مقدمه
مزایای فرکانس‌های زیر گیگاهرتز را با استفاده از یک مثال می توان کامل توضیح داد. در فرکانس های زیر گیگاهرتز، شما تجربه رانندگی در یک بزرگراه شش لاین مملو از ماشین‌ها را دارید، و فقط شما در سمت چپ در حال رانندگی هستید. قابلیت اطمینان و عدم تداخل با سایر دستگاه‌ها در نهایت برای پیشرفت آینده راه‌حل‌های خانه‌های هوشمند حیاتی خواهد بود.
از آنجایی که تنوع دستگاه‌ها و راه‌حل‌های خانه هوشمند همچنان در حال رشد است، زندگی ما نیز راحت‌تر و هوشمندتر شده است.
درک چارچوب ارتباطی زیربنای خانه های هوشمند مهم‌تر از همیشه است. در این مقاله سعی شده است تا در مورد اینکه چرا فرکانس‌های زیر گیگاهرتز مانند پروتکل LORA همچنان یک جنبه حیاتی از فناوری های خانه‌های هوشمند باقی می‌مانند، صحبت کنیم. همچنین در مورد چشم‌انداز آینده برای دستگاه‌ها و راه‌حل‌های مورد استفاده بحث خواهیم کرد.
پیدایش خانه هوشمند
اگر از من بپرسید که فناوری خانه هوشمند از چه زمانی برای برقراری ارتباط به لایه های زیر گیگاهرتز نیازمند شده است، جواب من به شما این خواهد بود که ابتدا باید مشخص کنیم که “خانه هوشمند” واقعاً چه زمانی شروع شده است.
من فکر می‌کنم نقطه شکست برای خانه‌های هوشمند آیفون در سال 2007 بود. زمانی که مصرف‌کنندگان شروع به انجام کارهای بیشتر با دستگاه های دستی خود کردند. 20 تا 30 سال پیش دستگاه هایی را خواهید یافت که در فضای خانه هوشمند قرار داشتند، اما احتمالاً در آن زمان خانه هوشمند نامیده نمی شدند. در عوض، “اتوماسیون خانگی” کلمه بزرگی بود. در آن زمان، شما می توانستید یک سیستم خانه هوشمند را با چند صد هزار دلار نصب کنید، اما از آن زمان بسیار قابل اعتمادتر و مقرون به صرفه تر شده است.
از همان روزهای اولیه اتوماسیون خانگی، گسترش راه حل های اختصاصی و مبتنی بر استاندارد گزینه های مختلفی را در لایه های 2.4 گیگاهرتز و زیر گیگاهرتز به مصرف کنندگان ارائه کرده است. با این حال، تنها زیر گیگاهرتز، مزایای اساسی برد طولانی تر، عمر باتری بیشتر، قابلیت اطمینان بهتر و کاهش شلوغی شبکه را فراهم می کند.
به حداکثر رساندن برد ارتباطی و عمر باتری
با توجه به مصرف انرژی یکسان (همان مقدار انرژی مصرف شده) در مقایسه با 2.4 گیگاهرتز (WiFi)، حدود ده برابر برد با LORA خواهید داشت و این یک قانون ساده فیزیک است. در فرکانس های زیر گیگاهرتز مانند LORA با توجه به افزایش برد نسبت به فرکانس های 2.4Gz دیگر مشکل هوشمندی سازی برای ساختمان های دوبلکس، تری بلکس و … وجود نخواهد داشت.
همین طور باید توجه داشته باشید که فرکانس های 2.4 گیگاهرتز (WiFi) حداکثر تا 100 متر برد خواهند داشت و برای افزایش برد باید از Repeater ها استفاده شود که موجب هزینه های سربار اضافی و کاهش امنیت می شوند. در کل می توان گفت که: هرچه فرکانس کمتر باشد، مصرف انرژی کمتر، برد بیشتر و تداخل فرکانس کمتر است.
