Wracam z kolejnym materiałem opisującym dostępne w smart home technologie bezprzewodowe.
Bluetooth to jeden z kilku protokołów komunikacyjnych wykorzystywanych w systemach inteligentnego domu, który oferuje unikalne zalety, ale ma też pewne ograniczenia. Jego rola w automatyce domowej jest coraz bardziej ceniona, szczególnie dla urządzeń o niskim zapotrzebowaniu na energię.
Elementami smart home, które wykorzystują komunikację Bluetooth są często piloty (które ze względu na swoje niewielkie rozmiary a więc również baterie projektowane są właśnie w tej technologii, aby działały jak najdłużej) oraz np. zamki do drzwi (wykorzystywane przeze mnie NUKI 4.0 PRO posiadający również inne technologie komunikacji, wykorzystuje Bluetooth do połączenia się z telefonem, który znajduje się w niewielkiej odległości w celu odblokowania drzwi). Często również
W jednym z wcześniejszych filmów pokazałem jak w praktyce można wykorzystać technologię bluetooth w Home Assistant. Chodziło o wykrywanie obecności danego użytkownika (urządzenia) w konkretnym pomieszczeniu w domu. Wykorzystałem tam lokalizator (może to być telefon, zegarek, lokalizator Become) oraz kilka płytek ESP32.
Integracja Bluetooth w Home Assistant
Aby dodać do Twojego serwera Home Assistant obsługę Bluetooth, musisz mieć informację czy Twój serwer na którym posiadasz zainstalowany Home Assistant posiada moduł bluetooth. W takich urządzeniach jak Raspberry Pi 4B czy 5 posiadają wbudowany układ obsługi Bluetooth, do mini serwerów typu (HP, Fujitsu czy Wyse) oraz wcześniejszych wersji malinek możemy dołożyć uniwersalny modłuł Bluetooth podłączany pod USB lub odpowiednio zaprogramowaną płytkę ESP. Ważne aby odpowiednio zdefiniować porty na tych urządzeniach.
Już w samym Home Assistant mamy możliwość od pewnego czasu obsługi Bluetooth przez oficjalny dodatek (https://www.home-assistant.io/integrations/bluetooth) oraz w HACS znajduje się niestandardowa integracja Passive BLE Monitor integration z której ja korzystam (https://github.com/custom-components/ble_monitor).
W dalszej części artykułu skupimy się na technologii Bluetooth najczęściej wykorzystywanej w urządzeniach Smart Home czyli o Bluetooth Low Energy czyli popularnym BLE. Ta technologia pojawiła się jako część Bluetooth 4.0 w 2010 roku. Wykorzystuje częstotliwość, 2,4 Ghz podobnie jak Wi-Fi Zigbee. Jego zasięg teoretyczny to 60 dla bluetooth 4.0 oraz 240 metrów dla Bluetooth 5.0. (https://www.mokosmart.com/guide-on-different-bluetooth-versions/#:~:text=improve%20broadcast%20features.-,Bluetooth%20low%20energy%20versions%3A%20Bluetooth%204.0%20%E2%80%93%205.4,-Version) Mówię teoretycznie, ponieważ w codziennym użytkowaniu ten zasięg się dużo mniejszy. Wykorzystuje 128-bitowe szyfrowanie AES i jak sama nazwa wskazuje został zaprojektowany jako implementacja klasycznego Bluetooth o znacznie mniejszym poborze mocy, aby zapewnić urządzeniom bateryjnym dużo dłuższy czas pracy.
Zalety Bluetooth:
- Niskie zużycie energii: Bluetooth, a w szczególności Bluetooth Low Energy (BLE), został zaprojektowany z myślą o urządzeniach, które nie wymagają stałego wysokiego zasilania. Urządzenia BLE zużywają tak niewiele energii, ponieważ pozostają w uśpieniu przez większość czasu. Urządzenia te będą włączać komunikację radiową tak rzadko jak jest tylko możliwe, dzieląc połączenie na odstępy czasu. Jest to idealne rozwiązanie dla czujników, inteligentnych zamków czy urządzeń noszonych, które zazwyczaj korzystają z zasilania bateryjnego.
- Lokalna komunikacja: Bluetooth działa lokalnie, co oznacza, że nie potrzebuje połączenia z internetem do funkcjonowania. Zwiększa to bezpieczeństwo, ponieważ transmisja danych odbywa się wyłącznie w obrębie lokalnej sieci, minimalizując ryzyko naruszeń prywatności przez zewnętrzne serwery.
