Який протокол слід використовувати для пристроїв автоматизації в домашніх умовах?

9

У мене є проект автоматизації речей в будинку. Я розробник, але початківець в галузі електроніки та IoT.

Що я повинен використовувати для бездротового спілкування? Wi-Fi, Bluetooth ... Де я повинен шукати?

Мені потрібно дешеве, низьке споживання і крихітне рішення, наприклад, зробити додатковий бездротовий переривник світла або спробувати зробити такі речі, як локальна тріангуляризація за допомогою інтегральної схеми рукоятки моїх односельців (в'язнів немає! Будинок великий і це для того, щоб мати "режим факела" - світильники слідують за вами для економії енергії

Ми також вирощуємо їжу (гриби), тому в майбутньому можна проводити оптимізацію культур. Я також хочу відкрити / закрити деякі двері.

Він повинен бути модульним, щоб API в кінці міг бути крутим.

Чи хороша справа для інтегрованої схеми Bluetooth на IoT, централізованої Raspberry Pi (сервер) і керованої через Wi-Fi (або безпосередньо через Bluetooth)? Що я пропускаю?

smart-home wireless

— Морфей
джерело

3

Безумовно, не через Wi-Fi через енергетичну проблему, можлива низька енергія Bluetooth, хоча, оскільки в специфікаціях є кількість номерів, особливо щодо спільного використання, можливо, якась спеціальна схема між мікросхемами радіо / MCU 2,4 ГГц, розроблена так, щоб точніше відповідати вашим потребам. Використання BTLE буквально здебільшого має сенс, якщо вам потрібно спілкуватися з існуючими пристроями, які мають це, особливо з телефонами.

— Кріс Страттон

1

Що стосується спілкування з телефонами, що робити, якщо я цього не роблю безпосередньо, а обробляти дані спеціальної схеми на Raspberry PI, наприклад, запускати мій сервер за допомогою веб-сервісу для телефону / додатків? Чи є у вас якесь хороше джерело, щоб дізнатися про власну схему тощо?

— Морфей

1

Тоді ви можете реалізувати щось на замовлення на обох кінцях. Пам’ятайте лише про те, що пі є крихкими завдяки опорі на SD-картці, яка не любить несвоєчасні втрати електроенергії.

— Кріс Страттон

2

Не впевнений, звідки у вас ідея, що 2,4 ГГц коштує дорого, оскільки це помилково. Трансивери коштують лише долар, в одній кількості. Однак 25 м можуть бути менш надійними для багатьох неліцензійних механізмів, принаймні, якщо є стіни чи інші джерела шуму. Щось на зразок LoRa призначений для проходження (набагато) більших відстаней з низькою потужністю, але є набагато нижчі обмеження щодо швидкості та загального обсягу даних, які ви можете передати через нього.

— Кріс Страттон

2

Я не впевнений, що з полиці є щось, але ідея BT-LE підкріплена вузлами, підключеними через wifi, щоб отримати звук діапазону.

— Шон Хуліхане

8

Ось вам приємний список з 11 протоколів IoT, про які вам потрібно знати.

Ось короткий виклад у випадку, коли посилання колись перерветься

Стандарт Bluetooth : Частота специфікації Bluetooth 4.2 Частота: 2,4 ГГц (ISM) Діапазон: 50-150 м (Smart / BLE) Швидкість передачі даних: 1 Мбіт / с (Smart / BLE)

Стандарт Zigbee : ZigBee 3.0 на основі IEEE802.15.4 Частота: 2,4 ГГц Діапазон: 10-100 м. Швидкість передачі даних: 250 кбіт / с.

Стандарт Z-Wave : Z-Wave Alliance ZAD12837 / ITU-T G.9959 Частота: 900 МГц (ISM) Діапазон: 30 м. Швидкість передачі даних: 9,6 / 40/100 кбіт / с

Стандарт 6LowPAN : Частота RFC6282: (адаптовано та використовується в багатьох інших мережевих носіях, включаючи Bluetooth Smart (2,4 ГГц) або ZigBee або РЧ низької потужності (під 1 ГГц) Діапазон: N / A Ставки даних: N / A

Стандарт нитки : Нитка, заснована на частоті IEEE802.15.4 та 6LowPAN: 2,4 ГГц (ISM) Діапазон: N / A Темпи передачі даних: N / A

Стандарт WiFi : На основі 802.11n (найчастіше сьогодні в будинках) Частоти: діапазони 2,4 ГГц і 5 ГГц Діапазон: Приблизно 50 м. Швидкість передачі даних: Максимум 600 Мбіт / с, але 150-200 Мбіт / с є більш типовою залежно від частоти каналу та кількості антен (останній 802.11-AC стандарт повинен пропонувати 500Mbps до 1Gbps)

Мобільний стандарт: GSM / GPRS / EDGE (2G), UMTS / HSPA (3G), LTE (4G) Частоти: 900/1800/1900/2100 МГц Діапазон: 35 км для GSM; Максимальна швидкість 200 км для даних HSPA (типова завантаження): 35-170 кбіт (GPRS), 120-384 кбіт / с (EDGE), 384 кбіт / с 2 Мбіт (UMTS), 600 кбіт / с 10 Мбіт (HSPA), 3-10 Мбіт / с (LTE)

Стандарт NFC : ISO / IEC 18000-3 Частота: 13,56 МГц (ISM) Діапазон: 10 см. Швидкість передачі даних: 100–420 кбіт / с.

