Защо устройствата за интелигентен дом предпочитат Sub-GHz радиостанции? Проучване на предимствата и недостатъците на Sub-GHz устройства

Очаква се Sub Ghz радиостанциите да продължат да доминират на пазара на устройства за интелигентен дом в обозримо бъдеще, тъй като предлагат убедителна комбинация от производителност, надеждност и икономическа ефективност.

Въпреки че стандартните безжични протоколи като BLE и ZigBee са изпитани и тествани, те може да са уязвими към заплахи за сигурността, тъй като имат публично известни формати на съобщения, техники за модулация на сигнала и скорости на пренос на данни. Следователно е необходимо да се разработят собствени безжични протоколи за чувствителни IoT приложения, като например умна домашна автоматизация, интелигентни офиси и системи за бизнес сигурност.

Има и други предимства на използването на собствени безжични мрежови протоколи Sub 1Ghz. Ще ги сравня с недостатъците/предизвикателствата, за да видя кой път е по-добър за вашите IoT решения. Ще ви покажа и как... Roombanker може да ви помогне да решите тези предизвикателства. Нека веднага да започнем!

Защо изобщо да обмислите Sub-GHz радиостанции?

Long Range

Sub-GHz протоколите имат по-голям обхват от своите GHz аналози поради по-ниските коефициенти на затихване, по-добрата дифракция (огъване) и превъзходното разпространение.

Всички радиовълни отслабват, когато преминават през препятствия като стени. Но коефициентите на затихване за subGHz сигнали са по-ниски от тези на GHz вълните при проникване през всяко препятствие, което означава, че те могат да проникнат през повече стени.

Радиовълните също така са склонни да се огъват, когато ударят твърди ръбове, като например ъглите на сградите. Сигналите с по-ниски под-GHz честоти имат по-високи ъгли на дифракция, което означава, че се огъват повече около препятствия. Това намалява блокиращия ефект, увеличавайки обхвата.

Дори при предаване по права линия без препятствия, честотите под GHz имат по-ниски загуби по пътя, което води до по-дълъг обхват на предаване. Обикновено те достигат поне 1 км, докато GHz сигналите достигат само до няколкостотин фута.

Минимална намеса

GHz сигналите, по-специално 2.4 GHz лентата, са пренаселени, защото протоколи като BLE, WiFi и ZigBee работят на тази честота. Тъй като телефони, периферни устройства, микровълнови фурни и други устройства, които използват тези честоти, са многобройни, има по-голяма вероятност от смущения.

Но протоколите под-GHz се използват най-вече за комуникация на дълги разстояния с нисък работен цикъл, така че ефирните вълни не са толкова пренаселени, защото не много устройства ги използват. Следователно, предаването на сигнала е по-надеждно.

Ниска консумация на ел.енергия

Комуникационните протоколи в под-GHz честоти предават сигнали с ниски нива на мощност, като същевременно постигат същите бюджети за връзка. Освен това, минималните смущения в тази лента означават, че има по-малко повторни опити за успешно предаване на данните, което пести енергия от батерията.

По-ниска цена

Батериите са скъпи и тъй като повечето устройства с честота под GHz работят с тях, те са най-скъпите компоненти в дизайна. Но тези протоколи под GHz консумират малко енергия, така че хардуерът не се нуждае от големи и скъпи батерии. Повечето крайни възли работят с евтини батерии тип „монета“, AA или AAA, което намалява разходите им.

Изисква минимална поддръжка

Батериите в устройства с честота под GHz издържат години, ако не и десетилетия. Това минимизира разходите за поддръжка и задачите, свързани със смяната на батерии по време на експлоатационния живот на продукта или IoT решението.

Защо да разработваме собствени протоколи за безжична комуникация на субгигахерцови честоти? 

Несъответствие в случая на употреба

Стандартните протоколи за безжична комуникация, включително тези в под-GHz диапазона, може да не са подходящи за вашия случай на употреба. Фактори като недостатъчна пропускателна способност и ограничена поддръжка от крайните възли могат да дисквалифицират всички протоколи от вашето специфично IoT решение, което налага разработването на собствено решение. 

