«Умный дом» своими руками. Строим интеллектуальную цифровую систему в своей квартире - Елена Тесля

Локальные IP-адреса вы можете выбирать сами – никаких правил относительно них нет. Важно только, чтобы они не повторялись в одной сети, иначе конфликтующие устройства не будут давать возможность подключать к сети остальные. Каждому устройству, которое вы собираетесь включить в систему «умного дома», необходимо будет выдать уникальный IP-адрес. То есть каждая сеть должна иметь ее собственный уникальный адрес, и все устройства в ее пределах должны иметь их собственные уникальные IP-адреса. Эту систему можно сравнить с городами: например, в нескольких городах найдется улица Мира, на каждой из них есть дом с номером 9 и квартирами от 1 до 20. Каждая улица Мира будет отличаться лишь названием города, в котором она находится, и индексом.

Wi-Fi

Одной из технологий, которая может пригодиться в «умном доме», особенно если вы намереваетесь связывать в сеть компьютеры, выходить в Интернет или использовать КПК для управления своим домом и при этом хотели бы обойтись без прокладки многочисленных проводов, является Wi-Fi. Эта технология предназначена для беспроводного доступа на небольших расстояниях, но на достаточно большой скорости. Другими словами, вы сможете бродить по глобальной сети Интернет со своего ноутбука или КПК, не подключая их при этом проводами к модему, или подавать какому-либо устройству с Wi-Fi-картой команды со своего КПК, что, согласитесь, очень удобно.

Как правило, сеть Wi-Fi состоит как минимум из одной точки доступа (Access point) и одного клиента: ноутбука, компьютера, КПК или любого другого устройства, имеющего карту Wi-Fi. Но это минимум. На самом деле вы можете расставить компьютеры или ноутбуки с картами Wi-Fi хоть в каждой комнате, а также пользоваться КПК, мобильным телефоном или любой другой техникой, умеющей работать с Wi-Fi, и все они будут связаны через точку доступа и иметь возможность выходить в Интернет. Кстати, многие устройства позволяют дополнительно использовать Wi-Fi-карту, которую можно приобрести позже самого устройства, что, как правило, указывается в технических характеристиках. Вокруг точки доступа образуется территория, как правило, радиусом не больше 100 м, которую называют зоной Wi-Fi (или хот-спотом). Находящаяся в этой зоне техника, снабженная соответствующими картами и настройками, сможет связываться между собой при помощи точки доступа.

Возможно также подключение между двумя клиентами, то есть двумя компьютерами, компьютером и КПК и т. д. Такой режим называется «точка-точка». Клиенты в таком режиме подключаются напрямую, посредством сетевых адаптеров.

Дальнейшая работа с подключенными к Wi-Fi компьютерами ничем не отличается от их работы в локальной сети. Конечно же, за исключением наличия самих проводов. При желании иметь во всей квартире беспроводной Интернет, точка доступа подключается к модему и, получая данные от него, передает дальше к запрашивающим их устройствам – ноутбуку, компьютеру, КПК.

Буквальный перевод Wi-Fi, то есть Wireless Fidelity, – «беспроводная точность». У нас в стране наиболее распространены три модификации стандарта Wi-Fi: IEEE 802.11a, b и g. Различаются эти модификации максимально возможной скоростью передачи данных и расстоянием между устройствами, на котором будет возможно соединение. Наиболее популярный IEEE 802.11b работает в диапазоне частот от 2,4 ГГц до 2,48 ГГц, максимальная скорость передачи информации – 11 Мбит/с, дальность передачи сигнала – 100 м. IEEE 802.11a работает на частоте 5 ГГц, а IEEE 802.11g – 2,4 ГГц, максимальная скорость передачи данных – 54 Мбит/с. Разрабатываемый стандарт IEEE 802.11n сможет обеспечить доступ на скорости до 320 Мбит/с.

Работает Wi-Fi таким образом. Точка доступа передает свой идентификатор (SSID – Service Set Identifier) каждые 100 мс. Если клиенту известны параметры сети, то есть идентификатор точки доступа, он может подключиться к ней. Однако нужно учитывать, что Wi-Fi имеет ограниченный радиус действия. Например, обычный маршрутизатор стандарта 802.11b или 802.11g, используемый в домашних сетях, имеет радиус действия до 100 м, а если учитывать преграды, то всего 50 м.

Диапазон действия Wi-Fi зависит от частоты: устройства, работающие на частоте Wi-Fi 900 МГц, имеют больший радиус действия, чем устройства с диапазоном 5 ГГц.

Недостатком технологии Wi-Fi можно назвать достаточно высокое потребление энергии. В случае с нашим стремлением сделать свой дом экономичным это нужно учитывать. Но все же потребление Wi-Fi не столь велико, чтобы стоило отказываться от комфорта.

