Giao thức kết nối nhà thông minh là gì?

Có rất nhiều giao thức nhà thông minh trên thị trường, người dùng lựa chọn đúng để tạo sự dễ dàng khi triển khai, nâng cấp  

Giao thức kết nối là thứ ngôn ngữ các thiết bị nhà thông minh giao tiếp với nhau. Nếu chúng không thể “nói chuyện”, ý tưởng biến ngôi nhà bình thường trở nên thông minh phá sản hoàn toàn.

Chính vì điều này, người dùng cần hiểu được cách thức làm việc của các giao thức kết nối trong nhà thông minh trước khi quyết định lựa chọn những thiết bị phù hợp và tốt nhất cho ngôi nhà của mình.

Với khoảng 10 chuẩn kết nối nhà thông minh khác nhau đang có trên thị trường, thật là khó để quyết định đâu là thứ tốt nhất. Về cơ bản, có thể chia ra làm 2 loại: Kết nối có dây và kết nối không dây.

Về giao thức kết nối có dây, có thể kể đến là X10 và UPB, sử dụng hệ thống dây điện có sẵn trong nhà để giao tiếp, có độ tin cậy cao nhưng thường chậm và khó mã hóa dữ liệu nhằm đảm bảo an toàn.

Giao thức nhà thông minh giúp các thiết bị nhà thông minh "nói chuyện" với nhau 

Giao thức không dây thì ngược lại, thường nhanh hơn, tương thích với một lượng lớn các thiết bị nhà thông minh, bao gồm Z-Wave và Zigbee, kết nối không dùng dây, đảm bảo an toàn hơn khi sử dụng.

Nhiều nền tảng nhà thông minh tương thích với Z-Wave, giao thức kết nối nhà thông minh lý tưởng nếu như người dùng muốn quản lý tất cả mọi thứ trong một ứng dụng duy nhất trên smartphone.

Cũng có những giao thức lai như Insteon và C-Bus, kết hợp sử dụng cả công nghệ kết nối có dây lẫn không dây.

Vì sao cần phải biết các giao thức kết nối nhà thông minh?

Giao thức kết nối quyết định khá nhiều trong việc mở rộng, nâng cấp nhà thông minh sau này

Khả năng tương thích: Những giao thức kết nối nhà thông minh nhất định đặt ra hạn chế cho người sử dụng các thiết bị nhà thông minh. Vì vậy, người dùng cần lựa chọn giao thức phổ biến, dễ sử dụng, có khả năng kết hợp với những thiết bị nhà thông minh khác nhau.

Dễ dàng nâng cấp: Công nghệ nhà thông minh mới liên tục xuất hiện trên thị trường, nếu người dùng có một hệ thống tương thích cao, có thể dễ dàng bổ sung thêm nhiều thiết bị và tính năng trong tương lai.

Những điều khác cần cần nhắc khi lựa chọn giao thức kết nối nhà thông minh chính là chi phí, mức tiêu thụ điện năng và băng thông tiêu tốn.

Những giao thức kết nối nhà thông minh phổ biến

Wi-Fi

Wi-Fi hiện phổ biến ở khắp mọi nơi

Khi WiFi ngày càng trở nên phổ biến, các thiết bị nhà thông minh cũng ra đời tận dụng giao thức kết nối này, cho khả năng tương tác dễ dàng giữa các thiết bị khác nhau.

Các thiết bị tương thích sử dụng băng tần 2.4Ghz và 5Ghz, cho khoảng cách khả dụng thực tế lên đến 20 mét, bị ảnh hưởng bởi các yếu tố ngoại cảnh, độ nhiễu, nguồn phát và chất lượng ăng ten.

Về lý thuyết, Wi-Fi cho phép kết nối tối đa 256 thiết bị. Lúc này, khả năng nghẽn mạng có thể xảy ra, đặc biệt khi có các thiết bị yêu cầu băng thông trao đổi dữ liệu lớn.

Điểm tuyệt vời của Wi-Fi chính là tốc độ truyền phát, khoảng cách và tính khả dụng của nó trên tổng thể. Người người nhà nhà gần như đã có 1 bộ định tuyết Wi-Fi trong nhà, sẽ ít tốn kém hơn khi sử dụng dây.

Wi-Fi cũng mang lại khả năng truy cập internet dễ dàng và đáng tin cậy ở mọi nơi trong căn nhà. Tuy nhiên, cũng có những hạn chế với công nghệ không dây phổ biến này.

