Waarom Smart Home-apparaten de voorkeur geven aan sub-GHz-radio's? Onderzoek naar de voor- en nadelen van sub-GHz-apparaten

Er wordt verwacht dat Sub Ghz-radio's in de nabije toekomst hun dominante positie op de markt voor slimme thuisapparaten zullen blijven behouden, omdat ze een overtuigende combinatie van prestaties, betrouwbaarheid en kosteneffectiviteit bieden.

Hoewel standaard draadloze protocollen zoals BLE en ZigBee beproefd zijn, kunnen ze kwetsbaar zijn voor veiligheidsrisico's omdat ze over algemeen bekende berichtformaten, signaalmodulatietechnieken en datasnelheden beschikken. Daarom is het noodzakelijk om eigen draadloze protocollen te ontwikkelen voor gevoelige IoT-toepassingen, zoals slimme domotica, slimme kantoren, en zakelijke beveiligingssystemen.

Er zijn nog meer voordelen aan het gebruik van eigen draadloze netwerkprotocollen van Sub 1Ghz. Ik zal deze naast de nadelen/uitdagingen naast elkaar plaatsen om te zien welk pad het beste is voor uw IoT-oplossingen. Ik zal je ook laten zien hoe Roombanker kan u helpen deze uitdagingen op te lossen. Laten we er meteen mee aan de slag gaan!

Waarom überhaupt sub-GHz-radio's overwegen?

Long Range

Sub-GHz-protocollen hebben een groter bereik dan hun GHz-tegenhangers vanwege lagere verzwakkingssnelheden, betere diffractie (buiging) en superieure voortplanting.

Alle radiogolven worden zwakker als ze door obstakels zoals muren gaan. Maar de dempingspercentages voor sub-GHz-signalen zijn lager dan die van GHz-golven bij het doordringen van elk obstakel, wat betekent dat ze meer muren kunnen doordringen.

Radiogolven hebben ook de neiging te buigen wanneer ze vaste randen raken, zoals de hoeken van gebouwen. De lagere subGHz-signalen hebben hogere diffractiehoeken, wat betekent dat ze meer rond obstakels buigen. Dit vermindert het blokkerende effect en vergroot het bereik.

Zelfs bij het zenden op een rechte lijn zonder obstakels ondervinden sub-GHz-frequenties lagere padverliezen, wat resulteert in een groter zendbereik. Over het algemeen reiken ze minimaal 1 km, terwijl GHz-signalen slechts een paar honderd meter reiken.

Minimale interferentie

GHz-signalen, met name de 2.4 GHz-band, zijn druk omdat protocollen zoals BLE, WiFi en ZigBee op deze frequentie werken. Omdat er veel telefoons, randapparatuur, magnetrons en andere apparaten zijn die deze frequenties gebruiken, is er een grotere kans op interferentie.

Maar sub-GHz-protocollen worden meestal gebruikt voor communicatie over lange afstanden met een lage duty-cycle, dus de ethergolven zijn niet zo druk omdat niet veel apparaten ze gebruiken. Daarom is de signaaloverdracht betrouwbaarder.

Laag energieverbruik

Sub-GHz-communicatieprotocollen verzenden signalen met een laag vermogensniveau terwijl ze dezelfde verbindingsbudgetten bereiken. Bovendien betekent de minimale interferentie in deze band dat er minder pogingen zijn om de gegevens succesvol te verzenden, waardoor de energie van de batterij wordt bespaard.

Lagere kost

Batterijen zijn duur, en aangezien de meeste sub-GHz-apparaten daarop draaien, zijn dit de duurste componenten in het ontwerp. Maar deze subGHz-protocollen verbruiken weinig stroom, dus de hardware heeft geen grote, dure batterijen nodig. De meeste eindknooppunten werken op goedkope munt-, AA- of AAA-batterijen, waardoor de kosten dalen.

Vereist minimaal onderhoud

Batterijen in sub-GHz-apparaten gaan jaren, zo niet tientallen jaren mee. Dit minimaliseert de onderhoudskosten en taken die gepaard gaan met het vervangen van batterijen tijdens de levensduur van het product of de IoT-oplossing.

Waarom eigen draadloze communicatieprotocollen op subGHz-niveau ontwikkelen? 

Gebruikscase komt niet overeen

De standaard draadloze communicatieprotocollen, inclusief die in het subGHz-bereik, passen mogelijk niet in uw gebruiksscenario. Factoren zoals onvoldoende doorvoer en beperkte ondersteuning voor end-node kunnen alle protocollen diskwalificeren voor uw specifieke IoT-oplossing, waardoor het noodzakelijk wordt om een ​​eigen oplossing te ontwikkelen. 

