مهم‌ ترین پروتکل ‌های شبکه در ساختمان

انواع پروتکل های شبکه در مدل مرجع TCP/IP — معرفی 14 پروتکل مهم در شبکه

در علوم کامپیوتری به مجموعه قوانین و مقرراتی که کامپیوترها برای ارتباط با یکدیگر نیاز دارند را پروتکل می‌نامند. کسب علم و دانش کافی پیرامون آشنایی و شناخت انواع پروتکل‌های ارتباطی برای یک مهندس شبکه بسیار مهم است. به این خاطر که این پروتکل‌‌ها در راه‌اندازی و مخصوصا خطایابی شبکه‌‌های مختلف کاربرد‌های بسیاری دارند. در این مطلب از انیپکو نمایندگی اشنایدر در ایران، ضمن پرداختن به مفهوم پروتکل، انواع پروتکل های ارتباطی شبکه های کامپیوتری و اینترنت به طور کاملا جامع، برای شما عزیزان شرح داده شده‌اند.

پروتکل چیست؟

پروتکل مجموعه‌ای از دستورالعمل‌ها و قوانینی است که به کلاینت‌ها و هاست‌ها اجازه برقراری ارتباط، انتقال اطلاعات و خاتمه ارتباط، بر روی بستر شبکه را می‌دهد. به بیان ساده‌تر، یک پروتکل ترتیب و قالب پیام‌های مبادله شده بین مبدا و مقصد را تعریف و مشخص می‌کند. همچنین پروتکل تعیین می‌کند که هر یک از طرفین ارتباط در قبال ارسال یا دریافت هر پیام، چه عملکرد یا واکنشی را باید از خود نشان دهند. در ادامه به توضیح انواع پروتکل های شبکه در مدل مرجع TCP/IP می‌پردازیم.

پروتکل های ارتباطی خانه هوشمند

تفاوت اصلی پروتکل های ارتباطی خانه هوشمند در بستر ارتباطی و استاندارد تبادل اطلاعات آن ها است. یکی از موضوعات بسیار مهم در زمینه شبکه های انتقال اطلاعات، امنیت داده ها است. به منظور حفظ امنیت داده ها در ارتباط بین شبکه از رمزگذاری استفاده می شود.

رمزگذاری همان زبان واحد بین نودهای شبکه است. در هریک از نودهای شبکه یک بخش رمز وجود دارد که وظیفه رمز کردن اطلاعات ارسالی و رمزگشایی اطلاعات دریافتی را بر عهده دارد.

برای رمزگذاری الگوریتم ها و استانداردهای مختلفی وجود دارد اما به عنوان مثالی ساده فرض کنید الگوریتم رمز کردن ما معکوس کردن کلمات باشد. در اینصورت واحد رمزگذار کلمه روشن را به نشور و واحد رمزگشا کلمه نشور را به روشن تبدیل می کند.

مقایسه پروتکل های ارتباطی خانه هوشمند

برای مقایسه پروتکل های ارتباطی خانه هوشمند پارامترهای زیادی وجود دارند. مهمترین پارامترهایی که در مقایسه پروتکل ها باید در نظر گرفته شوند عبارتند از:

• امنیت اطلاعات: امنیت اطلاعات را می توان به عنوان مهمترین پارامتر اثر گذار بر کیفیت یک ارتباط معرفی کرد. رسیدن اطلاعات درست به مقصد و غیر قابل ترجمه بودن اطلاعات برای تجهیزات و افراد خارج از شبکه، مهمترین عوامل تعیین کننده امنیت یک ارتباط هستند.

بخش عمده امنیت اطلاعات از طریق رمزگذاری تامین می شود. بنابراین غیرقابل نفوذ بودن سیستم رمزگذاری و رمزگشایی از اهمیت بالایی برخوردار است.

• بستر ارتباطی: منظور از بستر در یک شبکه، مسیر جابجایی اطلاعات بین نودهای مختلف است. از منظر بستر ارتباطی می توان پروتکل های ارتباطی خانه هوشمند را به دو گروه کلی بی سیم و با سیم تقسیم کرد.

هریک از انواع ارتباط بی سیم یا باسیم خود به زیر شاخه های متنوعی تقسیم می شوند. از منظر بستر ارتباطی، تفاوت پروتکل های با سیم در نوع سیم مورد استفاده و تفاوت ارتباط های بی سیم در باند فرکانسی انتقال داده توسط آن هاست.

لازم به ذکر است که بستر ارتباطی بخشی از پروتکل به حساب می آید و نه کل پروتکل.

انواع پروتکل ها در خانه هوشمند

زمانی که یک پروتکل اتوماسیون خانه را انتخاب می‌کنید باید به چه چیزی نگاه کنید؟

• سازگاری: پروتکل‌های مشخص، شما را به استفاده از وسایلی که ممکن است برای شما جذاب نباشند محدود می‌کنند.
• دسترسی به ارتقا : تکنولوژی اتوماسیون خانه جدید به طور مداوم به بازار معرفی می‌شود، داشتن سیستمی که بسیار سازگار با محصولات دیگر باشد، تضمین می‌کند که شما می‌توانید مشخصه‌ها و وسایل بیشتری را در آینده به خانه خود اضافه کنید.
• ملاحظات دیگر: در هنگام انتخاب یک پروتکل خانگی هوشمند هزینه، مصرف توان و پهنای باند آنرا باید مدنظر قرار دهید.