Вродена сигурност

Стандартните протоколи са по-уязвими за атаки, защото техните скорости на пренос на данни, структура на пакетите и техники за модулация на сигнала са известни. Но при собствените Sub GHz протоколи тези свойства са скрити, което затруднява нарушителите да пробият мрежата.

По-ниска консумация на електроенергия

Когато разработвате собствен протокол, вие имате пълен контрол върху всички функции, които могат да увеличат или намалят консумацията на енергия. Така можете да оптимизирате процесите и алгоритмите, за да намалите потреблението на енергия повече от това, което предлагат стандартните протоколи.

По-ниска цена

Стандартните протоколи за безжична комуникация са проектирани да обслужват широк пазар, така че имат множество функции, които увеличават изискванията за памет и обработка. Но персонализирането на собствен протокол, който да отговаря на вашия случай на употреба, елиминира ненужните функции, което намалява хардуерните изисквания, позволявайки ви да внедрите по-ефективен и по-евтин хардуер.

Съвместимост на устройството

Разработването на собствен протокол за безжична комуникация също така повишава съвместимостта на устройствата, защото ще работите с един доставчик, който ще изгражда вертикално интегриран хардуер.

Например, ако си партнирате с нас в Roombanker да развиеш своя домашна автоматизация решения, работещи в собствени мрежи, можете да бъдете сигурни, че интелигентен хъб, сензори, интелигентни термостати, умни контакти, стенни ключове, релетаи т.н., всички ще работят и ще се свързват безпроблемно.

Ресурси за тази част: https://www.silabs.com/support/training/sub-ghz-proprietary-and-connect-software-stack

Приложения за интелигентен дом, използващи устройства с честота под GHz

Управление на енергията

Системи за управление на енергията са предназначени да информират потребителите за потреблението на енергия в дома им, използвайки данни в реално време за това кога и къде се използва енергията, исторически отчети, анализи и интеграция на множество сцени.

Това приложение има три категории устройства.

• Хъбове, като този Roombanker център за домашна сигурностСъвместим е със стандартни протоколи като ZigBee и BLE, но също така поддържа и нашите собствени... RBF протоколУстройството може да покрие до 64 стаи и да свърже до 128 периферни устройства.
• Интелигентни енергийни сензори, като например еднофазни и трифазни електромери.
• Устройства за автоматизация, които включват интелигентни стенни превключватели и умни контакти.

Автоматизация на дома

Домашната автоматизация подобрява комфорта на обитаемото пространство чрез включването монитори за температура и влажност, устройства за автоматизация като релета, умни контакти, стенни ключовеи управляващи устройства като ключодържателиВ центъра на тази мрежа е хъбът за домашна сигурност.

Алармена система (детектор за проникване)

Това IoT решение е доста обширно, защото включва PIR сензори за движение с обхват на откриване от 12 м и имунитет срещу домашни любимци до 10 кг, което е изключително практично. Магнитни сензори за врати покрийте вратите и прозорците, за да откриете първите признаци на проникване, докато паник бутони активирайте ръчно активиране на алармата, за да поискате незабавна помощ.

Системата изисква контролни устройства като алармени клавиатури и ключове за активиране/дезактивиране на системата, и сирени за аларма (вътрешен намлява външен), които потребителите могат да конфигурират напълно дистанционно.

Но най-важният компонент е хъбът. За това приложение той трябва да има множество backhaul-ове като Ethernet, LTE и WiFi, за да осигури максимална надеждност в случай на прекъсване на захранването на една от мрежите. Нашият интелигентен хъб разполага с тези backhaul-ове, както и с вградена литиева батерия, която осигурява до 8 часа резервно захранване, ако захранването спре.

Мониторинг на околната среда в помещенията

Умните домове също трябва да бъдат защитени от пожари, течове на вода и електрически повреди. Нашето решение осигурява наблюдение на вътрешни пространства в реално време, използвайки пуша намлява детектори за течове на вода, което може да задейства активиране на вътрешна аларма и да изпраща сигнали до телефона на потребителя.

Решението има и дистанционно управление релета за спиране на водоснабдяването и газоподаването, както и стенни ключове за изключване на захранването.