Aangeboren veiligheid

Standaardprotocollen zijn kwetsbaarder voor aanvallen omdat hun datasnelheden, pakketstructuur en signaalmodulatietechnieken bekend zijn. Maar met gepatenteerde SubGHz-protocollen worden deze eigenschappen verdoezeld, waardoor het voor indringers moeilijker wordt om het netwerk te kraken.

Lager stroomverbruik

Wanneer u een eigen protocol ontwikkelt, heeft u volledige controle over alle functies die het stroomverbruik kunnen verhogen of verlagen. U kunt dus processen en algoritmen optimaliseren om het energieverbruik verder terug te dringen dan wat standaardprotocollen bieden.

Lagere kost

Standaard draadloze communicatieprotocollen zijn ontworpen om een ​​brede markt te bedienen en hebben daarom meerdere functies die de geheugen- en verwerkingsvereisten verhogen. Maar door een eigen protocol aan te passen aan uw gebruikssituatie worden onnodige functies geëlimineerd, waardoor de hardwarevereisten worden verminderd, waardoor u slankere en goedkopere hardware kunt implementeren.

Compatibiliteit van apparaten

Het ontwikkelen van een eigen draadloos communicatieprotocol vergroot ook de apparaatcompatibiliteit, omdat u te maken krijgt met één enkele provider, die verticaal geïntegreerde hardware zal bouwen.

Als u bijvoorbeeld met ons samenwerkt bij Roombanker om jouw te ontwikkelen domotica oplossingen die op eigen netwerken draaien, kunt u er zeker van zijn dat de Smart Hub, sensoren, slimme thermostaten, slimme stekkers, wandschakelaars, relais, enz., zullen allemaal naadloos functioneren en onderling verbonden zijn.

Bronnen voor dit deel: https://www.silabs.com/support/training/sub-ghz-proprietary-and-connect-software-stack

Smart Home-toepassingen met behulp van sub-GHz-apparaten

Energy Management

Energiebeheersystemen zijn ontworpen om gebruikers op de hoogte te houden van het energieverbruik van hun huis met behulp van realtime gegevens over wanneer en waar de energie wordt gebruikt, historische rapporten, inzichten en integratie in meerdere scènes.

Deze applicatie heeft drie apparaatcategorieën.

• Hubs, zoals deze Roombanker thuisbeveiligingshub. Het is compatibel met standaardprotocollen zoals ZigBee en BLE, maar ondersteunt ook onze eigen protocollen RBF-protocol. Het apparaat kan maximaal 64 kamers bestrijken en maximaal 128 randapparatuur aansluiten.
• Slimme energiesensoren, zoals de eenfase- en driefasemeters.
• Automatiseringsapparaten, waaronder slimme wandschakelaars en slimme stekkers.

Domotica

Domotica vergroot het comfort van de leefbare ruimte door het inbouwen ervan temperatuur- en vochtigheidsmeters, automatiseringsapparaten zoals relais, slimme stekkers, wandschakelaars, en bedieningsapparaten zoals sleutelhangers. Centraal in dit netwerk staat de hub voor thuisbeveiliging.

Beveiligingsalarm (inbraakdetectie)

Deze IoT-oplossing is behoorlijk uitgebreid omdat deze inclusief is PIR bewegingssensoren met een detectiebereik van 12 m en een huisdierimmuniteit tot 10 kg, wat zeer praktisch is. Magnetische sensoren voor deuren bedek de deuren en ramen om de eerste tekenen van inbraak te detecteren paniekknoppen schakel handmatige alarmactivering in om onmiddellijke hulp te vragen.

Het systeem vereist bedieningsapparaten zoals alarm toetsenborden en handzenders om het systeem in/uit te schakelen, en alarm sirenes (binnen en buitenshuis) die gebruikers volledig op afstand kunnen configureren.

Maar het belangrijkste onderdeel is de hub. Voor deze toepassing moet het meerdere backhauls hebben, zoals Ethernet, LTE en WiFi, om maximale betrouwbaarheid te bieden als een netwerk uitvalt. Onze slimme hub beschikt over deze backhauls, evenals een ingebouwde lithiumbatterij die tot 8 uur back-up biedt als de stroom uitvalt.

Toezicht op het binnenmilieu

Slimme huizen moeten ook beschermd zijn tegen brand, waterlekken en elektrische storingen. Onze oplossing biedt realtime monitoring van binnenruimtes roken en waterlekdetectoren, die activering van het binnenalarm en waarschuwingen op de telefoon van de gebruiker kan activeren.

De oplossing wordt ook op afstand bestuurd relais om de water- en gastoevoer af te sluiten, en muurschakelaars om de stroom uit te schakelen.

