WiFi vs Zigbee vs Z-Wave กับ อุปกรณ์ Smart Home ภายในบ้าน

เวลาเราไปซื้ออุปกรณ์ Smart Home ในปัจจุบัน มีตัวเลือก ตั้งแต่ยี่ห้อ และรูปแบบที่หลากหลายมาก ๆ แต่อีกหนึ่งเรื่องที่สำคัญคือ วิธีการเชื่อมต่อ ของแต่ละอุปกรณ์ วันนี้เราจะมาเล่าข้อดีข้อเสีย ของวิธีหลัก ๆ อย่าง WiFi, Zigbee และ Z-Wave กันว่า ถ้าเราจะ Implement เราจะต้องใช้แบบไหนเพื่อให้เหมาะสมกับการใช้งานของเรา

WiFi

เริ่มจากวิธีการที่เราคุ้นเคยที่สุดก่อนคือ WiFi ในการเชื่อมต่ออุปกรณ์ Smart Home ที่เป็น WiFi อุปกรณ์พวกนี้จะเชื่อมต่อเข้าไปที่ Access Point ที่วางอยู่ในบ้านของเรา เพื่อให้อุปกรณ์ของเราทำงานได้อย่างราบลื่น เราจะต้องมีการติดตั้ง Access Point ให้กระจายสัญญาณได้อย่างทั่วถึง อาจจะเลือกใช้เป็นกลุ่มของ Mesh Access Point เพื่อความง่ายในการติดตั้งก็ได้เหมือนกัน

เรื่องหนึ่งที่อยากจะให้ความสำคัญมาก ๆ คือ เสาสัญญาณของพวกอุปกรณ์ Smart Home พวกนี้ค่อนข้างเล็ก ความสามารถในการรับสัญญาณต่ำมาก หากต้องการทำให้มันทำงานได้อย่างรวดเร็ว เราจะต้องติดตั้ง Access Point ให้กระจายสัญญาณดี ๆ โดยเฉพาะจุดที่เราจะติดตั้งอุปกรณ์ Smart Home จำนวนมาก

ข้อดีของอุปกรณ์ที่เชื่อมต่อ WiFi คือ เราไม่จำเป็นต้องใช้ Hub หรือ Bridge Device เพิ่มแล้ว อุปกรณ์พวกนี้ สามารถเชื่อมต่ออินเตอร์เน็ตได้โดยตรงเลย ลดปัญหาคอขวดในการเชื่อมต่อไปได้เยอะมาก ส่วนใหญ่หาก วางการกระจายสัญญาณ WiFi ดี ๆ อุปกรณ์พวกนี้จะทำงานได้ค่อนข้างเสถียรมาก ๆ นอกจากนั้น เราสามารถเข้าถึงอุปกรณ์พวกนี้ได้โดยตรง จาก Protocol อย่าง HTTP หรือ Telnet ได้โดยตรง ทำให้ง่ายต่อการจัดการ และเชื่อมต่อมากขึ้นอีก

แต่กลับกัน ข้อเสียคือ การกินพลังงานที่สูงมาก ๆ เพราะมันต้องมีการเชื่อมต่อกับ Access Point ตลอดเวลา ต่างจาก Protocol อื่นที่ มันมีพวกความสามารถในการทำ Deep Sleep ถึงเราจะบอกว่า WiFi 6 มี Feature ที่เรียกว่า Target Wake Time เข้ามาช่วยแล้ว แต่อุปกรณ์ Smart Home ที่เป็น WiFi ส่วนใหญ่เขายังรองรับแค่ WiFi 4 เท่านั้น อาจจะต้องรออีกหน่อยเพื่อให้ Chipset WiFi 6 มันแพร่หลาย และราคาถูกกว่านี้ก่อน หรือถ้าเราจะสั่งให้มัน Deep Sleep ไปเลย แล้วพอมี Event เปลี่ยนแปลงค่อยให้เปิดแล้วส่งค่าไป กว่ามันจะ Boot กว่าจะเชื่อมต่อ กว่าจะส่งค่า ก็โน้นผ่านไปชาตินึงแล้ว

