Лучшие беспроводные протоколы для умных замков и умных домов | YonAnn: полное руководство 2025 года
С быстрым развитием Интернета вещей (IoT) умные дома и умные замки становятся всё более взаимосвязанными. Протоколы беспроводной связи играют ключевую роль в обеспечении безопасной и надёжной связи между устройствами. В этом руководстве рассматриваются наиболее популярные протоколы беспроводной связи, используемые в системах умных замков и умных домах в 2025 году.
-
Что такое Интернет вещей и почему он важен Умные замки
Интернет вещей (IoT) подразумевает интеграцию информации и физического пространства. Он обеспечивает автоматическую идентификацию, сбор данных, удалённый мониторинг и управление устройствами. В умных замках IoT обеспечивает контроль доступа в режиме реального времени, удалённое управление и бесшовную интеграцию с другими умными устройствами.
-
Распространенные беспроводные протоколы в технологии Smart Lock
RFID
Радиочастотная идентификация (RFID) использует электромагнитные поля для автоматического распознавания и отслеживания меток, прикреплённых к объектам. Это технология бесконтактной автоматической диагностики, которая с помощью радиочастотного сигнала автоматически распознаёт целевой объект и получает соответствующие данные.
RFID состоит из трёх основных элементов: метки (Tag), считывателя (Reader) и антенны (Antenna). Основной принцип работы технологии RFID прост: метка попадает в магнитное поле, принимает радиочастотный сигнал от считывателя и отправляет информацию о продукте, хранящуюся в чипе, используя энергию, полученную от индукционного тока (пассивная метка, Passive Tag или Passive Tag), или активно отправляет определённую информацию о продукте (пассивная метка). Декодер считывает информацию, декодирует её и отправляет в центральную информационную систему для соответствующей обработки.
RFID может широко использоваться в сфере безопасности и борьбы с подделками, промышленной и коммерческой автоматизации, защиты имущества, логистики, отслеживания транспортных средств, парковок, а также в системах непрерывной оплаты проезда на автомагистралях и т. д. В отраслевом плане RFID проникнет в различные сферы, включая автомобилестроение, фармацевтику, пищевую промышленность, транспорт, энергетику, военную промышленность, животноводство и управление персоналом.
Инфракрасная технология также является разновидностью технологии беспроводной связи, обеспечивающей беспроводную передачу данных. Инфракрасный интерфейс обладает особыми характеристиками: передача данных по принципу «точка-точка», беспроводная связь, не может быть слишком далеко, требует точного направления, не может проникать сквозь стены и препятствия и практически не контролирует передачу данных. Стандарт физического уровня 802.11 включает стандарты, связанные с инфракрасным интерфейсом, а также с использованием радиочастотного диапазона на частоте 2,4 ГГц. irDA1.0 поддерживает скорость передачи данных до 115,2 кбит/с, а IrDA1.1 — до 4 Мбит/с. В настоящее время эта технология в значительной степени устарела и заменена Bluetooth и более новыми технологиями.
Bluetooth
Bluetooth: Технология Bluetooth — это беспроводная технология связи, используемая для соединения устройств, находящихся поблизости. Bluetooth использует частотный диапазон 2,4 ГГц и способен передавать данные на короткие расстояния. Bluetooth может использоваться в умных дверных замках для подключения к мобильным телефонам и другим устройствам для удалённого управления.
Преимущества:
-
Короткое расстояние передачи данных, подходящее для бесконтактной связи.
-
Низкое энергопотребление, подходит для устройств с питанием от батареек.
-
Достаточно быстр, чтобы удовлетворить потребности большинства приложений.
-
Никакой дополнительной инфраструктуры не требуется, что обеспечивает простоту соединения между устройствами.
Недостатки:
-
Ограниченная дальность передачи, обычно в пределах 10 метров.
-
Менее безопасны и подвержены помехам.
-
Технология связи Bluetooth широко используется в умных дверных замках благодаря своей высокой надежности и стабильности. Однако из-за ограниченного расстояния передачи её может быть недостаточно в некоторых сценариях применения.
Wi-Fi
Wi-Fi обеспечивает удалённое управление через домашние сети, обеспечивая высокую пропускную способность, но и более высокое энергопотребление. — это протокол беспроводной связи, используемый для связи между умными дверными замками и другими устройствами. Wi-Fi может использовать радиоволны в диапазонах 2,4 ГГц и 5 ГГц для передачи данных и использует стандарт IEEE 802.11.