Предизвикателства при разработването на устройства с честота под GHz за собствени мрежи

Сложен процес

Проектирането и разработването на персонализиран, патентован език за безжична комуникация от нулата е сложен процес, който изисква експертни познания в областта на хардуера. Разработчиците на протоколи трябва да разбират всички аспекти на радиокомуникацията, които включват физическия слой (за характеристики на предаване и регулаторни изисквания), структурата на пакетите и парсинга за определяне на мрежовото време.

Времеемък процес

Тъй като разработването на тези собствени безжични протоколи е сложно, процесът отнема време и може да забави пускането на продукта на пазара.

Ограничена поддръжка

Всеки технически продукт, който работи с тези протоколи за безжична комуникация, изисква техническа поддръжка във времето, за да бъде успешен на пазара. В повечето случаи наличната поддръжка е ограничена и това може да повлияе на жизнеспособността на IoT решението.

Как може Roombanker Помощ за Sub-GHz приложения за интелигентен дом?

Специализиран екип за разработване на протоколи

At Roombanker, ние следваме колективната визия на екип от професионалисти с богат опит и опит в областта на сигурността и домашната автоматизация, за да разработим нашите решения. Използваме решения за охранителни аларми като основа и внедряваме иновации към няколко приложения, като например управление на енергията, проследяване на активи, домашна автоматизация, мониторинг на здравето, мониторинг на околната среда и други.

Следователно, не е нужно да се притеснявате за сложния процес на разработка. Ние даваме приоритет на простотата, удобството и персонализацията, така че нашият квалифициран екип се справя с тези технически подробности, за да ви предостави готови за употреба продукти, работещи със собствени безжични протоколи. Използването на тези готови устройства намалява времето за пускане на пазара.

Възможност за разработване на различни типове устройства с честота под GHz

Нашата експертиза е очевидна и в отдела ни за хардуер, защото можем да разработваме различни компоненти за различни IoT решения. Те включват сензори, релета, превключватели и щепсели, които работят в собствената безжична мрежа, създадена от нашите мултипротоколни хъбове.

Засилено сигурност

Сигурността е отличителен белег на патентованите безжични протоколи и ние можем да гарантираме, че хъбът и неговите крайни възли комуникират сигурно, използвайки техники като FHSS и AES-CCM криптиране.

Нашият собствен безжичен протокол RBF, например, използва FHSS (Frequency-Hopping Spread Spectrum), за да предотврати заглушаване, когато нарушител се опита да провали комуникацията, използвайки сигнали от една и съща честота. Когато RBF непрекъснато се сблъсква със смущения по време на предаване, той превключва на различна честота и има 50 канала, от които да избира.

Протоколът използва и AES-CCM криптиране (със случаен ключ), което си сътрудничи с FHSS, за да блокира смущенията, репликацията и прихващането на сигнала.

Съответствие с регионалните стандарти

Правителствата и регионалните регулаторни органи често предоставят стандартни разпоредби и насоки за безжични технологии. Ние вземаме предвид тези инструкции при разработването на собствени протоколи, за да гарантираме, че вашето решение е приемливо и готово за използване на целевия ви пазар.

Налична техническа поддръжка

Roombanker предлага три документа за поддръжка за всяко устройство, които обхващат собствения безжичен протокол, по който работят. Те включват спецификации на продукта, ръководства за потребителя, и ръководства за бърз старт.

Ако се интересувате от нашите продукти или услуги и искате да ги използвате във вашите IoT решения, попълнете този формуляр за да започнете. Можем да ви партнираме, ако сте дистрибутор, търговец, охранителна компания, интегратор или инсталатор.

Заключение – Разлика между RBF Sub-GHz радиостанции и други безжични технологии

Roombanker Безжична алармена система за сигурност Съчетава лекота на използване с професионални функции, предлагайки лесен монтаж и настройка „направи си сам“, като същевременно интегрира професионални функции, включително усъвършенствани детектори, специален хъб за сигурност и поддържа интеграция с алармени приемателни центрове и др., което го прави предпочитаният избор за надеждна безжична алармена система за сигурност, поддържаща аларма за проникване, пожар и теч на вода, паник аларма и др., обслужваща редица малки бизнеси и жилищни имоти.