Коммуникационные подсистемы умного дома как правило строятся на основе типового коммуникационного оборудования, такого как:
- Ethernet концентраторы и маршрутизаторы
- Точки доступа WiFi
- Z-Wave и ZigBee хабы
- Мосты и маршрутизаторы проприетарных шин и протоколов
Вместе с тем, для умного дома бывает недостаточно того стандартного функционала, который вполне устраивает обычных домашних пользователей. Казалось бы — все возможные варианты сетевых коммуникационных технологий уже есть в мире бизнеса и по мере необходимости они просто мигрируют в состав решений для умных домов. Частично это действительно так. Но умный дом — это все таки продукт потребительского класса, и для него не допустимы такие решения, которые потребуют значительной квалификации от пользователя при эксплуатации и обслуживании. А значит — здесь не место навороченным сетевым концентраторам и маршрутизаторам, которые весьма популярны в корпоративных сетях и продуктах. Для домашнего пользователя нужны относительно простые в настройке и эксплуатации устройства, которые, тем не менее, обеспечат инфраструктуру умного дома всем требуемым функционалом.
Среди такого востребованного функционала в первую очередь стоит упомянуть поддержку VPN (Virtual Private Network). И здесь мы обсуждаем не тот VPN, который нужен для обхода сетевых блокировок различных сервисов, и которым замусорены все популярные ресурсы, выдаваемые в результатах поисковых запросов про VPN. Здесь мы говорим о том, что инфраструктура умного дома сама как правило включена в некую домовую сеть, используемую для управления и обмена данными между разнообразными устройствами. На транспортном уровне это может быть сеть WiFi, ZigBee или же обычный Ethernet, но уровнем выше обычно присутствует и TCP/IP. И вот эту частную TCP/IP-сеть, с одной стороны, желательно как-то надежно защищать от несанкционированного доступа, но с другой — обеспечить самому себе и ряду внешних сервисов надежный способ коммуникации с устройствами в защищенной сети.
Для решения описанной проблемы наилучшим образом подходит именно технология виртуальных частных сетей (VPN). Ее использование предполагает развертывание собственного VPN-сервера в домашней сети. Такой VPN-сервер обеспечит защищенный удаленный доступ для любых внешних клиентов из публичной сети Интрнет. Разумеется, собственный VPN-сервер можно относительно просто развернуть на собственном серверном оборудовании, которое обеспечено собственным основным и резервным энергоснабжением, собственной системой мониторинга работоспособности и сопровождается собственноручно. Но разработчики домашних роутеров и маршрутизаторов уже сообразили, что функционал VPN-сервера можно реализовать сразу в составе обычного WiFi-роутера или хаба и в современных топовых моделях эта функция присутствует. TP-Link, ASUS, Keenetic и другие производители предлагают возможнсть настройки VPN-серверов разных типов (PPTP, L2TP over IPseq, OpenVPN) прямо в составе своих интернет-центров (как теперь стали называть WiFi-роутеры, когда они получили новый набор функций вроде поддержки VPN и Mesh-сетей).
Как я уже писал выше, тема VPN чрезмерно затаскана и замусорена на предмет «обхода блокировок». И в этом однотипном потоке довольно сложно вычленять информацию, которая данной проблемы и не касается. Так что удачи вам в поиске и успехов, а мы перейдем к рассмотрению следующей важной новинки — Mesh.
Технологию Mesh описывают как ячеистую сеть, которая обеспечивает бесшовный роуминг для WiFi-устройств в рамках одной Mesh-сети. То есть в пределах одного большого дома можно построить свою сеть WiFi, которая, хотя и будет формироваться множеством WiFi-роутеров, но для конечного устройства будет функционировать просто как одна единственная WiFi-сеть.
Учитывая, что WiFi-устройств в современном доме становится все больше, а их размещение охватывает все больше помещений (подвал, гараж, чердак и т.п.), именно Mesh является логичным решением, которое позволяет обойти ограничения дальности действия WiFi-роутеров и получить необходимое быстродействие сети в любой точке дома или придомового участка.
Говоря о коммуникационном оборудовании, нельзя не упомянуть устройства, которые сейчас стали почти обязательным компонентом в составе DIY-платформ умного дома на основе частных разработок или с использованием открытого ПО. Эти устройства — ZigBee-стики (ZigBee stick), которые представляют собой ZigBee-хабы с USB-подключением. В отличие от полноценного хаба, такие устройства сами по себе представляют собой просто цифровой радиочастотный приемо/передатчик, который полностью управляется программно через USB-интерфейс и не может полноценно функционировать без своего управляющего ПО на стороне компьютера, к которому он и подключен. Но вместе с компьютером он предоставляет отличное средство, обеспечивающее мост между ZigBee-устройствами и другими программными решениями по управлению умным домом. Например, очень популярен проект Zigbee2MQTT, обеспечивающий интеграцию ZigBee-сети с MQTT-брокером для передачи сообщений, где и сам брокер, и все служебное ПО могут быть развернуты на простом одноплатном ПК а-ка Raspberri Pi, в который и включен ZigBee-стик.