ما الفرق بين Zigbee و Bluetooth Mesh و Z-Wave و Matter؟
تُعد Zigbee و Z-Wave و Bluetooth و Thread بروتوكولات اتصال لاسلكي تتيح لأجهزة المنزل الذكي التواصل والتفاعل فيما بينها.
تعمل جميع هذه البروتوكولات على ترددات 2.4 جيجاهرتز غير المرخصة، لكن Bluetooth Mesh تستخدم عتاد BLE نفسه الموجود في العديد من الهواتف الذكية.
تُعد Matter مبادرة جديدة تهدف إلى توحيد معايير المنزل الذكي. ولن تكون بديلاً لبروتوكولات Zigbee أو Z-Wave، إلا أن منصات وأجهزة Samsung SmartThings و Amazon Alexa تدعمها بالفعل.
أكثر بساطة
عندما يتعلق الأمر بتوصيل الأجهزة الذكية، تتوفر خيارات متعددة ومتنوعة. وبناءً على احتياجاتك، قد تفضل نوعاً من التقنيات على غيره. ومع ذلك، هناك أيضاً فرق كبير في آلية عمل كل خيار؛ فالطريقة التي تجعل بها التقنيةُ الأجهزةَ تتواصل مع بعضها البعض ومع شبكتك المنزلية تعتمد كلياً على بروتوكول الاتصال المستخدم.
الخياران الأكثر انتشاراً لأجهزة المنزل الذكي هما Zigbee و Bluetooth Mesh. ومع ذلك، يتوفر أيضاً Z-Wave و Thread. وتُعد Zigbee تقنية شبكات لاسلكية تنشئ شبكة شبكية (Mesh) لتحسين السرعة والمدى؛ حيث تتيح بنيتها الفريدة لجميع الأجهزة نقل الأوامر مباشرة إلى بعضها البعض، مما يعزز قوة الشبكة وتغطيتها بمرور الوقت. كما تتميز هذه الشبكة بكفاءتها العالية في استهلاك الطاقة، مما يمكّن أجهزتك من العمل على طاقة البطارية لفترات أطول.
تتميز Zigbee بأنها بروتوكول مفتوح، مما يعني أن رقائقها ووحداتها الإلكترونية تُباع من قِبل عدة شركات مصنّعة. وهذا يمنح مصنّعي المعدات الأصلية (OEMs) مرونة أكبر في تصميم منتجاتهم، ويسهّل ابتكار مجموعة واسعة من حلول المنازل الذكية التي تعمل بالتقنية نفسها. بالإضافة إلى ذلك، تمتلك مؤسسة Zigbee Alliance عدداً من مختبرات الاختبار المعتمدة للتحقق من توافق المنتجات ومطابقتها للمعايير.
في المقابل، تتسم منظومة Z-Wave بكونها مركزية إلى حد كبير؛ فالعديد من الأجهزة الذكية المصنوعة بالرقاقة نفسها لا تعمل إلا مع أجهزة Z-Wave أخرى. وقد كان هذا الأمر أحد المآخذ الرئيسية التي يشتكي منها المستهلكون عند اختيار أجهزة المنزل الذكي.
طوّر تحالف معايير الاتصال (Connectivity Standards Alliance – CSA) بروتوكول Matter الجديد لمعالجة بعض هذه المشكلات. يُعد بروتوكول Matter مجموعة من الإرشادات والمعايير التي تحدد كيفية ربط أجهزة المنزل الذكي بشبكتك المنزلية، والهدف منه هو إنشاء منظومة موحدة بنماذج بيانات قياسية تُسهّل عمل أجهزة المصنّعين المختلفين معاً بسلاسة.
على الرغم من أن Matter تُعد تقنية حديثة نسبياً، إلا أنها اكتسبت بالفعل زخماً كبيراً في السوق؛ حيث بدأت بعض الشركات المتخصصة في المنازل الذكية بتطوير منتجات تدعم تقنية Matter، بما في ذلك GE Cync و Eve. ويعمل تحالف CSA على توسيع قائمة المنتجات المدعومة، ومن المرجح أن تتوافق العديد من أجهزة المنزل الذكي الحالية التي تعتمد على Bluetooth Mesh أو Z-Wave مع معيار Matter في المستقبل.
أقل تكلفة
يكمن العيب الأكبر لشبكة Bluetooth Mesh في استهلاكها المرتفع للطاقة واشتراط وجود كل جهاز ضمن المدى المباشر للأجهزة الأخرى لتمرير الرسائل والأوامر. ويعني ذلك أنك إذا أضفت جهازاً جديداً إلى منزلك، فقد تضطر إلى استبدال البطاريات في جميع أجهزة Bluetooth الأخرى لديك أيضاً.