سه دلیل اصلی برای عملکرد برد بهتر در فرکانس های زیر 2.4 گیگاهرتز ذکر شده است:
- در حالی که امواج رادیویی از دیوارها و سایر موانع عبور می کنند، سیگنال شان ضعیف می شود. نرخ تضعیف در فرکانس های بالاتر افزایش می یابد. بنابراین سیگنال 2.4 گیگاهرتز سریعتر از سیگنال زیر گیگاهرتز ضعیف می شود.
- امواج رادیویی 2.4 گیگاهرتز نیز سریعتر از امواج زیر گیگاهرتز محو می‌شوند، زیرا از سطوح متراکم منعکس می‌شوند. در محیط های پر تراکم، انتقال 2.4 گیگاهرتز می تواند به سرعت ضعیف شود، که بر کیفیت سیگنال تأثیر منفی می گذارد.
- اگرچه امواج رادیویی در یک خط مستقیم حرکت می‌کنند، اما زمانی که به یک لبه جامد برخورد می‌کنند خم می‌شوند. با کاهش فرکانس‌ها، زاویه پرش افزایش می‌یابد و به سیگنال‌های زیر گیگاهرتز اجازه می‌دهد تا دورتر دور یک مانع خم شوند و اثر مسدود شدن را کاهش دهند.
در مورد طول عمر باتری، می توان توضیح داد که فرکانس‌های زیر گیگاهرتز میتوانند تا پنج برابر فرکانس‌های مشابه ۲.۴ گیگاهرتز در مصرف باتری صرفه جویی کنند. به عنوان مثال یک قفل درب هوشمند از یک سازنده خاص با فرکانس رادیویی در 900 مگاهرتز، احتمالاً 24 تا 30 ماه برای شما بدون هیچ گونه مشکلی بابت تامین انرژی کار کند. از طرف دیگر، برای فرکانس 2.4 گیگاهرتز، به دلیل ماهیت ارتباطی مانند(WiFi)، حداکثر 12 تا 15 ماه خواهد بود.
حساسیت با پهنای باند کانال نسبت معکوس دارد، بنابراین پهنای باند باریک‌تر حساسیت گیرنده بالاتری ایجاد می‌کند و امکان عملکرد کارآمد با نرخ‌های انتقال پایین‌تر را فراهم می‌کند. همچنین به طور کلی، تمام مدارهای رادیویی که در فرکانس‌های بالاتر کار می‌کنند، برای دستیابی به عملکردی مشابه با فرکانس‌های پایین‌تر، به جریان بیشتری نیاز دارند.
یک میدان بزرگ و قابل اعتماد
چند لحظه وقت بگذارید و تعداد دستگاه های دارای Wi-Fi یا بلوتوث را در خانه خود بشمارید. وقتی فکر می‌کنید که رایانه، تلفن هوشمند، بلندگوی هوشمند، تلویزیون هوشمند، کنسول‌های بازی، کنترل‌های از راه دور و حتی گاهی اوقات مایکروویو شما همگی در فرکانس 2.4 گیگاهرتز کار می‌کنند. به راحتی می‌توانید بفهمید که این شبکه شلوغ چه مشکلات بزرگی برای خانه هوشمند به وجود می آورد.
از طرف دیگر، لایه زیر گیگاهرتز مانند LORA از مشکل شلوغی شبکه رنج نمی‌برد. هرچه دستگاه‌های بیشتری در فضای مشابه در 2.4 گیگاهرتز داشته باشید، قابلیت اطمینان کمتری دارد. به همین دلیل است که استفاده از تجهیزات خانه هوشمند زیر گیگاهرتز بسیار مهم است.
باندهای زیر گیگاهرتز ISM [industrial, scientific, and medical] بیشتر برای شبکه های اختصاصی و با چرخه کار پایین استفاده می‌شوند و احتمال تداخل در این شبکه ها بسیار پایین می باشد. . تجهیزات خانه هوشمند با فرکانس های زیر گیگاهرتز انتقال را آسان‌تر و تلاش‌های مجدد را کمتر کرده که کارآمدتر بوده و باعث صرفه‌جویی در مصرف باتری می‌شود.
