Wifi, Zigbee và BLE Mesh - đâu là công nghệ kết nối tối ưu cho nhà thông minh?

Khi bắt đầu sử dụng nhà thông minh, câu hỏi căn bản nhất mà nhiều người dùng sẽ hỏi chính là: đâu là công nghệ kết nối tối ưu cho ngôi nhà của mình? Wifi, Zigbee hay BLE Mesh? Trong khuôn khổ bài viết này, hãy thử xem xét 3 công nghệ kết nối phổ biến nhất hiện nay ở các mặt công nghệ, so sánh các giải pháp và ứng dụng để có câu trả lời nhé.

1. Công nghệ kết nối nhà thông minh

1.1. Wifi

Wi-Fi được phát minh và phát hành lần đầu tiên cho người tiêu dùng vào năm 1997. Đây là một nhóm các công nghệ không dây dựa trên chuẩn IEEE 802.15.4. Với Wi-Fi, mạng cục bộ (LAN) được sử dụng để cung cấp truy cập internet trong một phạm vi nhất định. Cấu hình mạng Wifi luôn có một bộ phát wifi (Router) và các thiết bị đầu cuối End device (Điện thoại, laptop, đèn thông minh…) sẽ kết nối vào nó tạo thành một mạng hình sao.

Băng thông của Wi-Fi cao nhất trong các chuẩn kết nối không dây, có tốc độ lên đến nhiều MHz  nên nó có thể truyền các bản nhạc, phim… Loại giao thức mạng phổ biến nhất ở trong nhà và trong các không gian công cộng như quán cà phê, sân bay… 

1.2. ZigBee

Mạng Zigbee là công nghệ mạng lưới đầu tiên được ra đời vào năm 1998 dựa trên tiêu chuẩn kỹ thuật của IEEE 802.15.4. Đây là một tiêu chuẩn mở toàn cầu cho công nghệ không dây được thiết kế để sử dụng tín hiệu vô tuyến kỹ thuật số năng lượng thấp cho các mạng khu vực cá nhân – PAN (personal area network) được ZigBee Alliance phát triển.

Zigbee sử dụng mạng lưới (mesh) giống như Bluetooth nhưng các thiết bị trao đổi thông tin với nhau có định hướng. Nghĩa là bản tin trong mạng được gửi đi một cách có địa chỉ và đường đi xác định trước. 

1.3. Bluetooth Mesh

Giao thức kết nối Bluetooh Mesh hay BLE Mesh có tiền thân là công nghệ kết nối bluetooth, được phát triển vào những năm 1990 với tham vọng trở thành tiêu chuẩn thống nhất cho mọi loại thiết bị điện tử, từ điện thoại, máy tính cho đến các phụ kiện khác nhau. 

Đây là một tiêu chuẩn mạng lưới dựa trên công nghệ Bluetooth Low Energy ( Bluetooth năng lượng thấp), công nghệ này được thiết kế để cung cấp kết nối tiêu thụ năng lượng và chi phí thấp cho các ứng dụng mới trong lĩnh vực smart home, smart lighting, chăm sóc sức khỏe, giải trí.

Bluetooth mesh nghĩa là các thiết bị trong mạng đều được kết nối ngang hàng với nhau, tạo thành một mạng lưới rộng, tín hiệu sẽ đi từ máy này tới máy khác cho đến khi chạm được mục tiêu. Bluetooth mesh sử dụng nguyên lý truyền bản tin không định hướng nghĩa là mọi tin nhắn được gửi bởi tất cả thiết bị sau đó sẽ được chuyển tiếp qua các thiết bị khác để gửi đến thiết bị mong muốn. Điều này giúp tăng khoảng cách điều khiển lên rất nhiều.

2. So sánh các giải pháp kết nối trong nhà thông minh:

So sánh một số thông số kỹ thuật cơ bản của các loại kết nối:

2.1. Wifi

Ưu điểm giải pháp wifi 

• Các sản phẩm kết nối trực tiếp vào mạng wifi, không yêu cầu thêm các bộ điều khiển trung tâm.
• Cài đặt dễ dàng, có thể tự cài đặt với các hệ thống nhỏ.