في المقابل، تعتمد كل من Zigbee و Z-Wave على الشبكة الشبكية (Mesh Network) لتتمكن الإشارات من الانتقال من جهاز إلى آخر (مع أنها تتطلب عادةً الاتصال بالإنترنت عبر موزع أو موجه Hubs). وبفضل ذلك، تكون كمية الطاقة المطلوبة لكل إشارة أقل بكثير. وتتميز تقنية Z-Wave تحديداً بكفاءة فائقة في استهلاك الطاقة، حيث يمكن لوحداتها أن تعمل على مجموعة من بطاريات AA لمدة تصل إلى 5 سنوات.
ومع ذلك، تميل أجهزة Zigbee و Z-Wave إلى أن تكون أعلى سعراً مقارنةً بتقنية Wi-Fi، والتي لا تتطلب سوى موزع واحد أو راوتر لربط جميع أجهزتك الذكية. ويعود ذلك بشكل رئيسي إلى وفورات الحجم وانخفاض تكلفة تصنيع أجهزة Wi-Fi بدرجة كبيرة نظراً لإمكانية تشغيلها مع أي راوتر Wi-Fi متوفر لديك بالفعل.
من العيوب الأخرى لشبكة Bluetooth Mesh أنها قد تواجه مشكلات عديدة تتعلق بالتداخل والبطء في الاستجابة. ويعود ذلك إلى تشغيلها على نطاق التردد 2.4 جيجاهرتز المستخدم من قِبل العديد من الأجهزة الأخرى، بما في ذلك راوتر Wi-Fi وأفران الميكروويف.
وقد يؤدي ذلك إلى انقطاع الاتصال وضعف استجابة بعض أجهزة Bluetooth، لا سيما عند استخدام هاتفك الذكي للتحكم بها.
الخبر السار هو وجود طرق للحد من آثار هذا التداخل، ويمكنك معرفة المزيد عنها في مقالنا حول كيفية تقليل التداخل الناتج عن الأجهزة الذكية.
تُعد الاستعانة بلمبة ذكية أو قفل باب ذكي وغيرها من المنتجات المتوافقة مع Zigbee من أفضل الطرق لتجنب هذه المشكلات. ولتحقيق ذلك، ابحث عن المنتجات التي تحمل اسم أو شعار Zigbee؛ حيث ستكون متوافقة مع جميع المنظومات الذكية الرائدة مثل Alexa و Google Assistant و SmartThings. كما ستحتاج إلى موزع (Hub) متوافق، مثل Amazon Echo Plus أو SmartThings Classic.
أكثر أماناً
بالمقارنة مع بروتوكولات الاتصال الأخرى التي يمكنك اختيارها لأجهزة منزلك الذكي مثل اللمبات الذكية وأقفال الأبواب الذكية وغيرها، تُعد Zigbee أكثر أماناً بكثير؛ فهي تعتمد على شبكة شبكية وتشفير 128-bit AES يضمن حماية بياناتك بالكامل. بالإضافة إلى ذلك، يتم تشفير إشارتك اللاسلكية بحيث لا يمكن لأي طرف آخر اعتراض اتصالاتك، وهي ميزة كبرى مقارنةً بتقنية Bluetooth التي لا تدعم تشفير 128-bit AES وتعتبر أكثر عرضة للثغرات الأمنية.
الميزة الأخرى التي تُميز تقنية Zigbee هي مداها الواسع؛ إذ يمكنك ربط ما يصل إلى 65,000 جهاز Zigbee في الوقت نفسه ضمن شبكة شبكية واحدة. ويعني ذلك قدرة أجهزتك الذكية على التواصل مع بعضها البعض بغض النظر عن مكان تواجدك داخل المنزل.
إذا رغبت في توسيع نطاق تغطية أجهزة Zigbee، يمكنك إضافة موجه (Zigbee Router) أو أي جهاز يعمل بالكهرباء المباشرة (غير معتمد على البطارية) إلى شبكتك. تعمل هذه الأجهزة كمقويات للإشارة (“Repeaters”) وتعيد بث إشارة الشبكة، مما يزيد من المدى الكلي لنظام منزلك الذكي، ويُعد ذلك خياراً مثالياً إذا كانت لديك جدران تقلل من المدى المباشر لأجهزة Zigbee.
