Aqlli uy uchun aloqa kanallarini adaptiv tanlash vositalari va usullarini tahlil qilish

MUNDARIJA

	KIRISH………………………………………………………….	7
1-Bob	AQILLI UY TIZIMIDA MA'LUMOTLARNI UZATISH TEXNOLOGIYALARI………………………………………...	9
1.1.	Aqlli uy texnologiyasi tavsifi…………………………………....	9
1.2.	Aqlli uy tizimlari uchun mavjud qurilmalar……………………..	10
1.3.	Aloqa protokollari bo‘yicha ma'lumotlarni uzatish usullari va vositalarini ko‘rib chiqish……………………………………….	13
	1-bob bo‘yicha xulosa……………………………………………	19
2-Bob	AQLI UY UCHUN ALOQA KANALINI TANLASH USULLARI…...............................................................................	21
2.1.	Aqlli uy tizimidagi chastota spektrini kengaytirish texnologiyalari…………………………………………………...	21
2.2.	Aqlli uy uchun aloqa kanallarining chastota diapazonini tanlash……………………………………………………………	25
2.3.	Aqlli uy uchun aloqa kanalini tanlashning moslashuvchan usuli……………………………………………………………...	27
	2-bob bo‘yicha xulosa……………………………………………	29
3-Bob	AQLLI UY UCHUN ALOQA KANALLARINI ADAPTİV TANLASH VOSITALARI……………………………………..	30
3.1.	Aqlli uy uchun aloqa kanallarini adaptiv tanlash usulini apparat-dasturiy tadbiq qilish…………………………………………….	30
3.2.	Moslashuvchan usul yordamida aqlli uy tizimining tavsifiy aloqa kanallarini tanlash…………………………………………	38
3.3	Aqlli uy tizimining asosiy modullarining sxemasi………………	43
	3-bob bo‘yicha xulosa……………………………………………	47
4-Bob	HAYOT FAOLIYATI XAVFSIZLIGI……………………….	48
4.1.	Yong‘in xavfsizligi va uni o‘chirish……………………………..	48
4.2.	Fuqaro muhofazasida xalqaro hamkorlik………………………..	54
4.3.	Texnika va inson salomatligi…………………………………….	57
	4-bob bo‘yicha xulosa……………………………………………	59
	XULOSA………………………………………………………...	61
	FOYDALANILGAN ADABIYOTLAR………………………	63

KIRISH

Bugungi kunda "Aqlli uy" tizimlari maishiy elektronika bozorida keng tarqalgan bo‘lib, zamonaviy insonning uyida maishiy jarayonlarni avtomatlashtirish uchun keng qo‘llaniladi. Har yili bunday qurilmalar soni o‘sishda davom etadi, bu esa o‘z navbatida bir xil chastota diapazonidan foydalanish natijasida yuzaga kelgan ma'lumotlar paketlarining havoda ortiqcha to‘planishiga olib keladi. Bunday tizimlarning ishlashida yuzaga keladigan asosiy vazifalardan biri ulardagi aloqa kanallari orqali sifatli va xavfsiz axborot almashinuvini ta'minlashdan iborat.

“Aqlli uy” tizimining modullari orasidagi aloqa kanallari orqali axborot uzatish sifatini oshirishdan iborat.
Ushbu maqsadga erishish uchun siz quyidagi vazifalarni hal qilishingiz kerak:
- turli ishlab chiqaruvchilarning “Aqlli uy” tizimlarining mavjud yechimlari misolida ma’lumotlarni uzatish texnologiyalarini tahlil qilish;
- tizimlarda foydalaniladigan aloqa kanallarini tahlil qilish
“Aqlli uy” va ulardagi axborotni uzatish sifatiga ta’sir etuvchi asosiy omillar.
