گذاشته است.

این پروتکل خانه هوشمند روی فرکانس ۲.۴ گیگاهرتز کار می‌کند (مشابه Wi-Fi) اما ساختار ارتباطی آن متفاوت است. در Zigbee، دستگاه‌ها نه‌فقط با هاب مرکزی، بلکه با یکدیگر نیز در تماس هستند و شبکه‌ای به نام Mesh Network (شبکه مش) تشکیل می‌دهند. در این شبکه، اگر یک دستگاه از دسترس خارج شود، داده‌ها از مسیر دیگری به مقصد می‌رسند؛ در نتیجه پایداری و پوشش شبکه چندبرابر می‌شود.

مزایا: شبکه مش، مصرف انرژی پایین، تنوع دستگاه‌ها، سرعت بالا

مهم‌ترین ویژگی Zigbee، همان شبکه مش است که باعث افزایش برد و پایداری می‌شود. اگر در خانه‌ای بزرگ یا چندطبقه زندگی می‌کنید، این ویژگی حیاتی است. علاوه بر این، مصرف انرژی Zigbee بسیار پایین است؛ به‌طوری که سنسورهای باتری‌خور می‌توانند بیش از یک سال بدون نیاز به تعویض باتری کار کنند.

از نظر تنوع دستگاه‌ها، Zigbee برنده بی‌چون‌وچرای بازار است. بیش از سه‌هزار برند جهانی از این استاندارد پشتیبانی می‌کنند، از جمله Philips Hue، Aqara، IKEA، Xiaomi، Tuya و Amazon Echo. همین گستردگی باعث می‌شود انتخاب و گسترش سیستم برای کاربران بسیار آسان باشد.

Zigbee همچنین سرعت انتقال نسبتاً بالایی دارد (تا ۲۵۰ کیلوبیت بر ثانیه) و برای فرمان‌های آنی مانند روشن‌کردن چراغ یا باز و بسته کردن قفل کاملاً مناسب است.

معایب: نیاز به هاب (Hub)، تداخل احتمالی با Wi-Fi

البته Zigbee بی‌نقص نیست. مهم‌ترین نقطه ضعف آن، نیاز به هاب مرکزی است. این هاب به‌عنوان مغز سیستم عمل می‌کند و پیام‌ها را میان دستگاه‌ها و اینترنت هماهنگ می‌سازد. بدون آن، بسیاری از وسایل Zigbee نمی‌توانند مستقیماً با گوشی یا دستیار صوتی شما ارتباط برقرار کنند.

نکته‌ی دیگر، احتمال تداخل با شبکه Wi-Fi است، چون هر دو در باند ۲.۴ گیگاهرتز فعالیت می‌کنند. اگر روتر و هاب Zigbee خیلی نزدیک هم باشند، ممکن است ارتباط برای لحظاتی کند یا ناپایدار شود. راه‌حل ساده، انتخاب کانال‌های متفاوت در تنظیمات روتر و هاب است. در مجموع، Zigbee برای کاربرانی که به‌دنبال تعادلی میان سرعت، پایداری و مصرف پایین انرژی هستند، گزینه‌ای ایده‌آل است.

04

از 07

پروتکل Z-Wave: پایداری و امنیت

Z-Wave از همان ابتدا برای خانه‌های هوشمند طراحی شد و برخلاف Wi-Fi و Zigbee، روی باند فرکانسی اختصاصی کار می‌کند (حدود ۹۰۰ مگاهرتز). این ویژگی باعث می‌شود تداخل سیگنال با شبکه‌های بی‌سیم دیگر عملاً از بین برود.
به همین دلیل است که بسیاری از برندهای بزرگ امنیتی – از Fibaro تا Aeotec – از Z-Wave در محصولات خود استفاده می‌کنند.