อีกข้อเสียคือ อุปกรณ์พวกนี้จะแชร์เสาสัญญาณจาก Access Point ชุดเดียวกันกับเรา โดยพื้นฐาน การเชื่อมต่อ WiFi เป็นการเชื่อมต่อได้ทีละอุปกรณ์ แต่เหตุที่ทำให้เราสามารถเชื่อมต่อได้หลายอุปกรณ์เป็นเพราะ Access Point มันสลับไปแต่ละอุปกรณ์อย่างรวดเร็วจนเราไม่เห็น ทีนี้ หากเรามีอุปกรณ์ที่เชื่อมต่อเข้ามามากเท่าไหร่ กว่าจะสลับเข้ามาถึงเรา ก็จะช้าลงเรื่อย ๆ ทำให้เราอาจเจออาการที่ ทำไมต่อ WiFi บ้านเราแล้ว กดเปิดเว็บ กว่ามันจะขึ้นมันช้ามาก ๆ นั่นเป็นเพราะ อุปกรณ์ของเราต้องแชร์เวลาเชื่อมต่อกับอุปกรณ์ Smart Home เราอีกที

จริง ๆ อาการนี้ เราจะเจอได้กับบ้านที่ใช้กล้องวงจรปิดแบบ IP Camera แล้วเชื่อมต่อ WiFi ที่มี DVR อีกที เพราะกล้องกี่ตัวละ มันจะต้องส่งข้อมูลผ่าน WiFi กลับไปที่ DVR ตลอดเวลา เรียกว่า ไม่ต้องเหลือช่องสัญญาณให้คนอื่นเขาหายใจกันเลย ทำให้พวกกล้องส่วนใหญ่ที่ต่อกลับไปที่ DVR เราจะแนะนำให้เชื่อมต่อผ่านสาย UTP และ Ethernet เป็นหลักน่าจะง่ายกว่า ซื้อ FE Switch มาก็เพียงพอแล้ว ราคาหลักร้อยบาทเท่านั้น เผลอ ๆ ราคาสายแพงกว่าเยอะ

ซึ่งวิธีการแก้ไขง่าย ๆ หากเจอสถานการณ์แบบนี้คือ การติดตั้ง Access Point และ SSID เพิ่มสำหรับอุปกรณ์ Smart Home โดยเฉพาะ เพื่อให้มันไม่ต้องมาแย่งเวลาเชื่อมต่อกับเรา

ดังนั้น อุปกรณ์ Smart Home ที่เชื่อมต่อ WiFi จะเป็นอุปกรณ์ที่ต้องการความเสถียร และ มีการต่อไฟเลี้ยงตลอดเวลา ต้องการความเร็วในการใช้งาน ตัวอย่างเช่น Wall Smart Switch บ้านเราจะเลือกใช้เป็นแบบ WiFi ไปเลย เพื่อให้มั่นใจว่า มันสามารถทำงานได้ตลอดเวลา ตราบใดที่ Access Point เรายังทำงานอยู่ และบ้านเราใช้เป็น Mesh ด้วย หาก Access Point ตัวใดตัวนึงดับ อุปกรณ์ยังสามารถพอที่จะเชื่อมต่อไปที่ Access Point อีกตัวและทำงานต่อได้

อีกตัวอย่างของอุปกรณ์ที่ไม่เหมาะมาก ๆ คือ PIR Sensor บางตัว ตัวนี้เรากดมามันเชื่อมต่อกับ Tuya Platform มันมีตัวเลือกให้เราสามารถเสียบไฟเลี้ยงผ่าน Micro-USB ก็ได้ หรือ เราจะใส่ถ่าน 2A x 2 ก็ได้ ปัญหาของมันคือ มันทำตัวฉลาดไป เมื่อไม่มีใครเดินผ่าน มันจะปิดตัวเองไปเลย แล้วพอมีคนเดินผ่านมันจะเปิดตัวเอง และส่งค่าไปบอกว่ามีคนอยู่ แต่.... กว่ามันจะอัพเดทค่าก็ชาตินึงแล้ว ยังไม่นับว่า ต้องเปลี่ยนถ่านบ่อยอีกนะ หมดไวมาก หลักเดือนหมดแล้ว

Zigbee

จากปัญหาเรื่องการใช้พลังงาน ทำให้ Zigbee เข้ามาเป็นอีกหนึ่งตัวเลือกสำหรับการใช้งานอุปกรณ์ Smart Home เนื่องจาก Zigbee เป็น Protocol ที่ออกแบบมาสำหรับอุปกรณ์ที่ใช้พลังงานต่ำอยู่แล้ว

โดยปกติในบ้านของเราไม่มีพวกอุปกรณ์ที่เป็นจุดเชื่อมต่อ Zigbee ทำให้การที่เราจะใช้งาน Zigbee ได้นั้น จำเป็นที่จะต้องติดตั้ง Hub หรือ Bridge Device เข้ามา เพื่อรับสัญญาณ Zigbee และส่งข้อมูลกลับไปที่ Cloud Platform หรือ Smart Home Platform ของเรา