Еще один минус Wi-Fi – возможность легкого взлома (что все-таки можно исправить установкой системы шифрования) и возможность наложения сигналов точек доступа, работающих на одном или соседних каналах. Если одна из этих точек доступа будет использовать систему шифрования или работать в закрытом режиме, а другая будет работать в открытом режиме, доступ ко второй точке может быть затруднен. То есть если вы и ваш сосед установите точки доступа Wi-Fi, могут возникнуть проблемы. Для разрешения проблем подобного рода Wi-Fi стоит настраивать на работу в защищенном режиме, однако это может занять несколько больше времени, чем настройка открытого доступа.

Несмотря на все это, Wi-Fi для «умного дома» – находка. Вам не нужно прокладывать лишние провода, что может, кстати, уменьшить стоимость развертывания сети. Поскольку распространение Wi-Fi очень широко, многие устройства различных производителей умеют взаимодействовать друг с другом, что в случае «умного дома», опять же, просто необходимо.

Bluetooth

Родоначальником Bluetooth была компания Ericsson – именно эта компания разработала спецификацию беспроводных персональных сетей в 1998 году. Зарегистрировала и оформила стандарт Bluetooth специальная группа Bluetooth Special Interest Group (SIG), в которую вошли Sony Ericsson, IBM, Intel, Toshiba и Nokia (позже в группу вошли и другие компании). Сначала предполагалось, что технология будет использоваться только для радиосвязи. Однако со временем появились планы по созданию беспроводных локальных сетей, и Bluetooth стали использовать для объединения техники в сети.

Как и Wi-Fi, технология Bluetooth является беспроводной и обеспечивает обмен информацией между устройствами на доступной радиочастоте для ближней связи. Например, между КПК и мобильным телефоном, компьютером и ноутбуком, принтером и цифровой фотокамерой и т. д. Bluetooth-устройства совместимы и работают на частоте 2,45 ГГц. Радиус действия Bluetooth, как правило, от 10 до 100 метров, и зависит он от наличия преград и помех. Сейчас ведутся разработки нового класса стандарта Bluetooth, который сможет передавать данные на расстояния до 40 км.

Для работы со стандартом Bluetooth нет необходимости в том, чтобы технические устройства находились в непосредственной видимости, будучи «нацеленными» друг на друга. Bluetooth использует радиоволны, которые легко проникают через стены и мебель. Каждое Bluetooth-устройство имеет свой уникальный 48-битовый адрес.

Bluetooth является достаточно экономичной и дешевой технологией. Кроме того, устройства с Bluetooth могут быть довольно компактными, поэтому технология используется и в маленьких устройствах. К примеру, благодаря возможности Bluetooth одновременно передавать голосовые данные и обрабатывать информацию технология используется для создания беспроводных гарнитур для мобильных телефонов.

Стандарт Bluetooth допускает передачу как открытой информации, доступной всем устройствам, так и данных в защищенном режиме: либо по паролю, то есть только к зарегистрированным устройствам, либо при помощи защиты данных 128-битовым ключом при передаче в одну или обе стороны.

ИНТЕРЕСНО

Есть версия, что Bluetooth получил столь странное название (blue tooth – «синий зуб», англ.) благодаря датскому королю. Дело в том, что датский король Гарольд Блатанд был знаменит тем, что сумел объединить территорию, на которой сейчас находятся Дания, Норвегия и Швеция. С датского языка Блатанд переводится как «Синий зуб». Видимо, именно поэтому технология, объединяющая устройства при помощи беспроводной связи, стала носить имя короля, который жил в X веке.

Bluetooth работает в диапазоне частот, которые не подлежат лицензированию (кроме Японии, Франции и Испании). Как и Wi-Fi, радиосвязь Bluetooth занимает частоты от 2,4 до 2,48 ГГц.

При взаимодействии нескольких Bluetooth-устройств одно из них становится главным, оно и управляет синхронизацией. Остальные элементы, которых может быть не больше 8, становятся подчиненными (то есть в одной сети должно быть не больше 8 устройств). Если количество элементов оказывается больше, чем 8, образуется еще одна сеть – с еще одним общим устройством. Происходит это автоматически. Однако таких сетей не может быть больше 10.

Радиочастота от источника Bluetooth скачкообразно меняется 1600 раз в секунду. Последовательность переключения между частотами известна только источнику и приемнику, поэтому даже при наличии нескольких пар Bluetooth-устройств в одном помещении они друг другу не мешают. Каждые 625 микросекунд приемник и источник синхронно перестраиваются с одной частоты на другую по заданной последовательности. Такой алгоритм переключения частот и передачи данных называется FHSS (Frequency Hopping Spread Spectrum – широкополосный сигнал по методу частотных скачков). Метод прост в реализации, и, что важно, оборудование для него сравнительно дешево. Кроме того, такой метод обеспечивает устойчивость к широкополосным помехам. Кстати, алгоритм FHSS одновременно и защищает передаваемую информацию, так как переключение частот определяется для каждого соединения отдельно.