Умный дверной замок обычно необходимо подключить к беспроводному маршрутизатору вашего дома, чтобы управлять им удалённо с телефона или другого устройства. Вы можете использовать смартфон или другое устройство для управления умным дверным замком через Wi-Fi-соединение, например, открывая или закрывая дверь. Вы также можете использовать приложение, поставляемое вместе с умным дверным замком, для управления им и настройки прав доступа.
Преимущества:
Преимущества:
-
Широкополосный доступ: Wi-Fi может обеспечить большую пропускную способность и передавать большие объемы данных одновременно.
-
Расстояние: Wi-Fi может охватывать большие расстояния, что делает его пригодным для использования внутри помещений.
-
Конфигурация: Wi-Fi можно легко настроить для поддержки нескольких типологий сетей.
-
Совместимость: Wi-Fi обладает хорошей совместимостью и может быть совместим с широким спектром устройств.
Недостатки:
-
Безопасность: Wi-Fi имеет низкий уровень безопасности и уязвим для хакеров.
-
Зависимость: Wi-Fi зависит от беспроводного маршрутизатора, и если маршрутизатор выходит из строя, работа всей системы прерывается.
-
Колеблющийся: Сигналы Wi-Fi подвержены помехам со стороны окружающей среды, а уровень сигнала может колебаться.
-
Потребляемая мощность: Устройства Wi-Fi потребляют больше энергии, что влияет на срок службы батареи.
Зигби
ZigBee поддерживает ячеистую топологию, низкое энергопотребление и безопасные коммуникации, идеально подходящую для домашней автоматизации. ZigBee использует самоорганизующуюся сеть, позволяющую устройствам объединяться в сеть с низким энергопотреблением, а также передавать данные на большие расстояния (сотни метров).
Протокол связи ZigBee основан на стандарте IEEE 802.15.4 и обладает такими преимуществами, как низкая стоимость, низкое энергопотребление и высокая безопасность. Протокол связи ZigBee обладает хорошей проникающей способностью через стены и помехоустойчивостью, а умные дверные замки используют ZigBee в качестве...
ZigBee используется в качестве протокола беспроводной связи для умных дверных замков, что позволяет снизить энергопотребление и обеспечить дальность связи. Кроме того, ZigBee обеспечивает высокий уровень безопасности, эффективно защищая передаваемые данные умного дверного замка от кражи.
Zigbee как протокол беспроводной связи для умных дверных замков имеет следующие преимущества.
-
Бюджетный: Стоимость производства модулей ZigBee относительно невысока, а использование ZigBee в качестве протокола беспроводной связи может снизить стоимость интеллектуальных дверных замков.
-
Низкое энергопотребление: Zigbee использует самоорганизующуюся сеть, которая позволяет эффективно снизить энергопотребление узлов и больше подходит для таких приложений, как интеллектуальные дверные замки, требующие длительного электропитания.
-
Высокий уровень безопасности: Протокол ZigBee имеет хорошую безопасность, что позволяет гарантировать безопасность передаваемого контента.
-
Сильное проникновение в стену: Сигналы ZigBee могут проходить сквозь стены, что гарантирует большую дальность связи умных дверных замков.
-
Высокая помехоустойчивость: Протокол ZigBee обладает высокой помехоустойчивостью, что позволяет эффективно избегать помех в связи.
Однако Zigbee имеет и некоторые недостатки.
-
Короткое расстояние связи: Дальность связи ZigBee обычно составляет менее 30 метров, что не может удовлетворить потребности некоторых специальных сценариев применения.
-
Низкая скорость связи: Скорость передачи данных ZigBee обычно ниже 250 Кбит/с, что не может удовлетворить спрос на высокоскоростную передачу.
-
Медленное установление сети: Скорость установления сети ZigBee низкая и не может удовлетворить высокий спрос в сценариях приложений реального времени.
Z-Wave
Wave обеспечивает надежную передачу сигнала, надежное шифрование и совместимость с устройствами для умных домов. Z-Wave — это низкочастотный беспроводной протокол связи с низким энергопотреблением, который может использоваться в системах домашней автоматизации. Z-Wave может передавать данные на большие расстояния (сотни метров) и обладает хорошей стабильностью сигнала. Для передачи данных он использует радиоволны сверхнизкой мощности.