- aqlli uy tizimlarida asosiy aloqa protokollarini tahlil qilish,
ularning har birining afzalliklari va kamchiliklarini aniqlash va natijalarni solishtirish;
- aqlli uy uchun aloqa kanallarini moslashuvchan tanlash uchun chastota spektrini kengaytirishning asosiy usullarini tahlil qilish;
- aqlli uy uchun litsenziyasiz va mavjud aloqa kanallarini tanlash uchun chastota diapazonlarini tahlil qilish;
- aqlli uy uchun aloqa kanallarini adaptiv tanlash usulini apparat-dasturiy ta'minotini ishlab chiqish;
- aloqa kanallari va uning funksional modullarini moslashuvchan tanlash usulidan foydalangan holda aqlli uy tizimining umumiy tuzilishini taklif qilish;
- aqlli uy uchun aloqa kanallarini moslashuvchan tanlashning taklif qilingan usulini sinab ko‘rish.
Telekommunikatsiya tizimlari nazariyasi usullaridan foydalanish, tizimli tahlil, apparat sinovlari va chastota diapazonini skanerlash bo‘yicha test dasturlarini amalga oshirish monitoringiga asoslangan.
- Bunday modullar orasidagi aloqa modullari orqali axborot uzatish sifatini oshirish maqsadida birinchi marta “Aqlli uy” tizimidagi qurilmalarning chastota diapazonini skanerlash funksiyasidan erkin va faol aloqa kanallarini aniqlash taklif qilinmoqda.
- “Aqlli uy” tizimida axborotni uzatish usullari va vositalarini tahlil qilish asosida birinchi marta bunday tizimlarda aloqa kanallarini adaptiv tanlash usulini apparat-dasturiy ta’minlash taklif etilmoqda.
Olingan natijalardan bunday tizim modullari orasidagi aloqa kanallari orqali axborot uzatish sifati yaxshilangan “Aqlli uy” tizimlarini qurishda foydalanishmumkin.
1-Bob. AQLLI UY TIZIMIDA MA'LUMOTLARNI UZATISH TEXNOLOGIYALARI
1.1.Aqlli uy texnologiyasi tavsifi
"Aqlli uy" yoki to‘g‘rirog‘i, uyni avtomatlashtirish tizimi zamonaviy axborot texnologiyalarining eng istiqbolli yo‘nalishlaridan biridir. Ushbu turdagi tizimlar yordamida xonadagi barcha elektr jihozlari funktsional ravishda bir-biriga bog‘langan bo‘lib, ular masofadan boshqarish pulti displeyidan yoki avtomatik ravishda ma'lum algoritmlardan foydalangan holda masofadan va markazlashtirilgan holda boshqarilishi mumkin.
"Aqlli uy" va zamonaviy texnologiyalar bilan to‘ldirilgan oddiy uy o‘rtasidagi asosiy farq shundaki, Aqlli uyda uning barcha qurilmalari birlashtirilgan yagona tarmoq va maxsus dasturiy ta'minot bilan boshqariladi. Maishiy texnikaning bunday kombinatsiyasi va ularni oldindan o‘rnatilgan rejimdan foydalangan holda masofadan yoki avtomatik boshqarish imkoniyati nafaqat bunday uyda qulay yashashni ta'minlash, balki insonning bir qator ehtiyojlarini qondirish imkonini beradi. Masalan, optimal iqlim zonasini ta'minlash, harorat rejimini saqlash yoki hatto eng muhimlaridan biri - xavfsizlik (yong‘in, elektr xavfsizligi, hujum va boshqalar).
Litsenziyasiz radiochastota diapazonlari butun dunyo bo‘ylab Smart Home tizimida ma'lumotlar almashinuvi uchun taqdim etiladi. Ushbu chastotalar tarmoqli kengligi va nurlanish quvvatiga (434 MGts chastota diapazonida 10 mVt gacha, 868 MGts diapazonda 25 mVtdan 2,4 gigagertsli diapazonda 100 mVt gacha) talablarni hisobga olgan holda maxsus ruxsatnomasiz va mutlaqo bepul ishlatilishi mumkin. Shuningdek, Aqlli uy tizimida Bluetooth modulining mavjudligi foydalanuvchi smartfonida o‘rnatilgan Android ilovasi yordamida binoning elektr jihozlarini boshqarish imkonini beradi. Axborot texnologiyalarining uy sharoitida integratsiyalashuvi tufayli barcha tizimlar va qurilmalar belgilangan dasturlar va atrof-muhitning tashqi ko‘rsatkichlarini taqqoslab, funktsiyalarni bajarishni muvofiqlashtiradi.