Rất nhiều giao thức kết nối được triển khai trong quản lý nhà thông minh

Đầu tiên là khả năng bị nhiễu tín hiệu vì có quá nhiều thiết bị - như smartphone, máy tính bảng, đồng hồ, bộ điều chỉnh nhiệt độ… sử dụng mạng Wi-Fi, và khi có quá nhiều thiết bị, khả năng bị nghẽn cao.

Một vấn đề khác là tiêu hao năng lượng, mặc dù không làm hóa đơn tăng vọt và dễ kết nối khi có Wi-Fi nhưng những cảm biến nhỏ, thiết bị nhỏ không cần phải được trang bị Wi-Fi, vẫn còn có các giao thức khác.

Cuối cùng, bảo mật là một thứ cần được xem xét. Mặc dù Wi-Fi có khá nhiều tính năng bảo mật được trang bị, vấn đề không đến từ giao thức mà từ người dùng, bởi nếu tắt đi hoặc không bật đúng tính năng bảo mật, cả hệ thống mạng sẽ kém an toàn.

Wi-Fi 6 mang đến nhiều cải tiến, hiện đang dần dần được các nhà sản xuất mang ra thị trường. Wi-Fi Ha-Low giúp tiết kiệm năng lượng trong khi cải thiện khoảng cách giao tiếp.

Z-wave

Z-wave được hỗ trợ bởi rất nhiều công ty trên khắp thế giới

Z-wave là giao thức kết nối không dây phổ biến được phát triển ở Đan Mạch, sử dụng tần số vô tuyến để giao tiếp với các thiết bị khác, nhanh chóng trở thành giao thức phổ biến nhất, được hỗ trợ bởi hơn 450 công ty trên toàn cầu.

Giao thức kết nối này rất nhanh, sử dụng băng tần 908.42MHz, thấp hơn rất nhiều so với các thiết bị không dây khác trong nhà (sử dụng tần số 2.4Ghz), giúp giảm nhiễu và cải thiện hiệu quả giao tiếp cũng như tốc độ.

Các thiết bị sử dụng giao thức kết nối Z-wave như các dòng khóa cửa thông minh rất dễ thiết lập cũng như sử dụng, có thể điều khiển thông qua hub tổng, nơi mọi thiết bị nhà thông minh kết nối vào.

Giao thức này tương thích với hơn 1.500 thiết bị nhà thông minh, bất kể thương hiệu, phiên bản hay chủng loại, giúp người dùng có nhiều lựa chọn khi quyết định làm cho ngôi nhà trở nên thông minh hơn.

Z-wave cũng giúp tiết kiệm năng lượng khi sử dụng, tiêu hao điện năng ít hơn một số giao thức nhà thông minh, giúp tiết kiệm chi phí khi sử dụng lâu dài.

Đồng thời, tính tương thích cao của giao thức này giúp hệ thống nhà thông minh có thể làm việc với phiên bản cũ và phiên bản mới của các thiết bị nhà thông minh khác nhau.

ZigBee

ZigBee được phát triển cho doanh nghiệp nhưng đã vươn đến người dùng cuối

Zigbee và Z-wave là 2 giao thức kết nối khá tương đồng, mặc dù ZigBee khá phổ biến trên các thiết bị nhà thông minh đến từ các thương hiệu Trung Quốc.

Được phát triển chủ yếu cho ngành công nghiệp, giao thức kết nối ZigBee giờ đây trở nên phổ biến rộng rãi hơn, được sử dụng cho cả trong các thiết bị nhà thông minh dành cho người dùng cuối.

Giao thức này cho khả năng giao tiếp nhanh, tương tự như Z-wave, ZigBee sử dụng tần số vô tuyến tiêu chuẩn IEEE 802.15.14, hoạt động trên các băng tần 2.4GHz, 900MHz và 868MHz.

Sử dụng hệ thống mạng lưới, ZigBee cho khả năng giao tiếp và liên lạc khá nhanh trong những phạm vi xa hơn, một hub trung tâm có khả năng cung cấp năng lượng cho các thiết bị nhà thông minh khác nhau.

Giao thức này cũng giúp các nhà phát triển dễ dàng thiết kế sản phẩm mới tương thích với công nghệ mở này, hiện đã có hơn 1.200 thiết bị tương thích với giao thức ZigBee.

Một trong những lợi ích lớn nhất của giao thức kết nối nhà thông minh này chính là khả năng tiêu thụ điện năng siêu thấp, mang lại hiệu quả cực cao.

Nói về tính hiệu quả, các thiết bị sử dụng giao thức kết nối ZigBee loại bỏ sử dụng pin, sử dụng nguồn năng lượng xanh, giúp bảo vệ môi trường, người dùng không phải lo lắng cho việc thay pin mới.