Z-Wave имеет низкую скорость передачи данных и часто используется для передачи информации о состоянии и управлении. Он использует технологию шифрования для обеспечения безопасности передачи данных и совместим с широким спектром устройств умного дома. Однако дальность передачи данных Z-Wave невелика, что делает его пригодным для использования внутри помещений, а стоимость устройства относительно высока.
Преимущества:
-
Безопасность: Z-Wave использует технологию шифрования для обеспечения безопасности передачи данных.
-
Энергоэффективность: Устройства Z-Wave используют технологию сверхнизкого энергопотребления для продления срока службы батареи.
-
Совместимость: Z-Wave поддерживает взаимодействие нескольких устройств и совместим с широким спектром устройств «умного дома».
-
Стабильность: Z-Wave может расширить покрытие сети за счет ретрансляторов со стабильными сигналами.
Недостатки:
-
Пропускная способность: Пропускная способность Z-Wave низкая и не позволяет передавать большие объемы данных.
-
Расстояние: Расстояние передачи данных Z-Wave небольшое и подходит для использования внутри помещений.
-
Расходы: Стоимость устройств Z-Wave относительно высока.
-
Совместимость: Z-Wave совместим только с устройствами, поддерживающими протокол Z-Wave, а не со всеми устройствами.
Лора
LoRa обеспечивает связь на большие расстояния с низким энергопотреблением, подходящую для применения в интеллектуальных замках с большой дальностью действия. Это маломощный беспроводной протокол связи, который в основном используется в приложениях Интернета вещей. LoRa использует модуляцию FSK с модуляцией Lora, что обеспечивает связь на большие расстояния. Lora обладает такими преимуществами, как низкое энергопотребление, высокая дальность связи и низкая стоимость, и используется в приложениях Интернета вещей, таких как интеллектуальные дверные замки.
Дальность связи Lora может достигать десятков километров, а сигнал может проходить сквозь стены, что повышает дальность связи умных дверных замков. Кроме того, LoRa обладает лучшей помехоустойчивостью, что позволяет эффективно избегать помех в связи. Однако скорость передачи данных LoRa относительно низкая, обычно в пределах нескольких сотен бит/с.
Он не может удовлетворить спрос на высокоскоростную передачу данных.
LoRa как протокол беспроводной связи для умных дверных замков имеет следующие преимущества.
-
Низкое энергопотребление: LoRa использует метод модуляции с низким энергопотреблением, который эффективно снижает энергопотребление узла и делает его более подходящим для таких приложений, как интеллектуальные дверные замки, требующие длительного электропитания.
-
Связь на большие расстояния: Дальность связи LoRa может достигать десятков километров, что гарантирует дальность связи умного дверного замка.
-
Бюджетный: Стоимость производства модулей Lora относительно невысока, а использование LoRa в качестве протокола беспроводной связи может снизить стоимость интеллектуальных дверных замков.
-
Высокая помехоустойчивость: LoRa обладает мощной помехоустойчивостью, что позволяет эффективно избегать помех при общении.
Однако LoRa имеет и некоторые недостатки.
-
Низкая скорость связи: Скорость передачи данных LoRa обычно составляет несколько сотен бит/с, что не может удовлетворить спрос на высокоскоростную передачу.
-
Медленное установление сети: Скорость установления сети LoRa низкая, что не может удовлетворить сценарии применения с высокими требованиями к реальному времени.
-
Чувствительность к потере пути: Сигнал LoRa чувствителен к потерям на трассе, и когда потери на трассе увеличиваются, сигнал становится слабее и влияет на качество связи.
NB-IoT
NB-IoT — это технология сотовой связи, обеспечивающая глубокое покрытие, длительное время автономной работы и экономичное развертывание. Она позиционируется на рынке низкоскоростного Интернета вещей операторского класса, основанного на авторизованном спектре, и имеет широкие перспективы применения. Мониторинг окружающей среды, интеллектуальная парковка, дистанционное считывание показаний счетчиков, сельское хозяйство и животноводство. Эти сценарии сложно реализовать с помощью существующих мобильных средств связи. Исследовательская компания Machina прогнозирует, что в будущем технология NB-IoT охватит 25% подключений Интернета вещей.