Radioaloqa simlarsiz amalga oshiriladi, ammo bu modullarning quvvat manbai o‘zgaruvchan quvvat manbalaridan kelib chiqadi, bu esa davriy almashtirishni talab qiladi. Ba'zi modullar hali ham quvvat kabellarini talab qiladi. Axborot texnologiyalarining uy sharoitida integratsiyalashuvi tufayli barcha tizimlar va qurilmalar belgilangan dastur ma'lumotlarini atrof-muhitning tashqi ko‘rsatkichlari bilan taqqoslab, funktsiyalarni bajarishni muvofiqlashtiradi.
1.2.Aqlli uy tizimlari uchun mavjud qurilmalar
"Aqlli uy" tizimlari uchun tayyor yechimlarni ko‘rib chiqish. Tayyor yechimlarga kelsak, hozirgi vaqtda biz quyidagi taniqli kompaniyalarni aniqlashimiz mumkin:
1) Mi Home / Aqara Home - bu Xitoyning taniqli brendi bo‘lib, ishlab chiqaruvchining qurilmalar qatorida pul uchun eng yaxshi qiymatga ega. Aqlli uy tizimini uyda ulashning eng oson va arzon usullaridan biri. Ishlab chiqaruvchining arsenalida juda ko‘p turli xil qurilmalar mavjud eshikni ochish datchiklaridan kir yuvish mashinalari va muzlatgichlargacha. Bu Z-Wave qurilmalarida turli xil tarmoq protokollaridan, shuningdek, Zigbee, Wi-Fi va Bluetooth aloqa protokollaridan foydalanishni o‘z ichiga oladi. Bu shuni anglatadiki, ma'lum bir loyihada Aqlli uy tizimini loyihalashda chastotalarning bir-biriga mos kelishi mumkinligi sababli ushbu modullar uchun alohida Wi-Fi routerini ajratish imkoniyatini ta'minlash kerak.
Foydalanuvchining qulayligi uchun bunday tizim uyni masofadan boshqarishni ta'minlaydigan smartfon uchun dasturni amalga oshirishni ta'minlaydi. Shuningdek, ilova turli ishlab chiqaruvchilarning Sonoff va Philips Hue kabi boshqa koʻplab qurilmalarini bulutli integratsiya orqali aqlli uyga ulash imkonini beradi. Ammo bu tizimning kamchiliklari Xitoy bulutli serveridan foydalanish bo‘lib, u orqali qurilmalar bilan o‘zaro aloqa mavjud.
Mi Home qisman API bilan mos keladi, qisman Google Home va Yandex Alice tomonidan qo‘llab-quvvatlanadi. Aqara uy qurilmalari HomeKit, Yandex Alice va qisman Google Home-ni qo‘llab-quvvatlaydi.
2) Rubetek. Ushbu qurilma aqlli uy tizimlari uchun qurilmalarni ishlab chiqadi va RF 433 MGts simsiz protokollaridan foydalanadi.
Z-wave va Wi-Fi. Nisbatan arzon narx va ushbu qurilmalarning sanoat do‘konlarida namoyish etilishi tufayli keng tarqalgan. Afzalliklari arzonlik va logistikadir, ammo kamchilik Wi-Fi tarmog‘ida tez-tez uchraydigan muammolardir. Batareya bilan ishlaydigan sensorlar juda ko‘p quvvat sarflaydi va ikki-uch oy ichida almashtirilishi kerak.