تُعد Zigbee خياراً رائعاً لمنتجات المنازل الذكية من كبرى العلامات التجارية؛ حيث تدعم كل من أجهزة Amazon Echo و Google Home و Samsung SmartThings تقنية Zigbee، كما ستكون قادرة على العمل مع بروتوكول Matter الجديد. ويعود ذلك إلى أن بروتوكول Matter تديره الجهة نفسها المسؤولة عن Zigbee (تحالف معايير الاتصال Connectivity Standards Alliance)، ولذا فهو مصمم ليتيح لمختلف الأجهزة من مصنّعين متعددين العمل بتوافق تام.
يجمع بروتوكول Matter الجديد بين تقنيتي Wi-Fi و Thread بهدف إنشاء معيار مفتوح لأجهزة المنازل الذكية؛ وهو ما سيتيح لها العمل معاً دون التسبب في ازدحام شبكة Wi-Fi الخاصة بك. كما أنه يتمتع بميزة التوافق مع الإصدارات السابقة (Backward Compatibility)، مما يعني إمكانية عمل أجهزتك الحالية معه دون أي مشاكل.
التكامل والتوافق
مع تزايد انتشار أجهزة المنزل الذكي، تبرز الحاجة الماسة إلى توافقها معاً وعملها بانسجام تام، سواء كانت ثلاجة Samsung متصلة بجهاز Alexa أو جرس باب Ring مرتبطاً بمنصة Google Home. ومع ذلك، قد يكون التوافق بين الأنظمة والمنظومات المختلفة غير مستقر في بعض الأحيان. وهنا يأتي بروتوكول Matter كتقنية مبتكرة تهدف إلى حل هذه العقبة؛ فهو يوفر شبكة لاسلكية شبكية تحسّن سرعة الأوامر ومداها عبر الاستفادة من نقاط ترحيل متعددة في أنحاء منزلك، مما يضمن لك تجربة أفضل وأكثر سلاسة مع نظام منزلك الذكي ككل.
يعمل بروتوكول Matter بطريقة مشابهة لتقنيتي Z-Wave و Bluetooth، ولكن بدلاً من الاعتماد على عتاد احتكاري مغلق، فإنه يعمل على منصة برمجية مفتوحة المصدر يمكن لأي مطور استخدامها لبناء تطبيقات المنزل الذكي. وتتمثل النتيجة في نموذج بيانات قياسي موحد يضمن تشغيل أجهزة المنزل الذكي مع بعضها البعض بغض النظر عن المنظومة أو الشركة المصنّعة.
ولتحقيق هذه الغاية، يستخدم Matter بروتوكولات الاتصال اللاسلكي المدمجة بالفعل في أجهزة الراوتر لديك وأغلب منتجات المنزل الذكي، كما يستفيد من منظومات إنترنت الأشياء (IoT) الحالية مثل Wi-Fi و Bluetooth Low Energy و Zigbee و Thread.
في حين تشتهر تقنية Bluetooth باتصالات الصوت والأجهزة المحمولة، إلا أنها باتت تُستخدم على نحو متزايد في منتجات المنزل الذكي كالمصابيح والحساسات. ويرجع ذلك إلى أن تقنية Bluetooth منخفضة الطاقة (Bluetooth Low Energy أو BLE) تسمح للأجهزة الذكية بالبقاء في وضع استهلاك الطاقة المنخفض معظم الوقت ولا تتواصل إلا عند الحاجة، مما يقلل من استنزاف البطارية ويطيل العمر الافتراضي لجهازك.
يُعد Z-Wave بروتوكولاً لاسلكياً آخر واسع الانتشار في المنازل الذكية، وتعود شعبيته الكبيرة في المقام الأول إلى ميزة التشغيل البيني (Interoperability)، أي أن أي جهاز يحمل شعار Z-Wave سيعمل بتوافق تام مع منتجات Z-Wave الأخرى أياً كانت علامتها التجارية. كما يعتمد على شبكة لاسلكية شبكية تمنحه موثوقية وأداءً معززاً. وخلافاً لـ Bluetooth، يستخدم Z-Wave تردد حامل أقل، مما يعني أنه يعمل على طيف ترددي أقل ازدحاماً.
وعلى الرغم من أهمية الإشارة إلى أن ليست كل الأجهزة التي تدعم Zigbee و Z-Wave ستدعم تقنية Matter، إلا أن الخبر السار هو أن العديد من الشركات المصنّعة تعمل جاهدة على تحديث أجهزتها لتوفير هذه الإمكانية. وينطبق ذلك بصفة خاصة على الشركات التي تقدم تشكيلة واسعة من منتجات المنزل الذكي مثل لوميف و GE Cync و Nanoleaf. ومن المرجح أن تجد منتجات متوافقة مع Matter من معظم العلامات التجارية الرائدة في مجال أجهزة إنترنت الأشياء (IoT) بحلول عام 2023.