ZigBee cũng giúp cải thiện bảo mật, là một trong những giao thức an toàn nhất tính đến thời điểm hiện tại, sử dụng mã hóa 128Bit, được áp dụng cho các hệ thống tài chính, ngân hàng.

Một trong những vấn đề mà giao thức này gặp phải chính là thỉnh thoảng tương tác kém, khiến cho một thiết bị không giao tiếp được với thiết bị khác đúng cách.

Tuy nhiên, những phiên bản ZigBee mới được phát triển và tung ra thị trường đã giải quyết được vấn đề này và giúp các thiết bị làm việc với nhau hiệu quả, bất kể đó là thương hiệu gì.

Insteon

Insteon rất dễ dùng nhưng giới hạn thiết bị nhà thông minh hỗ trợ

Insteon là giao thức kết nối đặc biệt, kết hợp công nghệ kết nối có dây và không dây, sử dụng công nghệ mạng kép đã đăng ký bản quyền để loại bỏ điểm yếu của cả 2 loại kết nối.

Một hub tổng Insteon giúp kết nối mọi thiết bị tương thích giao thức kết nối, người dùng có thể điều khiển qua ứng dụng trên điện thoại, máy tính bảng hay máy tính.

Giao thức này cũng tương thích với giao thức X10, cho phép đưa tính năng không dây vào hệ thống mạng X10.

Insteon được đánh giá là cực kỳ dễ sử dụng, một trong những đặc điểm khiến người dùng lựa chọn giao thức này, phù hợp với mọi người, mọi đối tượng, từ người dùng chuyên nghiệp cho đến nghiệp dư.

Insteon cũng rất dễ dàng thiết lập, như sử dụng một chiếc điện thoại thông minh. Mọi thiết bị tương thích với giao thức Insteon sẽ tự động được thêm vào hệ thống mạng khi mở chúng lên.

Tuy nhiên, có khá ít tùy chọn khi lựa chọn sử dụng giao thức Insteon, bởi hiện tại chỉ mới có hơn 200 thiết bị nhà thông minh tương thích, tất cả đều do Insteon sản xuất, kém tương thích với các thương hiệu khác.

Bluetooth

Cùng với Wi-Fi, Bluetooth cũng được dùng rất nhiều trong thiết bị nhà thông minh

Công nghệ này cũng sử dụng sóng vô tuyến để giao tiếp, tất cả các thiết bị Bluetooth có một con chip với phần mềm Bluetooth cho phép kết nối dễ dàng với các thiết bị khác.

Tính tương thích của giao thức kết nối này cực kỳ tuyệt vời, người dùng có thể kết nối bất kỳ thiết bị Bluetooth nào với thiết bị khác rất dễ dàng.

Một trong những điều tuyệt vời nhất của kết nối Bluetooth chính là tiết kiệm năng lượng hơn rất nhiều so với các giải pháp khác, lý tưởng cho những ai quan tâm đến tiêu hao điện năng và môi trường.

Tuy nhiên, giao thức kết nối này gặp vấn đề về khoảng cách, thiết bị sẽ không làm việc nếu di chuyển ra khỏi tầm khả dụng, mặc dù các nghiên cứu mới đang được tiến hành, cho phép tiết kiệm năng lượng trong khi mở rộng phạm vi sử dụng, cạnh tranh với ZigBee và Z-wave.

UPB

UPB sử dụng hệ thống dây điện có sẵn trong nhà

UPB là viết tắt của “Universal Powerline Bus”, giao thức kết nối có dây được phát triển từ năm 1999 nhưng vẫn là một trong những giao thức tiên tiến cho đến thời điểm hiện tại.

Giao thức kết nối này sử dụng hệ thống dây dẫn có sẵn trong nhà để thực hiện giao tiếp giữa các thiết bị, tuy không thân thiện với người dùng nhưng mang lại hiệu quả và độ tin cậy cao.

Cũng giống ZigBee hay Z-wave, các thiết bị tương thích với UPB kết nối với nhau thông qua bộ điều khiển nhà trung tâm, mỗi thiết bị nhà thông minh cần được thêm vào hệ thống mạng thủ công, tốn thêm thời gian.

Vì sử dụng hệ thống dây điện trong nhà, giao thức kết nối này không gặp phải vấn đề về khoảng cách như các giao thức không dây, một lựa chọn hợp lý cho những người dùng yêu thích công nghệ và độ tin cậy.

Cũng giống như Insteon, các thiết bị tương thích với giao thức UPB dù đã xuất hiện trên thị trường một thời gian dài, khá khó khăn khi kết nối với các thiết bị không dây và giới hạn khả năng nâng cấp.