Sigfox Standard: Частота Sigfox: Діапазон 900 МГц: 30-50 км (сільське середовище), 3–10 км (міське середовище) Ціни даних: 10-1000bps

Стандарт Neul : Частота Neul: 900 МГц (ISM), 458 МГц (Великобританія), 470-790 МГц (пробіл) Діапазон: 10 км. Швидкість передачі даних: Мало bps до 100 кбіт / с.

Стандарт LoRaWAN : LoRaWAN Частота: Різний діапазон: 2-5 км (міське середовище), 15 км (приміські умови) Ціни даних: 0,3-50 кбіт / с.

Просто врахуйте це:

Чим довша відстань, яку ви хочете пройти за допомогою сигналу, тим більше споживання енергії вам потрібно.
Чим вище потрібна швидкість передачі даних, тим вище частота, тим більше споживання енергії.

Тому я пропоную перейти до протоколу низької частоти; ZigBee працює досить непогано, споживає дуже низько і це досить популярно. Єдиним недоліком є те, що Raspberry Pi не включає передавач ZigBee, можливо, вам знадобиться додаткова adfruit.

— Змія Сандерс
джерело

Це хороший список, було б непогано тримати це оновлення. Ще кілька речей, які я додам; Bluetooth 5 (зміни швидкості передачі даних та діапазону) та мережеві можливості, LoRa може піднятись до 300 кбіт / с (це ті модулі, які я бачив, але, думаю, є такі, які можуть піти навіть більше).

— дикобраз

6

Посилаючись на перелік протоколів, наданий у відповіді Змії, здається, що вам потрібен протокол з дальністю 20-100 м, хороші показники низької потужності (в ідеалі пасивні, але я не знаю жодного рішення) і не дуже велика пропускна здатність. для перенесеної частини. Крім того, вам потрібні статичні вузли, які можуть бути менш обмеженими з точки зору живлення.

BT-LE - це найбільш широко прийнятий протокол. На жаль, я не думаю, що ви можете повторно використовувати мобільний телефон так само, як і вузол (якщо ви не покладаєтесь на чисто пасивні взаємодії з протоколом). Однак, SoC, які надають цей протокол, а також достатня кількість периферійних пристроїв для включення фітнес-трекера або навушників є загальними (і покращуються в специфікаціях).

Якщо ви подивитесь на останні SoC з радіо 2,4 ГГц, ви виявите, що вони часто підтримують більше, ніж просто Bluetooth (ви просто налаштуєте правильний стек програмного забезпечення), тому варто перевірити, чи зможете ви отримати кращі результати за допомогою іншого протоколу ( але тоді вам доведеться додати ще одне радіо до своїх статичних вузлів). Здається, ваш випадок використання покладається на те, щоб мати надійну індикацію потужності сигналу (припускаючи, що точність польоту не потрібна).

Одним з найважливіших завдань на цьому етапі проектування є розробка бюджету потужності та профілю зарядки для портативного пристрою. Це матиме вплив на профілі сну та частоту передачі. Напевно, ви хочете використовувати акселерометр для адаптації швидкості передачі (оскільки радіо, ймовірно, потребуватиме більше енергії для передачі, ніж просто опитування для перевірки руху).

— Шон Хуліхане
джерело

4

Один протокол, який не вказаний у відповіді Змії, - це радіомодулі на 433 МГц / 868 МГц / 915 МГц, один з яких охоплюватиме діапазон хобі / дослідження у вашій країні і може використовуватися для створення вузлів малої потужності. RFM69 і NRF24L01 +.

https://www.mysensors.org/ ввели їх у мережеве налаштування з протоколом і шлюзами, усі з відкритим кодом, які розмовляють з низкою існуючих контролерів і пропонують багато можливостей для розробки як на датчиках, так і на вузлі та на контролері.

— Джефф
джерело

2

Я хотів би переглянути деякі рішення Nordic SoC, які мають інтегровані протоколи. Це хороший спосіб мати чіп, який дозволить вам протестувати різні сценарії, Nordic має SoC з більшістю загальних протоколів (Bluetooth, WiFi, IEEE, ANT тощо) в одному чіпсеті.

Я б розпочав із Bluetooth, найпростішого, найбільш універсального рішення IMHO. Хоча я не впевнений у локальній тріангуляції, це здається непосильним для ваших вимог, можливо, загляньте в маяки Bluetooth.

— дикобраз
джерело