Protokol mana yang harus saya gunakan untuk perangkat otomasi di lingkungan rumah?

9

Saya punya proyek untuk mengotomatisasi hal-hal di rumah. Saya seorang pengembang tetapi pemula dalam bidang elektronik dan IoT.

Apa yang harus saya gunakan untuk berkomunikasi secara nirkabel? Wi-Fi, Bluetooth ... Di mana saya harus mencari?

Saya memerlukan solusi murah, rendah konsumsi, dan kecil , misalnya membuat interruptor cahaya nirkabel ekstra, atau, mencoba melakukan hal-hal seperti triangularisasi lokal dengan gelang sirkuit terpadu dari teman-teman rumah saya (tidak ada tahanan! Rumah itu besar dan itu untuk memiliki "mode-obor" - lampu mengikuti Anda, untuk penghematan energi)

Kami juga menanam makanan (jamur), sehingga optimisasi dapat dilakukan pada budaya di masa depan. Saya juga ingin membuka / menutup beberapa pintu.

Itu harus modular sehingga API pada akhirnya bisa keren.

Apakah sirkuit terintegrasi Bluetooth pada IoT dipusatkan oleh Raspberry Pi (server) dan dapat dikontrol oleh Wi-Fi (atau langsung melalui Bluetooth) adalah hal yang baik untuk dilihat? Apa yang saya lewatkan?

smart-home wireless Morpheus
sumber
3
Jelas bukan wifi karena masalah daya, mungkin bluetooth energi rendah meskipun karena ada cacat desain nomor dalam spesifikasi terutama sehubungan dengan berbagi, mungkin beberapa skema khusus antara 2,4 GHz radio / chip MCU dirancang untuk lebih tepat sesuai dengan kebutuhan Anda sebagai gantinya. Menggunakan BTLE secara harfiah sebagian besar masuk akal jika Anda perlu berkomunikasi dengan perangkat yang ada yang memiliki itu, terutama telepon.
Chris Stratton
1
Untuk berkomunikasi dengan ponsel, bagaimana jika saya tidak melakukannya secara langsung tetapi menangani data skema kustom pada Raspberry PI dengan mencontohkan dan menjalankan server saya dengan layanan web untuk ponsel / aplikasi? Apakah Anda memiliki sumber yang bagus untuk dipelajari untuk skema khusus, dll.?
Morpheus
1
Kemudian Anda dapat menerapkan sesuatu yang kustom di kedua ujungnya. Hanya perlu diingat bahwa pi rapuh karena bergantung pada kartu SD yang tidak suka kehilangan daya yang tidak tepat waktu.
Chris Stratton
2
Tidak yakin dari mana Anda mendapat gagasan bahwa 2,4 GHz mahal, karena itu salah. Transceiver hanya sesedikit satu dolar, dalam jumlah tunggal. Namun, 25m mungkin kurang dapat diandalkan untuk banyak mekanisme non-lisensi, setidaknya jika ada dinding atau sumber kebisingan lainnya. Sesuatu seperti LoRa dirancang untuk menempuh jarak yang jauh lebih jauh dengan daya rendah, tetapi ada batas yang jauh lebih rendah pada laju dan jumlah keseluruhan data yang dapat Anda letakkan di dalamnya.
Chris Stratton
2
Saya tidak yakin ada sesuatu dari rak, tetapi gagasan BT-LE didukung oleh wifi yang terhubung untuk mendapatkan rentang suara yang masuk akal.
Sean Houlihane

Jawaban:

8

Di sini Anda memiliki daftar 11 protokol IoT yang perlu Anda ketahui.

Berikut ini ringkasannya jika suatu saat tautan tersebut rusak

Standar Bluetooth : Spesifikasi inti Bluetooth 4.2. Frekuensi: 2.4GHz (ISM) Kisaran: 50-150m (Smart / BLE) Tarif Data: 1Mbps (Smart / BLE)

Zigbee Standard: ZigBee 3.0 berdasarkan IEEE802.15.4 Frekuensi: Kisaran 2.4GHz: 10-100m Kecepatan Data: 250kbps

Z-Wave Standard: Z-Wave Alliance ZAD12837 / ITU-T G.9959 Frekuensi: 900MHz (ISM) Kisaran: 30m Data Rate: 9,6 / 40 / 100kbit / s

6LowPAN Standard: RFC6282 Frekuensi: (diadaptasi dan digunakan pada berbagai media jaringan lain termasuk Bluetooth Smart (2.4GHz) atau ZigBee atau RF daya rendah (sub-1GHz) Kisaran: N / A Data Rate: N / A

Thread Standard: Thread, berdasarkan pada IEEE802.15.4 dan 6LowPAN Frekuensi: 2.4GHz (ISM) Kisaran: N / A Kecepatan Data: N / A

WiFi Standar: Berdasarkan 802.11n (penggunaan paling umum di rumah saat ini) Frekuensi: band 2,4GHz dan 5GHz Kisaran: Sekitar 50m Kecepatan Data: Maksimum 600 Mbps, tetapi 150-200Mbps lebih tipikal, tergantung pada frekuensi saluran yang digunakan dan jumlah antena (standar 802.11-ac terbaru harus menawarkan 500Mbps ke 1Gbps)