ซึ่ง Zigbee มีความเก่งอยู่ตรงที่มันสามารถที่จะเชื่อมต่อกันเป็น Mesh ได้ด้วย หากเรามี Zigbee Bridge เพียง 1 ตัวและมันไม่สามารถครอบคลุมพื้นที่เราได้ทั้งหมด อุปกรณ์ที่เชื่อมต่อบางตัวสามารถทำตัวเป็น Coordinator หรือรับฝากส่งข้อมูลกลับไปที่ Zigbee Bridge หรือ Coordinator ตัวที่ใกล้กว่าได้ นอกจากนั้น หาก Coordinator หายไป เช่นพัง หรือเราเปลี่ยนออก ตัวมันเองสามารถหาเส้นทางในการวิ่งกลับไปที่ Zigbee Bridge ได้เองอัตโนมัติ เราเรียก Feature นี้ว่า Self-Healing

เมื่ออุปกรณ์ทำการเชื่อมต่อกับ Bridge แล้ว มันจะเชื่อมต่ออยู่เรื่อย ๆ ทำให้ เมื่อมี Event เปลี่ยนแปลง มันสามารถส่งข้อมูลได้เกือบจะทันที หลักวินาทีเท่านั้น ทำให้ค่อนข้างเหมาะกับการเอาไปใช้เป็นอุปกรณ์ที่ต้องการความรวดเร็ว อย่าง Sensor ต่าง ๆ ได้

เล่ามาขนาดนี้เหมือนจะดีทุกอย่าง มันมีข้อเสียอยู่พอสมควร คือ มันเป็น Protocol ที่รองรับการส่งข้อมูลได้ช้ามาก ๆ สูงสุด 250 kbps เท่านั้นเทียบกับ WiFi เราสามารถส่งได้หลัก 9.6 Gbps ได้เลย

อุปกรณ์ Zigbee ยังต้องการ Hub หรือ Bridge เพื่อเชื่อมต่ออีก นั่นแปลว่าต้องมีอุปกรณ์เพิ่มเติม และหากต้องการให้มันทำงานได้ในพื้นที่ขนาดใหญ่มากขึ้น เราจำเป็นที่จะต้องมีอุปกรณ์มากในปริมาณหนึ่ง เพื่อให้อุปกรณ์บางชิ้นทำตัวเป็น Coordinator อีกด้วย แล้วพออุปกรณ์พวกนี้มันใช้พลังงานน้อย และ เล็กมาก ๆ เสาสัญญาณมันเล็กมาก ๆ บางทีเราเชื่อมต่อแล้วมันก็หลุดหายไปเฉย ๆ ต้องมานั่ง Reset และเชื่อมต่อใหม่เรื่อย ๆ อีก

ความตลกกว่านั้นคือ Zigbee Bridge หลาย ๆ ยี่ห้อมันก็พยายามกีดกันชาวบ้านด้วยการ ไม่ยอมให้อุปกรณ์ Zigbee ยี่ห้ออื่นเชื่อมต่อผ่านตัวเองได้ คือ Protocol ได้ Hardware มีแต่ไม่ให้เชื่อม คนเลยบอกว่า งั้นเราก็ Flash Firmware ใหม่ซะเลย เช่น ZHA และ Zigbee2MQTT ก็ทำให้เราสามารถใช้งานอุปกรณ์ Zigbee จากยี่ห้อไหนก็ได้แล้ว แค่ว่าเราจะเสียความสามารถในการเชื่อมต่อกับ Cloud Platform ของยี่ห้อนั้น ๆ ไป

ทำให้อุปกรณ์ที่เป็น Zigbee เหมาะกับการนำมาใช้ในอุปกรณ์ที่เราไม่สามารถต่อไฟเลี้ยงได้ อันที่ใช้กันเยอะที่สุดน่าจะเป็นพวก Sensor ประตู หน้าต่าง เพียงแค่เราใส่ถ่านและทิ้งไว้ได้ยาว ๆ บางอันหากเราไม่ได้เปิดเลย ถ่าน 1 ชุดอาจจะได้อยู่ได้เป็นปี ๆ อีกอุปกรณ์ที่เราใช้คือพวก Smart Plug แต่ไม่ได้ตั้งใจเอามาใช้เป็น Smart Plug แต่เอามาใช้เป็น Coordinator มากกว่า เราจะเสียบไว้ห้องละ 1 อันไปเลย