Ishlab chiqaruvchi Yandex Alice, HomeKit, Alexa va Google Home-ni qo‘llab-quvvatlaydi. Imkoniyatlar juda katta va o‘rtacha foydalanuvchi ularga yetarlicha ega bo‘ladi. Mashhur platformalar va turli stsenariylar uchun dastur mavjud.
3) Vera Plus. Bu ko‘rib chiqilayotgan tizimlar orasida xaridorlarning "premium" segmentiga da'vo qiladigan birinchi kompaniya. Eng mashhur zamonaviy protokollar bilan ishlaydigan qimmat boshqaruvchi. Bundan tashqari, tizimni Z-Wave protokoli bilan birinchi "xalq" tizimi deb hisoblash mumkin, bu esa ushbu ishlab chiqaruvchining muhim afzalligi hisoblanadi.
Ishlab chiqaruvchining uchinchi tomon qurilmalarini qo‘llab-quvvatlash ham juda yuqori darajada. Qurilmaning asosiy boshqaruvi veb-interfeys yoki smartfon uchun dastur orqali amalga oshiriladi, ammo ikkinchisi, ko‘pgina funktsiyalarida brauzer bilan nima qilish mumkinligini, ham dizayn, ham funksionallikni takrorlaydi. Veb-interfeys foydalanuvchi uchun unchalik tushunarli emas, lekin unda sizga kerak bo‘lgan hamma narsani muammosiz bajarish mumkin.
Aqlli uy bilan birlashtirilgan xavfsizlik tizimlari. Zamonaviy xavfsizlik tizimlari nafaqat GSM, balki Ethernet va hatto Wi-Fi orqali ma'lumotlarni uzatish protokolini qo‘llab-quvvatlaydi va boshqaruv smartfondagi ilova orqali amalga oshiriladi. Xavfsizlik tizimlari ochilish, harakatlanish sensorlarini o‘z ichiga oladi, ba'zi tizimlar suv oqishini, gaz, yong‘inni aniqlash qobiliyatini qo‘llab-quvvatlaydi. Ethernet-ning paydo bo‘lishi bilan qo‘llab-quvvatlanadigan qurilmalar juda ko‘p bo‘ldi – misol uchun harorat, namlik sensorlari.
Mamlakatda xavfsizlik tizimini o‘rnatish orqali smartfondagi ilova yordamida bazaviy stansiyani boshqarish va nima bo‘layotganini masofadan turib kuzatish, istalgan sensorning tarixini ko‘rish, videokuzatuv kameralaridagi tasvirlarni ko‘rish, harorat haqida ma’lumotga ega bo‘lish mumkin.
Biroq, har doim ham Aqlli uy tizimi mavjud emas, ya'ni eshiklar / derazalardagi ochilish sensorlari, mavjudligi stsenariylarini yaratish uchun xonalarda harakat sensorlari o‘rnatilgan xavfsizlik tizimini o‘rnatishingiz mumkin. Buning sababi - uskunani sertifikatlash, chunki hech qanday xavfsizlik kompaniyasi sertifikatlanmagan uskunalardan foydalanishga rozi bo‘lmaydi.
Aksariyat zamonaviy xavfsizlik tizimlarida smartfonlarning mobil ilovasini boshqarish uchun API mavjud. Xuddi shu API ishlab chiquvchilari HomeBridge, Home Assistant kabi uy avtomatizatsiya tizimlari uchun plagin yozish uchun foydalanishlari mumkin, keyin esa Home Assistant-dagi mavjud sensorlar skriptlarda qatnashishi mumkin.
Qishloq uyi yoki yozgi uyning xavfsizlik tizimlari uchun holatlar:
Qishda haroratni saqlash. Isitish tizimini xavfsizlik tizimining o‘rni yoki rozetkasiga ulang, harorat stsenariysini yarating, haroratni saqlab turish uchun minimal va maksimal qiymatni belgilang. Elektr qozonining yuqori yukida rozetkani tushirish uchun siz kontakt guruhidan (kontaktor) foydalanishingiz mumkin.