ویژگی دیگر، قابلیت اطمینان بیشتر در فرکانس های زیر گیگاهرتز و کاهش تأخیر است. با توجه به تأخیر، یا سرعت صحبت با دستگاه‌ها، می‌توانید قفل هوشمند دربی با پروتکل Z-Wave را در عرض دو ثانیه باز کنید و این در بدترین حالت ممکن است. از طرف دیگر، در ZigBee یا OpenThread، هشت تا 10 ثانیه خواهد بود.
آیا این تفاوت واقعاً مهم است؟
مزایای فرکانس‌های زیر گیگاهرتز را با استفاده از یک مثال می توان کامل توضیح داد. در فرکانس های زیر گیگاهرتز، شما تجربه رانندگی در یک بزرگراه شش لاین مملو از ماشین‌ها را دارید، و فقط شما در سمت چپ در حال رانندگی هستید. قابلیت اطمینان و عدم تداخل با سایر دستگاه‌ها در نهایت برای پیشرفت آینده راه‌حل‌های خانه‌های هوشمند حیاتی خواهد بود.
کشورهای مختلف و فرکانس های مختلف
بزرگ ترین نقطه ضعف فرکانس های زیر گیگاهرتز این است که فرکانس ها باید بر اساس کشور شما دوباره تنظیم شوند. شرکت‌هایی که از فناوری‌هایی غیر از Z-Wave استفاده می‌کنند، اغلب اشاره می‌کنند که این یک راه‌حل جهانی نیست. با ZigBee یا OpenThread می‌توانیم یک دستگاه بسازیم و آن را در سراسر جهان بفروشیم، اما با Z-Wave این امکان وجود ندارد.
اما علیرغم مانعی که سازندگان دستگاه های خانه هوشمند برای عرضه محصولات خود به بازار جهانی با آن مواجه هستند، توجه به این نکته ضروری است که برای مصرف کنندگان خانه های هوشمند در ایالات متحده، که برای آنها کنترل روشنایی خودکار و درب بازکن های گاراژ در خارج از کشور قابل اجرا هستند، یک ویژگی کاملاً ضروری نیست. این محدودیت در زیر گیگاهرتز نگرانی کمی دارد.
راه حلی برای اثبات آینده
با توجه به رشد سریع بازار فناوری خانه های هوشمند، می توان نگران این بود که لایه زیر گیگاهرتز در نهایت بیش از حد شلوغ شود، یا صرفاً به یک گزینه غیر قابل دوام برای سازندگان تجهیزات خانه هوشمند تبدیل شود. حال چه به دلیل برخی مقررات جدید FCC یا جایگزینی توسط همتایان با فرکانس بالاتر.
ما شاهد افزودن فرکانس های جدیدی به لایه زیر گیگاهرتز مانند Amazon Sidewalk هستیم. اما از جایی که آنها از نظر فرکانس کاری مختلف هستند. آنها میتوانند از طیف گسترده ای استفاده کنند که به آنها امکان می دهد روی فرکانس های مختلف پرش کنند. بنابراین احتمال شلوغ شدن آن بسیار کمتر از 2.4 است که کانال های ثابتی دارد. این تفاوت عمده است.
علاوه بر این، معمولاً این خدمات اورژانسی هستند که تعیین می‌کنند چه فرکانس‌هایی در دسترس هستند یا نه. من پیش‌بینی می‌کنم که همان گروه‌هایی که امروز به آنها دسترسی داریم، تا ۲۰ سال آینده همچنان در دسترس خواهند بود.
فرکانس‌های زیر گیگاهرتز راه‌حل ارتباطی دستگاهی سریعتر، مطمئن‌تر و مقرون‌به‌صرفه‌تر هستند که برای دهه‌های آینده همچنان به نفع مصرف‌کنندگان فناوری خانه‌های هوشمند خواهند بود.
مطالب پیشنهادی
پاسخ خیلی از سوالاتی که داشتم رو گرفتم دم تون گرم
خوشحالیم بابت این موضوع