Z-Wave

Z-Wave เรียกว่าเป็นเหมือนคู่แข่งของ Zigbee เลยก็ว่าได้ เพราะ Feature ค่อนข้างคล้ายกัน เชื่อมต่อเป็น Mesh ได้เหมือนกัน สิ่งที่แตกต่างคือ Z-Wave ส่วนใหญ่จะใช้สัญญาณย่าน 910 MHz ซึ่งเป็นย่านที่ไม่มีอุปกรณ์ทำงานอยู่มากนัก แต่ Zigbee ส่วนใหญ่ใช้สัญญาณในย่าน 2.4 GHz เช่นเดียวกับ WiFi และ Bluetooth มีการกวนกันได้ โดยเฉพาะหากเราเอา Zigbee Hub ไปวางอยู่ใกล้ ๆ WiFi Access Point อาจจะเจออาการติด ๆ ดับ ๆ ได้ ทำให้ในเรื่องความเสถียร เราต้องให้ Z-Wave เขาเลย

พอเราใช้ย่านความถี่ที่ต่ำกว่านั่นทำให้ระยะการทำงานกว้างกว่าด้วยเช่นกัน จาก Zigbee ได้อยู่หลัก 10-100m รอบ ๆ แต่ Z-Wave ทำได้ 30-100m เลยทีเดียว พร้อมกับรองรับการมีอุปกรณ์ที่เป็น Coordinator เช่นเดียวกัน ทำให้เราสามารถขยายพื้นที่การทำงานให้กว้างได้ง่ายขึ้น แต่กลับกัน มันทำให้ Data Rate หรือความเร็วในการส่งข้อมูลทำได้ช้ากว่า Zigbee พอสมควร อยู่หลัก 40-100 kbps เท่านั้นเอง ทำให้ในพื้นที่ใหญ่ ๆ ที่ Coordinator 1 ตัวเชื่อมต่อกับอุปกรณ์จำนวนเยอะ ๆ อาจจะส่งข้อมูลกลับไปไม่ทัน จนเจออาการเช่น อุปกรณ์ดู Delay แปลก ๆ หรือหลุดจาก Network ไปเลยก็มี แต่จากประสบการณ์ที่ใช้งานมา เราพบว่า ความเสถียรของ Z-Wave สูงกว่าพวก Zigbee เยอะมาก ๆ เราแทบไม่เจออาการหลุดออกจากระบบแล้วเราต้องไปไล่ซ่อมเลย เทียบกับ Zigbee คือเจอเรื่อย ๆ

และเรื่องของการใช้พลังงานนั้น ต้องยอมรับว่า Zigbee ทำได้ดีกว่าพอสมควรเลยละ นับแค่การส่งข้อมูลเท่านั้นนะ เพราะบางครั้งพวกนี้แบตหมดเร็วเป็นเพราะ Sensor และวิธีการโปรแกรมอุปกรณ์เป็นหลัก

พีคกว่านั้นอีกคือ ราคาของพวก Z-Wave จะแพงกว่า Zigbee พอสมควร เพราะ Zigbee มันเป็นมาตรฐานเปิดให้ผู้ผลิตเข้ามาใช้งานได้อย่างอิสระมาก ๆ เลยมีอุปกรณ์ที่รองรับเยอะกว่า มีการแข่งกันมากกว่า ก็ทำให้ราคาถูกกว่านั่นเอง

หากเราต้องการให้ลดปัญหาให้มากที่สุด ราคาเราจ่ายได้ เรายังแนะนำให้ไปเล่นพวก Z-Wave อยู่ แต่หากเราต้องการความหลากหลาย ตัวเลือกเยอะ เราจะแนะนำให้ไปเล่นพวก Zigbee แทนจะสนุกกว่ามาก

สรุป

ทั้ง 3 Protocol เป็น Protocol หลักในการเชื่อมต่อกับ อุปกรณ์ Smart Home ของเรา ในเบื้องต้น หากเรายังไม่แน่ใจ ทดลองใช้ก่อน เราแนะนำให้ไปใช้พวก WiFi จะดีกว่า เพราะ เราไม่จำเป็นต้องซื้ออุปกรณ์พวก Bridge มาเพื่อตั้ง Network ใหม่ เราสามารถใช้ Network วงเดียวกับที่เราเชื่อมต่ออินเตอร์เน็ตได้ทันที หากเราเริ่มจริงจัง ค่อยไปลงทุนเรื่องการสร้างเครือข่าย Zigbee หรือ Z-Wave อีกทีก็ยังไม่สาย