Saunani isitish. Xuddi shunday, saunani isitish uchun rozetkaga ulanish (agar kerak bo‘lsa, kontaktordan ham foydalanishingiz mumkin), shahardan chiqib, biz "Men mamlakatga ketyapman" skriptini ishga tushiramiz, yetib kelganda hamma narsa tayyor bo‘ladi.
Shuningdek, o‘g‘ri signallari va uyni avtomatlashtirish tizimlarining sektorining eng mashhur vakillaridan biri bu Ajax Systems professional simsiz xavfsizlik tizimidir. Bu simsiz xavfsizlik tizimlarini ishlab chiqadigan va ishlab chiqaradigan xalqaro texnologiya kompaniyasi. Kompaniyaning mahsuloti Ajaxning keng qamrovli professional xavfsizlik tizimidir. 2018-yilgi Ajax qatori o‘g‘irlik, yong‘in va suv toshqinidan himoya qiluvchi hamda quvvatni boshqarishga yordam beruvchi 21 ta qurilmadan iborat. Aloqa uchun tizim qurilmalari Ajax Systems tomonidan ishlab chiqilgan, xavfsizlik sohasi uchun o‘ziga xos xususiyatlarga ega bo‘lgan xususiy Jeweler radio protokolidan foydalanadi: 2000 metrgacha bo‘lgan masofada ikki tomonlama aloqa, batareyaning ishlash muddati 5-7 yilgacha, 0,15 soniyada signal uzatish, qurilmalarni almashtirish va ularning signalini tiqilib qolishdan himoya qilish xususiyatlariga ega.
1.3.Aloqa protokollari bo‘yicha ma'lumotlarni uzatish usullari va vositalarini ko‘rib chiqish
Simsiz aloqa protokollari. Protokollarning eng mashhur turi asosan, uskunani o‘rnatishning sodda usuli bilan bog‘liq, ammo uyning kabel tarmog‘iga aralashish zarurati yo‘qligi muhim rol o‘ynaydi. Ma'lumotlarni uzatish uchun simsiz algoritmlar orasida biz eng mashhurini ajratib ko‘rsatamiz:
1) ZigBee. Eng mashhur ZigBee protokollaridan biri. U har bir modul uchun arzon narx va yuqori energiya tejash tufayli keng qo‘llaniladi. Standart tarmoq, shifrlash va boshqalarni qo‘llab-quvvatlaydi. U protokollarni almashtirish sifatida yaratilgan.
Bluetooth va Wi-Fi, "so‘rov" datchiklari tezligining oshishi va batareyaning uzoq umr ko‘rishi tufayli foydalidir. Kamchiliklari orasida "Vendor lock-in" ham bor, bu, masalan, Xiaomi'dan sensorni Ikea shlyuziga ulashga imkon bermaydi.
2) Bluetooth bu ehtimol, aqlli uy qurilmalari uchun eng muvaffaqiyatsiz protokol hisoblanadi. Birinchidan, aksariyat hollarda siz qurilmalaringizga faqat ularga yaqin bo‘lish orqali kirishingiz mumkin. Ikkinchidan, uyda bo‘lsa ham, diapazon bir xil Wi-Fi va boshqalarga qaraganda ancha past. Biroq, ulardan foydalanish mumkin bo‘lgan qiziqarli yechimlar mavjud. Bluetooth dan foydalanilganda, shovqin bilan bog‘liq muammolar yuzaga kelishi mumkin, chunki u 2,4 gigagertsli chastotada ishlaydi. Shunga qaramay, sizning chastotangizdagi qurilmalar qanchalik ko‘p bo‘lsa, shovqin shunchalik ko‘p va shuning uchun kechikish sodir bo‘ladi. Bluetooth 22 yildan beri mavjud bo‘lsa-da, u uyni avtomatlashtirish sanoatiga yaqinda kirdi va shuning uchun iste'molchi uchun juda ko‘p imkoniyatlar mavjud emas. Bundan tashqari, ko‘pgina HUBlar hozirda Bluetooth LE-ni qo‘llab-quvvatlamaydi.
