W erze, kiedy przewodowe systemy komunikacyjne były standardem w inteligentnych budynkach, ich przewagi nad rozwiązaniami bezprzewodowymi były niekwestionowane.

Zapewniały one stosunkowo niezawodną komunikację, bardziej wybaczały błędy instalatora oraz tworzyły namiastkę bezpieczeństwa — wszak komunikacja odbywała się „po kablu” - a nie „przez powietrze”.

Jednakże rozwój technologii bezprzewodowych radykalnie zmienił perspektywę w tej dziedzinie. W ciągu ostatnich 15 lat komunikacja przewodowa praktycznie nie zmieniła się — za to w dziedzinie transmisji bezprzewodowej wydarzyła się: ewolucja, rewolucja i dalszy rozwój. Część z tych rzeczy wciąż jeszcze nie dotarła do szerszego grona, w szczególności instalatorów i integratorów systemów inteligentnego budynku — a dodatkowo w branży wciąż panuje wiele mitów i zabobonów. W tym artykule rozprawimy się z kilkoma z nich.

Mit 1 - Komunikacja przewodowa jest bardziej niezawodna

I tak i nie. Oba rodzaje komunikacji mogą być zarówno niesamowicie stabilne jak też bardzo nieprzewidywalne. Różnią się one natomiast rzeczami, które wpływają na niezawodność transmisji.

W przypadku komunikacji radiowej może zostać ona zakłócona przez szereg zjawisk fizycznych — zarówno przewidywalnych (jak np. metalowe elementy konstrukcji budynku, etc.), jak i nieprzewidywalnych (np. niesprawny nadajnik dużej mocy w niewielkiej odległości od obiektu). Jednakże te same problemy dotyczą komunikacji przewodowej.

Poza czynnikami natury elektrycznej, która — niestety - często jest pomijana nawet przez doświadczonych instalatorów (np. spadki napięć na magistrali, impedancja i pojemność magistrali, bliskość przewodników silnoprądowych powodujących indukowanie się zakłóceń, różnice potencjałów, etc.) pojawiają się też rzeczy zupełnie nieprzewidywalne.

Mała myszka gustująca w przewodach lub wkręt do regipsów przebijający magistralę inteligentnego domu i powodujący zwarcie mogą pozbawić nas całej funkcjonalności sterowania na długi, długi czas — potrzebny do zlokalizowania i usunięcia usterki. W komunikacji bezprzewodowej opartej na nowoczesnych technologiach (np. μWiFi) awaria jednego węzła (np. sterownika od rolet) nie wpływa na pracę pozostałych urządzeń.

Mit 2 - Komunikacja przewodowa jest bezpieczniejsza

Jest to chyba najbardziej rozpowszechniony mit wśród instalatorów, zwłaszcza tych o podłożu bardziej elektrycznym niż informatycznym. Ponury żart, który niestety jest prawdą, brzmi jednak: komunikacja kablowa jest tak odporna na ataki hakerów, jak izolacja przewodu magistralnego.

Fakt, iż w transmisji bezprzewodowej dostęp do medium jest nieograniczony, już od początku wymuszał zabezpieczenie komunikacji przed — z początku — niegroźnymi dowcipami sąsiadów, a obecnie przed wysoce specjalizowanymi.

Tradycyjne przewodowe systemy, choć uważane za bezpieczne, były podatne na ataki przez wyeksponowane punkty dostępu. Włamywacze mogli uzyskać dostęp do infrastruktury kablowej przez łatwo dostępne punkty, takie jak magistrale przy dzwonkach, czujnikach jakości powietrza czy sterownikach oświetlenia. Takie podłączenie umożliwiało dostęp do nieszyfrowanej transmisji, stwarzając poważne ryzyko bezpieczeństwa.

Mit 3 - Nie wiadomo, czy „radiówka zadziałała”

W czasach, gdy powstawały podwaliny „inteligentnych budynków” wiele urządzeń działało „bez potwierdzenia”, tj. urządzenie nadawcze nie miało możliwości sprawdzenia, czy dane dotarły w całości poprawnie. Od kilkunastu lat jednak nawet najprostsze moduły automatyki domowej (pomijając naprawdę niskiej jakości produkty azjatyckie) taką funkcjonalność implementuje. Jeśli rozkaz nie zostanie dostarczony i potwierdzony, jest on powtarzany a kilkukrotny brak możliwości przesłania informacji — zgłaszany użytkownikowi.

Mit 4 - Komunikacja bezprzewodowa jest dobra do mieszkań, nie do dużych obiektów

Kilkanaście lat temu, gdy transmisja bezprzewodowa odbywała się na stosunkowo niskich częstotliwościach — a więc cechujących się powolną transmisją — przesłanie danych z dużej ilości czujników czy też do wielu aktorów, powodowało zajęcie pasma radiowego na długi czas, przez co transmisja była bardziej odporna na zakłócenia. Możliwości adresowania pakietów były ograniczone przez moc obliczeniową węzłów a częstotliwość — ustawiana na stałe w procesie produkcji.