NB-IoT — важная технология усовершенствования LTE на этапе 3GPP R13, при этом полоса пропускания радиочастот может составлять всего 0,18 МГц. NB-IoT представляет собой конвергенцию двух стандартов, NB-CIoT и NB-LTE, которая обеспечивает баланс интересов всех сторон и применима к более широкому спектру сценариев развертывания. Среди них Huawei, Vodafone, Qualcomm и другие компании поддерживают NB-CIoT; Ericsson, ZTE, Samsung, Intel, MTK и другие компании поддерживают NB-LTE. NB-CIoT и NB-LTE существенно отличаются от стандартного NB-IoT, и терминалы не могут быть легко модернизированы, а некоторые нестандартные базовые станции даже рискуют выйти из сети.
Некоторые преимущества NB-LoT включают в себя:
Низкое энергопотребление: Устройства NB-LoT могут работать в течение длительного времени от небольших батареек, что делает их пригодными для использования в отдаленных или труднодоступных местах.
Большая дальность: NB-LoT может покрывать большие расстояния, до нескольких километров, в зависимости от окружающей среды.
Бюджетный: Устройства NB-LoT относительно недороги в производстве, что делает их экономически эффективным выбором для многих приложений Интернета вещей.
Низкая скорость передачи данных: NB-LoT разработан для приложений, не требующих высокой скорости передачи данных, что делает его подходящим для простых приложений Интернета вещей, таких как сенсорные сети.
Некоторые потенциальные недостатки NB-LoT включают в себя:
Ограниченная пропускная способность: NB-LoT имеет относительно узкую полосу пропускания, что означает, что он может передавать лишь ограниченный объём данных за раз. Это может сделать его непригодным для приложений, требующих высокой скорости передачи данных или больших объёмов данных.
Ограниченное количество подключенных устройств: Узкополосный характер NB-LoT означает, что он может поддерживать только ограниченное количество подключенных устройств одновременно.
На дальность действия могут влиять условия окружающей среды: на дальность действия NB-LoT могут влиять такие факторы окружающей среды, как здания, деревья и другие препятствия, которые могут уменьшить эффективную дальность действия технологии.
В целом, NB-LoT — полезная технология, позволяющая маломощным и малопропускным приложениям Интернета вещей обмениваться данными на больших расстояниях. Однако ограниченная пропускная способность и потенциальное влияние факторов окружающей среды на дальность связи могут сделать её непригодной для некоторых типов приложений.
3G/4G/5G
Эти мобильные сети предлагают высокоскоростное соединение и функцию удаленного управления.
-
Сравнительная таблица протоколов
|
Протокол
|
Диапазон
|
Скорость
|
Власть
|
Расходы
|
Подходит для
|
|
Wi-Fi
|
Высокий
|
Высокий
|
Высокий
|
Середина
|
Удаленный доступ
|
|
Зигби
|
Середина
|
Низкий
|
Низкий
|
Низкий
|
Сетка для домашнего использования
|
|
Лора
|
Очень высокий
|
Очень низкий
|
Низкий
|
Низкий
|
Умные замки для улицы
|
|
Bluetooth
|
Середина
|
Очень низкий
|
Низкий
|
Локальные умные замки
|
-
Выбор правильного протокола для вашей интеллектуальной системы замков
Выбор подходящего беспроводного протокола зависит от потребностей вашего приложения: радиуса действия, источника питания, совместимости устройств и условий установки. Например, ZigBee или Z-Wave отлично подходят для домашних сетей, а LoRa и NB-IoT — для промышленных или дальних сетей.
-
Будущие тенденции беспроводной связи для умных замков
Будущее интеллектуальных замков будет сосредоточено на совместимости, безопасности и низком энергопотреблении. Ожидается, что такие протоколы, как Matter, NB-IoT и LoRa, будут доминировать благодаря более открытым стандартам и поддержке бесшовной интеграции.
Заключение
Понимание различий между протоколами беспроводной связи помогает выбрать наиболее подходящий для вашей системы интеллектуальных замков. В YonAnn мы предлагаем передовые решения для интеллектуальных замков, которые легко интегрируются с ведущими технологиями Интернета вещей.
Russian 
English 
Spanish 
Arabic 
Vietnamese