در واقع، این پروتکل خانه هوشمند تمرکز خود را بر سه اصل گذاشته است: پایداری، امنیت ارتباط و مصرف انرژی بسیار پایین. دستگاه‌های Z-Wave نیز مانند Zigbee از ساختار شبکه مِش (Mesh Network) استفاده می‌کنند، اما مسیرهای ارتباطی در آن حتی قابل رمزنگاری و مدیریت هستند.

مزایا: شبکه مِش، مصرف انرژی پایین، فرکانس اختصاصی

مزیت اصلی Z-Wave همان باند فرکانسی اختصاصی آن است که باعث می‌شود در هیچ شرایطی با Wi-Fi یا بلوتوث تداخل نداشته باشد. این فرکانس پایین‌تر نه‌تنها ارتباط پایدارتر می‌سازد، بلکه برد سیگنال را هم افزایش می‌دهد؛ هر دستگاه می‌تواند تا حدود ۱۰۰ متر در فضای باز و ۳۰ متر در محیط بسته با دستگاه بعدی ارتباط بگیرد.

Z-Wave نیز مانند Zigbee یک شبکه مِش واقعی تشکیل می‌دهد، یعنی اگر یکی از دستگاه‌ها قطع شود، سیگنال از مسیر دیگری عبور می‌کند. به لطف مصرف انرژی بسیار پایین، بیشتر سنسورها و قفل‌های Z-Wave با یک باتری تا ۲ سال کار می‌کنند.

از لحاظ امنیت، نسخه‌های جدیدتر این پروتکل از استاندارد رمزنگاری AES-128 استفاده می‌کنند که در سطح بانکی است. این ویژگی، Z-Wave را برای سیستم‌های امنیتی خانگی و اداری به گزینه‌ای اطمینان‌بخش تبدیل کرده است.

معایب: نیاز به هاب، قیمت بالاتر، سرعت کمتر از Zigbee

Z-Wave نیز مانند Zigbee برای مدیریت شبکه به هاب مرکزی نیاز دارد. این هاب پیام‌ها را بین دستگاه‌ها و اینترنت منتقل می‌کند.
اما به‌دلیل ساختار اختصاصی و پروتکل بسته‌تر، هاب‌های Z-Wave معمولاً گران‌تر از مدل‌های Zigbee هستند و برندهای محدودی از آن پشتیبانی می‌کنند.

سرعت انتقال داده در Z-Wave حدود ۱۰۰ کیلوبیت بر ثانیه است؛ یعنی کمتر از Zigbee، ولی برای ارسال فرمان‌های سبک مثل فعال‌سازی قفل یا حسگر کافی است. مشکل دیگر، قیمت نسبتاً بالاتر دستگاه‌های Z-Wave است که در بازار ایران هم به‌سختی پیدا می‌شوند. به‌طور خلاصه، Z-Wave برای کسانی که ثبات و امنیت را بالاتر از سرعت و هزینه قرار می‌دهند، بهترین انتخاب است.

05

از 07

جدول مقایسه کامل (سرعت، برد، مصرف انرژی، هزینه، نیاز به هاب)

در این مقایسه، Wi-Fi بیشترین سرعت را دارد اما برای سیستم‌های بزرگ و پایدار مناسب نیست. Zigbee بهترین تعادل را میان سرعت، مصرف انرژی و تنوع دستگاه‌ها ایجاد می‌کند، در حالی‌که Z-Wave با تمرکز بر پایداری و امنیت، انتخاب ایده‌آل برای سیستم‌های حرفه‌ای یا امنیتی است.

به زبان ساده، اگر هدف شما پروتکل خانه هوشمندی باشد که در عین صرفه‌جویی در انرژی، هماهنگی بالایی میان دستگاه‌ها ایجاد کند، Zigbee و Z-Wave برنده‌های واقعی‌اند.