Obecnie współcześnie produkowane urządzenia (np. sterowniki BleBox) pod względem mocy obliczeniowej przypominają bardziej komputery sprzed kilkunastu lat niż tradycyjne „ściemniacze” czy „pstryczki”. Nowa seria ma moc obliczeniową kilkuset MHz i pamięć kilkudziesięciu MB, a nie muszą wyświetlać obrazu, odtwarzać muzyki (chociaż takie też pojawią się wkrótce) ani robić skomplikowanych rzeczy. Moc obliczeniowa służy zapewnieniu niezawodnej i bezpiecznej transmisji.

Czym jest duży obiekt? Jest to bliżej nieokreślone, ale we Wrocławiu w ramach projektu „Campus BleBox Wrocław” prowadzone są testy urządzeń smart home na powierzchni prawie stu tysięcy metrów kwadratowych. Kilka tysięcy urządzeń komunikuje się bez przerwy, dzień i noc, w zmieniających się warunkach środowiskowych a wszystkie zakłócenia transmisji są rejestrowane.

Obecnie współczynnik zaburzonych pakietów nie przekracza 0.2% (bez retransmisji), a opóźnienia nie przekraczaj 30 ms (3 setnych sekundy) - są więc niezauważalne dla użytkownika. A mówimy o kilku tysiącach urządzeń na powierzchni 100 tysięcy metrów kwadratowych terenu z budynkami, drzewami i innymi elementami zakłócającymi transmisję.

Mit 5 - bezprzewodowe inteligentne domy „wolniejsze”

Nic tak bardzo nie irytuje, jak czekanie pomiędzy naciśnięciem przycisku a zapaleniem się światła. W niektórych rozwiązaniach inteligentnego domu czas ten potrafił wynosić ponad sekundę. I niestety łatka „powolny” przyległa do rozwiązań bezprzewodowych, głównie przez pryzmat pierwszych systemów opartych o Z-Wave, które spopularyzowały tego typu rozwiązania. Jednakże od tego czasu minęło już kilkanaście lat, producenci poprawili swoje implementacje, powstały zupełnie nowe rozwiązania.

Obecnie opóźnienia są na poziomie milisekund (czyli tysięcznych części sekundy), są one więc absolutnie niezauważalne dla człowieka. Jak wspomniano w poprzednim punkcie, nawet w przypadku dużej instalacji (kilka tysięcy urządzeń, ponad 100 tysięcy metrów kwadratowych obiektu), opóźnienia nie przekraczają 30 ms (dla porównania jedno mrugnięcie trwa ponad trzykrotnie dłużej).

Mit 6 - stabilna sieć bezprzewodowa wymaga dobrego sprzętu

Podobnie jak przewodowa. Rozwiązania, które zapewniają niezawodną i stabilną komunikację, nie mogą być „kiepskiej jakości”. Nie muszą być to urządzenia drogie, ale te, w których producenci nie szli na przesadne kompromisy w ciągu osiągnięcia „najniższej możliwej ceny”. Stabilna transmisja radiowa wymaga wielu elementów, które mogą być „jeszcze tańsze”.

Ceramiczną antenę o wysokiej precyzji wykonania można zastąpić kawałkiem drucika (też będzie nadawać), zewnętrzny kwarc — wewnętrznym oscylatorem procesora (tylko częstotliwości nie będzie „trzymać”) a właściwe pojemności filtrujące — zachować tylko na potrzeby certyfikacji. I niestety, takie produkty potem psują opinię całej branży.

Podobnie jak z rozwiązaniami dla WiFi. Coraz więcej współczesnych systemów inteligentnego domu opiera się o WiFi. Od produktów polskich firm takich jak Blebox czy Zamel aż do „no-name’owych” rozwiązań z Chin. Jednakże nie będą one działać niezawodnie, gdy nasza sieć domowa opierać się będzie o router „z marketu z owadem w logo”. Czasem warto zainwestować 200-300 zł więcej w markowy router (np. Ubiquiti), który zapewni stabilne działanie niż denerwować się „Dlaczego roleta nie reaguje?”.

Mit 7 - rozwiązania bezprzewodowe są idiotoodporne

Nie jest to jeszcze (niestety) prawda. Trwają prace, które mają sprawić, iż produkty bezprzewodowe będą coraz prostsze w użyciu i będą one potrafiły korygować błędy użytkowników — a raczej — instalatorów. Pierwsze z nich (np. Polskie bleboxy) już potrafią diagnozować problemy z komunikacją, dopasowywać częstotliwość, etc. Jednakże pewnych praw fizyki nie da się oszukać.

Jeśli umieścimy urządzenia za metalową, szczelną obudową, albo za akwarium (metal i woda tłumią sygnały radiowe) albo też przykleimy sterowniki dopuszkowe „antenami do blachy” (jak jeden z instalatorów, który uznał, że dopłacanie 15 zł do produktów „na szynę DIN” zrobił), nawet najlepsze algorytmy nie pomogą. Dlatego tak ważne jest, aby na bieżąco aktualizować swoją wiedzę.

Poważni producenci, którzy dbają o swoich instalatorów i klientów, prowadzą szkolenia, w których tłumaczą jak prawidłowo zaprojektować instalację i unikać pułapek — zdecydowanie warto w nich uczestniczyć.

Autor: Patryk Arłamowski
Biegły sądowy w dziedzinie inteligentych budynków i sztucznej inteligencji