Standar Seluler : GSM / GPRS / EDGE (2G), UMTS / HSPA (3G), LTE (4G) Frekuensi: 900/1800/1900 / 2100MHz Kisaran: 35km maks untuk GSM; Maks. 200km untuk Tarif Data HSPA (unduhan umum): 35-170kps (GPRS), 120-384kbps (EDGE), 384Kbps-2Mbps (UMTS), 600kbps-10Mbps (HSPA), 3-10Mbps (LTE))

Standar NFC : ISO / IEC 18000-3 Frekuensi: 13,56MHz (ISM) Kisaran: 10cm Laju Data: 100–420kbps

Sigfox Standard: Sigfox Frekuensi: 900MHz Kisaran: 30-50km (lingkungan pedesaan), 3-10km (lingkungan perkotaan) Kecepatan Data: 10-1000bps

Standar Neul : Frekuensi Neul: 900MHz (ISM), 458MHz (Inggris), 470-790MHz (Ruang Putih) Kisaran: 10km Kecepatan Data: Beberapa bps hingga 100kbps

LoRaWAN Standar: LoRaWAN Frekuensi: Berbagai Rentang: 2-5km (lingkungan perkotaan), 15km (lingkungan pinggiran kota) Data Rate: 0,3-50 kbps.

Pertimbangkan saja itu:

  1. Semakin jauh jarak yang Anda inginkan dengan sinyal semakin banyak konsumsi daya yang Anda butuhkan.

  2. Semakin tinggi kecepatan data yang Anda butuhkan, semakin tinggi frekuensi sehingga semakin banyak konsumsi daya.

Jadi saya sarankan untuk menggunakan protokol frekuensi rendah; ZigBee bekerja dengan sangat baik, konsumsi sangat rendah dan cukup populer. Satu-satunya kelemahan adalah bahwa Raspberry Pi tidak termasuk pemancar ZigBee, Anda mungkin memerlukan tambahan adfruit.

Snake Sanders
sumber
Ini adalah daftar yang bagus, akan menyenangkan untuk terus diperbarui. Beberapa hal yang ingin saya tambahkan; Bluetooth 5 (perubahan data dan kisaran) dan kemampuan mesh, LoRa bisa mencapai 300 kbps (itu adalah modul yang saya lihat, tapi saya pikir ada beberapa yang bisa lebih).
dicobraz
6

Mengacu pada daftar protokol yang disediakan dalam jawaban Snake, tampaknya Anda memerlukan protokol dengan kisaran 20-100m, kinerja daya rendah yang baik (idealnya pasif, tapi saya tidak tahu solusi apa pun), dan tidak terlalu banyak bandwidth untuk bagian yang dibawa. Selain itu, Anda memerlukan beberapa node statis yang dapat kurang dibatasi dari perspektif daya.

BT-LE adalah protokol yang paling banyak diadopsi. Sayangnya, saya tidak berpikir Anda dapat menggunakan kembali ponsel dengan cara yang sama seperti Anda akan menggunakan node (kecuali jika Anda bergantung pada interaksi pasif murni dengan protokol). Namun, SoC yang menyediakan protokol ini, ditambah periferal yang memadai untuk memungkinkan pelacak kebugaran atau headphone adalah umum (dan meningkat dalam spesifikasi).

Jika Anda melihat SoC terbaru dengan radio 2,4 GHz, Anda akan menemukan mereka sering mendukung lebih dari sekedar Bluetooth (Anda hanya mengkonfigurasi tumpukan perangkat lunak yang tepat), jadi ada baiknya menyelidiki jika Anda bisa mendapatkan hasil yang lebih baik dengan protokol yang berbeda ( tapi kemudian Anda harus menambahkan radio lain ke node statis Anda). Kasus penggunaan Anda tampaknya mengandalkan indikasi kekuatan sinyal yang andal (dengan asumsi waktu penerbangan tidak diperlukan).

Salah satu tugas paling penting pada tahap ini dalam desain adalah menyusun anggaran daya dan profil pengisian daya untuk perangkat portabel. Ini akan berdampak pada profil tidur dan frekuensi transmisi. Anda mungkin ingin menggunakan accelerometer untuk menyesuaikan laju transmisi (karena radio mungkin akan membutuhkan lebih banyak energi untuk mentransmisikan daripada hanya polling untuk memeriksa gerakan).

Sean Houlihane
sumber
4

Salah satu protokol yang tidak tercantum dalam jawaban Snake adalah modul radio untuk 433MHz / 868MHz / 915MHz, salah satunya akan mencakup band hobi / riset di negara Anda, dan dapat digunakan untuk membuat node berdaya rendah. RFM69 dan NRF24L01 +.

https://www.mysensors.org/ telah memasukkan ini ke dalam pengaturan jaringan dengan protokol dan gateway, semua open source, yang berbicara kepada berbagai pengontrol yang ada dan menawarkan banyak peluang untuk pengembangan di kedua sensor / node dan ujung pengontrol.

Geoff
sumber
2

Saya akan melihat beberapa solusi Nordic SoC yang memiliki protokol terintegrasi. Ini cara yang baik untuk memiliki chip yang memungkinkan Anda untuk menguji skenario yang berbeda, Nordic memiliki SoC dengan sebagian besar protokol umum (Bluetooth, WiFi, IEEE, ANT, dll.) Dalam satu chipset.

Saya akan mulai dengan Bluetooth, itu solusi IMHO paling sederhana, paling serbaguna. Meskipun saya tidak yakin tentang triangulasi lokal, sepertinya terlalu banyak untuk kebutuhan Anda, mungkin melihat ke dalam suar Bluetooth.

dicobraz
sumber