- Sieć mesh: Bluetooth mesh umożliwia rozszerzenie zasięgu sieci poprzez przekazywanie danych pomiędzy urządzeniami. Dzięki temu protokół ten staje się bardziej skalowalny w większych domach, pozwalając na pokrycie większych obszarów bez konieczności instalowania wielu punktów dostępu.
- Kompatybilność: Ogromna liczba urządzeń takch jak komputery stacjonarne, laptopy, smartfony, samochody posiadają Bluetooth. Co umożliwia łatwe połączenie i kontrolowanie urządzeń bez konieczności korzystania z dodatkowych urządzeń, takich jak huby. Ważne jest również że wszystkie nowe wersje Bluetooth są wstecznie kompatybilne z poprzednimi.
- Niezależność od internetu: Urządzenia nie muszą polegać na połączeniu z internetem, co czyni je bardziej niezawodnymi w przypadku awarii sieci lub gdy priorytetem jest bezpieczeństwo.
- Niska cena: Wiele urządzeń jest wyposażonych w Bluetooth, co zmniejsza potrzebę korzystania z dodatkowych urządzeń, co czyni ten protokół bardziej przystępnym cenowo. Jako, że prawie wszystkie telefony posiadają wbudowany bluetooth będziesz mógł mieć dostęp do urządzeń smart po prostu poprzez pobranie odpowiedniej aplikacji na telefon.
Wady Bluetooth:
- Ograniczony zasięg: Standardowy zasięg Bluetooth wynosi około 5-7 metrów, co może ograniczać możliwość instalacji urządzeń w większych domach bez dodatkowych mostków lub sieci mesh. Wcześniej wspominałem o większych zasięgach, ale tutaj podaję realny zasięg w zamkniętym pomieszczeniu.
- Niższa przepustowość danych: Bluetooth ma problemy z obsługą dużych ilości danych w porównaniu do Wi-Fi, co czyni go nieodpowiednim dla urządzeń, takich jak kamery bezpieczeństwa lub systemy przesyłania wideo na żywo. Jednak nie do tego został ten standard stworzony. Pierwszy standard Bluetooth 1.0, który pojawił się 1998 roku oferował transmisję danych na poziomie do 21 kb/s. Obecnie obowiązujący Bluetooth 5.0 pozwala na przesył danych z prędkością a 2 Mb/s.
- Zakłócenia: Dużym problemem dla tego protokołu mogą być zakłócenia z innych technologii bezprzewodowych takich jak Wi-Fi czy Zigbee. Ze względu na niską cenę sprzętów wykorzystujących musimy liczyć się z dużą ich liczbą. Należy pamiętać, że inne nie smart sprzęty domowe również wykorzystują Bluetooth. Są to m.in. myszki komputerowe, klawiatury, słuchawki bezprzewodowe, głośniki. Wszystko to może potencjalnie powodować zakłócenia.
- Reakcja na komendy: można zauważyć, że dłuższą chwilę musimy poczekać na reakcje przy wywołaniu komendy, jest do zauważalne w porównaniu do poleceń wywoływanych w zigbee czy wi-fi.
- Kontrola lokalna: Choć Bluetooth świetnie sprawdza się w lokalnej automatyce, kontrolowanie urządzeń zdalnie wymaga mostka lub hubu podłączonego do internetu, co może stanowić dodatkową komplikację dla użytkowników chcących uzyskać zdalny dostęp.
Zastosowania w inteligentnym domu:
Bluetooth jest najczęściej stosowany w inteligentnych zamkach, żarówkach, termostatach i czujnikach. Jest idealny dla urządzeń, które nie wymagają dużej przepustowości danych i mogą działać z ograniczonymi zasobami energetycznymi. Dzięki Bluetooth mesh, domy mogą rozszerzać zasięg i tworzyć sieć, w której wszystkie urządzenia komunikują się efektywnie na większych odległościach. Można bardzo ciekawe scenariusze tworzyć dotyczące lokalizacji w pomieszczeniach wewnętrznych.
Wideoporadnik
Podsumowanie
Bluetooth jest cennym protokołem dla określonych urządzeń smart home, zwłaszcza tych skoncentrowanych na efektywności energetycznej i lokalnej kontroli. Jednak jego ograniczenia w zasięgu i obsłudze danych często wymagają uzupełnienia przez inne protokoły, takie jak Wi-Fi czy Zigbee, dla pełniejszego doświadczenia inteligentnego domu. Wg. mnie w pierwszej kolejności podczas projektowania własnego inteligentnego domu warto rozważyć Zigbee, Z-wave lub Wi-Fi natomiast dopiero potem Bluetooth. Być może jako energooszczędne dopełnienie istniejących już mechanizmów naszego Smart Home.