3) Wi-Fi protokoli. Ushbu protokol deyarli har bir aqlli uyda qo‘llaniladi. Elektr ta'minotiga doimiy ravishda ulangan qurilmalar uchun juda mashhur yechim. Odatda bu aloqa standarti uchun qo‘llaniladi. Mobil qurilma har doim yonimizda, shuning uchun bu maqsadda kompyuter, devor sensorli paneli, masofadan boshqarish pulti yoki nutq tarjimonidan foydalanishdan ko‘ra, u bilan uyni boshqarish qulayroqdir.
Wi-Fi ba'zan "aqlli" tarmoqsiz avtonom ishlay oladigan qurilmalar bilan aloqa qilish uchun ishlatiladi. So‘nggi paytlarda bunday qurilmalar mashhurlikka erishmoqda, chunki ular yordamchi uskunalarni o‘rnatishga vaqt va kuch sarflamasdan, aqlli uyning texnologiyasiga qo‘shilish imkonini beradi. Wi-Fi murakkab avtomatlashtirish tizimlari uchun mos emas: ushbu standartning aloqa modullari qimmat va aqlli uy ichidagi ma'lumotlar uzatish tezligi shunchaki talabga ega emas.
Supero‘tkazuvchilar aloqa texnologiyasi. Ushbu turdagi protokollar foydalanuvchilar tomonidan kundalik hayotda kamroq qo‘llaniladi, chunki devorning o‘rtasida sim osilganligi sababli, siz hech qanday joyga yashirolmaysiz. Ammo simlarning katta afzalligi, albatta, qurilmalarning barqaror ishlashi va vaqti-vaqti bilan o‘zgartirilishi kerak bo‘lgan o‘rnatilgan batareyadan mustaqillikdir. Yetakchi protokollar orasida quyidagilar mavjud:
1) RS485 aloqa protokoli. Modbus protokoli qabul qiluvchi-uzatuvchi aloqa uchun asos sifatida RS485 aloqa standartidan foydalanadi. Ushbu tartibga solishda bitta o‘ralgan juftlik ishlatiladi, ular orqali faqat ma'lumotlar uzatiladi. Qabul qilgichga ham, uzatuvchiga ham quvvat alohida beriladi. Ushbu tarmoqdagi axborot almashinuvi signal simlarining uchlaridagi kuchlanish farqini uzatuvchidan qabul qiluvchiga uzatish orqali amalga oshiriladi. Kuchaytirgichlardan foydalanishni hisobga olgan holda bitta chiziqqa ulangan qurilmalarning maksimal mumkin bo‘lgan soni - 256, kabelning maksimal uzunligi esa 1200 metrga yetishi mumkin.
2) 1-Wire aloqa protokoli. Bu protokolga deyarli hamma duch kelgan,planshet shaklida interkom kalitidan foydalanadigan protokol. Qurilmani qabul qilgichga ulash uchun ikkita kontakt talab qilinadi. Transmitterga odatda kichik kondansator o‘rnatiladi, u ushbu kontaktlardan zaryadlanadi va 1-Wire chipni oziqlantiradi. Interkom kalitlariga qo‘shimcha ravishda, ushbu texnologiyani maxsus foydalanish uchun qo‘llashni topish qiyin, ammo uni mobil telefonlar va noutbuklarning batareyalarida topish mumkin.
3) CAN aloqa protokoli. Ushbu protokol ko‘pincha avtomobil sanoatida bort kompyuterini mashinaning periferiyasi bilan bog‘lash uchun ishlatiladi.
O‘tkazgichlarning uzunligidan ma'lumotlarni uzatish. Uzunlikka nisbatan o‘tkazish tezligini taqqoslaydigan ma'lumotlar 1.1-jadvalda keltirilgan. Kabelning uzunligi qanchalik katta bo‘lsa, ular haqida ma'lumot uzatish sekinroq bo‘ladi.