پروتکلEthernet (اترنت)

یک پروتکل سیمی سریع و قابل‌اطمینان است که دامنه‌ای ۱۰۰ متری دارد و حساسیت پایینی به تداخل الکترومغناطیسی دارد.

پروتکل WiFi (وای فای)

یک پروتکل بی سیم سریع و قابل‌اطمینان با محدوده‌ی حدود ۲۵ متر.

پروتکل Bluetooth (بلوتوث)

بلوتوث یک تکنولوژی اتوماسیون خانه هوشمند بی‌سیم است با دامنه ی حدود ۱۰ متر که از امواج رادیویی برای برقراری ارتباط استفاده می‌کند. همه دستگاه‌های بلوتوث شامل یک چیپ کامپیوتر با نرم‌افزار بلوتوث هستند که اجازه می‌دهد به سادگی با سایر وسایل ارتباط برقرار کند. سازگاری بلوتوث عالی است.

پروتکل Infrared (فروسرخ یا مادون قرمز)

یکی از ساده ترین و مطمئن ترین پروتکل ها ، به طور معمول ارتباطات یک طرفه را ارائه می دهد . این تنها گزینه برای کنترل از راه دور است ، چیزی مانند تلویزیون شما.

پروتکل Thread (رشته)

پروتکل بی سیم توسط گروهی از شرکتها از جمله NEST ، SAMSUNG ، QUALCOMM و OSRAM تهیه شده است. این پروتکل به گونه ای طراحی شده است که حتی در هنگام پایین آمدن شبکه WiFi ، دستگاه های موجود در پروتکل خود بتوانند ارتباط برقرار کنند.

پروتکل های ارتباطی خانه هوشمند سیمی

همانطور که قبلا اشاره شد، زیرساخت پروتکل های سیمی یا به بیان ساده تر کابل انتقال دیتا در پروتکل های مختلف متفاوت است.

·         پروتکل KNX

از جمله پروتکل های ارتباطی خانه هوشمند قدیمی و پر طرفدار می توان به KNX اشاره کرد. KNX یک استاندارد بین المللی کنترل ساختمان است (ISO/IEC 14543) که به کمک تبادل اطلاعات، تجهیزات مختلف از قبیل سنسور ها، عملگرها، کنترلرها و ترمینالها را به یکدیگر متصل می کند.

ویژگی ها:

    این پروتکل امکان برقراری ارتباط محصولات تولید کنندگان مختلف تجهیزات خانه هوشمند با یکدیگر را فراهم می کند.

    کلید های پروتکل KNX در قوطی کلیدهای با استاندارد اروپایی و آمریکایی نصب می شوند.

    به دلیل استفاده از کابل شیلد دار در نصب تجهیزات نویز کمی به سیستم وارد می گردد.

    امکان کنترل رطوبت، مصرف جریان الکتریکی، کلید روشنایی و سیستم سرمایشی گرمایشی و … .

·         پروتکل X-10

ویژگی اصلی پروتکل X-10 ارسال فرمان هاي کنترلی از طریق شبکه تغذیه برق شهر است. به این ترتیب نیاز به سیم کشی دوباره و یا دستکاري در وضعیت برق خانه مرتفع می گردد.

پروتکل های ارتباطی خانه هوشمند نقش مهمی در طراحی سیستم دارند. براي طراحی خانه هوشمند با پروتکل X10، کافی است وسیله برقی خود را از طریق واسطه اي به پریز موجود در منزل متصل کنید. به این ترتیب قادر خواهید بود به کمک فرستنده سازگار با این پروتکل، وسیله مورد نظر را با توجه به آی دی تنظیم شده آن کنترل کنید.

ویژگی ها:

     هزینه پایین براي توسعه کامل سیستم.

     قابلیت سازگاري و همکاري در میان محصولات تجاري.

    ریموت هاي X-10 با تکنولوژی RF فعالیت می شوند.

    حداکثر تعداد 256 دستگاه توسط پروتکل X-10 قابل کنترل است.

    بر روی تلویزیون و رادیو نویز ایجاد می کند.

    از سیستم هایی که موتور الکتریکی دارند نویز پذیر است.

     براي حذف نویز مجبور به استفاده از فیلتر هاي متعدد می باشد.

پروتکل مدباس

شبکه ModBus یکی از پروتکل های ارتباطی خانه هوشمند است که کاربرد اولیه آن در استفاده از PLC ها بود. ولی بتدریج بعنوان یک استاندارد ارتباطی پذیرفته شد و بسیاری از سازندگان تجهیزات اتوماسیون آن را پشتیبانی کردند. در حال حاضر Modbus بصورت یک استاندارد متن باز درآمده است که محصولات سازندگان مختلف به سهولت توسط این پروتکل با یکدیگر ارتباط برقرار می کنند.

ویژگی ها:

    جهت کاربردهای صنعتی توسعه و گسترش یافته است

    به صورت رایگان منتشر شده است

    گسترش پذیری و نگهداری ساده ای دارد

    اجازه انتقال بیت ها و بایت ها را بدون محدودیت خاصی به تولید کننده دستگاه می دهد

Modbus پروتکل جهت برقراری ارتباط بین تعداد زیادی (تا 247) دستگاه متصل به یک شبکه استفاده می شود، به عنوان مثال دما و رطوبت اندازه گیری شده توسط سنسورها از طریق این پروتکل توسط کنترل کننده مرکزی قرائت می شود.

در حال حاضر محصولات خانه هوشمند انیکپو با استاندارد MOD-BUS قابل سفارش هستند. از آن جمله می توان به کلید لمسی هوشمند مد باس و رله هوشمند اشاره کرد.