06

از 07

نقش Matter: چگونه Matter این پروتکل‌ها را متحد می‌کند؟

در سال‌های اخیر، بزرگ‌ترین مشکل صنعت خانه‌های هوشمند «ناسازگاری» بوده است. کاربر ممکن است یک قفل از برند A و یک سنسور از برند B بخرد، اما چون هرکدام از پروتکل متفاوتی استفاده می‌کنند، مجبور شود دو اپلیکیشن و دو هاب جداگانه نصب کند. این سردرگمی باعث شد شرکت‌های بزرگ – از Apple و Google گرفته تا Amazon و Samsung – برای ایجاد یک استاندارد مشترک متحد شوند. نتیجه‌ی این همکاری، فناوری Matter است.

Matter در واقع یک لایه ارتباطی باز و جهانی است که اجازه می‌دهد دستگاه‌های مختلف، فارغ از برند یا پروتکل زیرساختی، با هم ارتباط برقرار کنند. برای مثال، اگر قفل شما از Zigbee استفاده کند و لامپ‌هایتان با Wi-Fi کار کنند، Matter می‌تواند بین آن‌ها واسطه شود تا در یک صحنه‌ی واحد کنترل شوند.

Matter روی چه فناوری‌هایی اجرا می‌شود؟

برخلاف تصور رایج، Matter خودش جایگزین مستقیم Zigbee یا Z-Wave نیست. بلکه روی پروتکل‌های دیگر اجرا می‌شود، از جمله Thread (رقیب جدید Zigbee) و Wi-Fi.

• Thread نوعی شبکه مِش مدرن است که از مزایای Zigbee (مانند مصرف انرژی پایین) استفاده می‌کند، اما سرعت و سازگاری بیشتری دارد.
• Wi-Fi نیز در Matter برای ارتباط دستگاه‌هایی استفاده می‌شود که به پهنای باند بالا نیاز دارند (مثل دوربین‌ها یا اسپیکرهای هوشمند).

در نتیجه، Matter به‌جای حذف پروتکل‌های فعلی، آن‌ها را در قالب یک زبان مشترک گرد هم می‌آورد. به‌همین دلیل است که بسیاری از شرکت‌های تولیدکننده Zigbee (مثل Philips Hue و Aqara) در حال ارائه‌ی به‌روزرسانی Matter برای محصولات خود هستند تا سازگاری گسترده‌تری ایجاد کنند.

آینده پروتکل‌های خانه هوشمند در دوران Matter

ورود Matter به‌معنای پایان کار Zigbee یا Z-Wave نیست، بلکه آغاز مرحله‌ای تازه از همزیستی است. احتمالاً در چند سال آینده، Zigbee و Z-Wave به لایه‌های زیرین شبکه خانه تبدیل می‌شوند و Matter نقش رابط کاربری جهانی را ایفا خواهد کرد.

به زبان ساده، در آینده کاربران دیگر لازم نیست نگران تفاوت Zigbee و Z-Wave باشند؛ چون Matter قرار است کاری کند که همه‌ی آن‌ها بدون توجه به برند یا فناوری، با یکدیگر سازگار شوند.

جمع‌بندی

در نهایت، انتخاب میان Zigbee، Z-Wave و Wi-Fi به نیاز شما بستگی دارد. اگر سهولت نصب و هزینه پایین مهم است، Wi-Fi کافی است. اگر پایداری، مصرف انرژی و سازگاری بین دستگاه‌ها اولویت دارد، Zigbee بهترین گزینه است. و اگر امنیت و اطمینان کامل در رأس خواسته‌های شماست، Z-Wave انتخاب حرفه‌ای‌تری خواهد بود.

در آینده، فناوری Matter احتمالاً مرز میان این پروتکل‌ها را کمرنگ می‌کند و تجربه‌ی یکپارچه‌ای از خانه‌های هوشمند به ارمغان می‌آورد. تا آن زمان، آگاهی از تفاوت Zigbee و Z-Wave کلید انتخاب درست است.

07

از 07

سوالات متداول (FAQ)