Uitdagingen bij het ontwikkelen van sub-GHz-apparaten voor eigen netwerken

Gecompliceerd proces

Het helemaal opnieuw ontwerpen en ontwikkelen van een aangepaste, eigen draadloze communicatietaal is een ingewikkeld proces dat hardware-expertise vereist. Protocolontwerpers moeten alle aspecten van radiocommunicatie begrijpen, waaronder de PHY-laag (voor transmissiekenmerken en wettelijke vereisten), de pakketstructuur en het parseren van netwerktiming.

Tijdintensief proces

Omdat het ontwikkelen van deze gepatenteerde draadloze protocollen ingewikkeld is, kost het proces tijd en kan het de lancering van producten vertragen.

Beperkte ondersteuning

Elk technisch product dat op deze draadloze communicatieprotocollen draait, heeft na verloop van tijd technische ondersteuning nodig om succesvol te zijn op de markt. In de meeste gevallen is de beschikbare ondersteuning beperkt, en dit kan de levensvatbaarheid van een IoT-oplossing beïnvloeden.

Hoe kan Roombanker Hulp bij Sub-GHz Smart Home-toepassingen?

Gespecialiseerd protocolontwikkelingsteam

At Roombanker, volgen we de collectieve visie van een team van professionals met uitgebreide achtergronden en ervaring in beveiliging en domotica om onze oplossingen te ontwikkelen. We gebruiken beveiligingsalarmoplossingen als onze basis en innoveren naar buiten toe in de richting van verschillende toepassingen, zoals energiebeheer, asset-tracking, domotica, gezondheidsmonitoring, milieumonitoring en meer.

U hoeft zich dus geen zorgen te maken over het ingewikkelde ontwikkelingsproces. Wij geven prioriteit aan eenvoud, gemak en personalisatie, dus ons bekwame team behandelt deze technische details om u kant-en-klare producten te bieden die draaien op eigen draadloze protocollen. Het gebruik van deze kant-en-klare apparaten verkort de time-to-market.

Mogelijkheid om verschillende sub-GHz apparaattypen te ontwikkelen

Onze expertise komt ook tot uiting op onze hardwareafdeling omdat we verschillende componenten kunnen ontwikkelen voor verschillende IoT-oplossingen. Deze omvatten sensoren, relais, schakelaars en stekkers, die werken op het eigen draadloze netwerk dat is gecreëerd door onze multiprotocol-hubs.

verbeterde beveiliging

Beveiliging is een kenmerk van eigen draadloze protocollen, en we kunnen ervoor zorgen dat de hub en de eindknooppunten veilig communiceren met behulp van technieken als FHSS en AES-CCM-codering.

Ons eigen draadloze protocol RBF maakt bijvoorbeeld gebruik van FHSS (Frequency-Hopping Spread Spectrum) om storing te voorkomen wanneer een indringer de communicatie probeert te kraken met behulp van signalen van dezelfde frequentie. Wanneer RBF tijdens de transmissie voortdurend interferentie tegenkomt, schakelt het naar een andere frequentie en heeft het 50 kanalen om uit te kiezen.

Het protocol maakt ook gebruik van AES-CCM-codering (met een willekeurige sleutel), die samenwerkt met FHSS om signaalinterferentie, replicatie en onderschepping te blokkeren.

Naleving van regionale normen

Overheden en regionale regelgevende instanties bieden vaak regelgeving en richtlijnen voor draadloze standaarden. We houden rekening met deze instructies bij het ontwikkelen van de eigen protocollen om ervoor te zorgen dat uw oplossing acceptabel en klaar voor gebruik is in uw doelmarkt.

Beschikbare technische ondersteuning

Roombanker biedt drie ondersteuningsdocumenten voor elk apparaat, die betrekking hebben op het eigen draadloze protocol waarop ze draaien. Deze omvatten product specificaties, gebruiksaanwijzingenen snelstartgidsen.

Als u geïnteresseerd bent in onze producten of diensten en deze wilt gebruiken in uw IoT-oplossingen, Vul dit formulier in starten. Wij kunnen samenwerken als u een distributeur, dealer, beveiligingsbedrijf, integrator of installateur bent.

Take Away – Verschil tussen RBF Sub-GHz-radio’s en andere draadloze technologieën

Roombanker Draadloos beveiligingsalarmsysteem combineert gebruiksgemak met professionele functies en biedt moeiteloze doe-het-zelf-installatie en -instelling, terwijl het professionele functies integreert, waaronder geavanceerde detectoren, een speciaal beveiligingscentrum en ondersteunende integratie met alarmcentrales, enz., waardoor het de beste keuze is voor een betrouwbaar draadloos beveiligingsalarmsysteem, met ondersteuning voor inbraakalarm, brand- en waterlekkage-alarm, paniekalarm, enz., en geschikt voor een breed scala aan kleine bedrijven en woningen.

Meer ontdekken: Een diepgaande technische analyse van het RBF-protocol | Casestudy SSG Roemenië | Roombanker Smart Hub | Word Distributeur