Nhược điểm của giải pháp wifi

• Phụ thuộc vào kết nối mạng Internet, khi số lượng thiết bị lớn có thể phải nâng cấp bộ phát wifi.
• Do kết nối wifi là kết nối dạng hình sao nên khi muốn mở rộng ra ngoài vùng phủ sóng wifi cần bổ sung các bộ phát wifi.
• Khi một căn hộ sử dụng nhiều thiết bị wifi, nhiều khách hàng lo lắng về tác động xấu của sóng wifi lên sức khỏe con người. Tuy nhiên, đây là tiêu chuẩn quốc tế và đã được chứng minh an toàn. 

2.2. Zigbee

Ưu điểm Zigbee:

• Cài đặt và thiết lập đơn giản
• Truyền tải tín hiệu xa
• Hoạt động ổn định: ZigBee có thể hoạt động ổn định trong khu vực có mật độ tín hiệu dày đặc và có nhiều tín hiệu gây nhiễu nhờ khả năng đánh giá chất lượng, sự phát hiện năng lượng tiếp nhận và đánh giá kênh rõ ràng.
• Cấu trúc mạng linh hoạt. Khi một thiết bị hỏng không gây ảnh hưởng đến toàn bộ hệ thống
• Tiết kiệm năng lượng: 
• Khả năng mở rộng cực lớn: Zigbee có thể hỗ trợ kết nối số lượng lên đến khoảng 65,000 nút.

Nhược điểm của ZigBee

• Hoạt động cần bộ điều khiển trung tâm
• Zigbee có tốc độ truyền tải trung bình
• Không xuyên tường mạnh được, nếu nhà nhiều phòng thì sẽ bị giảm tín hiệu.
• Không có nhiều thiết bị cuối có sẵn, 
• Chi phí bảo trì cao.

2.3. Bluetooth mesh

Ưu điểm giải pháp Bluetooth

• Sử dụng chuẩn không dây MESH: khả năng mở rộng kết nối dễ dàng.
• Khả năng tự cấu hình, tự động phát hiện sự cố tại một đèn bất kỳ trong hệ thống khi có vấn đề xảy ra: Khi có 1 đèn trong hệ thống bị hỏng, hệ thống sẽ tự cấu hình lại mạng kết nối do đó các đèn còn lại trong hệ thống vẫn có thể nhận lệnh điều khiển từ ứng dụng di động và hoạt động bình thường.
• Kết nối không giới hạn: Điều khiển, giám sát ngôi nhà, văn phòng công sở ở bất cứ đâu, chỉ cần điện thoại bạn có kết nối wifi/3G/4G.
• Điều khiển tại chỗ (Local): Không cần Internet, khách hàng cũng có thể điều khiển hệ thống chiếu sáng của gia đình với các kịch bản đã được cài đặt sẵn bằng cách sử dụng các công tắc cảnh.
• Mức độ an toàn cao đối với nhà thông minh.

Nhược điểm 

• Khi mua số lượng ít sản phẩm, vẫn yêu cầu có bộ HC để hoạt động.

>>> Có thể bạn quan tâm: Các thiết bị nhà thông minh sử dụng công nghệ Bluetooth Mesh Rạng Đông.

3. Ứng dụng giao thức kết nối trong nhà thông minh

3.1. Wifi

• Giải pháp wifi phù hợp với thương mại các thiết bị đơn lẻ hoặc hệ thống nhỏ. 

• Thích hợp với các sản phẩm hoạt động độc lập

3.2. Zigbee

• Sử dụng cho đèn đường 

3.3. BLE Mesh

• Tối ưu hóa trải nghiệm nhà thông minh

Tất cả các giao thức khác đều có ưu điểm và nhược điểm riêng. Để lựa chọn được loại giai thức kết nối phù hợp nhất, người tiêu dùng nên nắm được đặc tính của từng loại giao thức và so sánh với nhu cầu của bản thân.

Phụ thuộc vào từng ứng dụng, từng dự án chúng ta lựa chọn các chuẩn kết nối giữa các thiết bị không dây khác nhau cho phù hợp. Ưu tiên trên hết đối với nhà thông minh đó là yêu cầu một nền tảng thống nhất dịch vụ server, cloud, sử dụng chung cho tất cả giải pháp và đồng bộ hóa hệ thống Ral IoT.