#РозумнийБудинок

Сьогодні закінчив з налаштуванням HomeAssistant. Бо, хоч він в мене вже був, оновлення за чотири роки потребує низки змін. На щастя, нічого складнішого, ніж редагування конфігурації.

Розумна розетка (Meross) підʼєдналася в Home Assistant теж без проблем. Власне, до розетки підключений витяжний вентилятор (української фірми Vents), який сам по собі розумний — вмикається при наявності вологості в ванній. Але, чого вентилятор не вміє — це вимикатись за розкладом.

А мені не хотілося, щоб він вмикався вночі. Тут і допомогла розумна розетка — коли вона вже є в HomeAssistant, то додати роботу за розкладом це справа на пару хвилин. Та й витрати невеликі - 200-300 грн за розетку, причому є варіанти на декілька розʼємів, так виходить економніше.

Інший сервіс, який варто мати на домашньому сервері — це DNS Pi-hole. Він водночас і прискорює DNS запити — принаймні повторювані, і блокує рекламу, трекери, та й взагалі що захочеш, та ще й послужить для перевірки DNS запитів, якщо для роботи таке знадобиться. А головне, що працюватиме це для всіх пристроїв в мережі без індивідуальних налаштувань.

З DietPi Pi-hole встановлюється дуже просто. Залишається вказати його як DNS сервер на роутері — на моєму Asus навіть є така функція DNS Director, щоб зробити використання Pi-hole примусовим через перенаправлення всіх DNS запитів на нього.

Знаходжусь в пошуках рішення для живлення роутера від павербанка постійного струму. Про це буде окремий пост пізніше, а поки що зачеплю дотичну тему: що робити з Pi-Hole?

Pi-Hole - то домашній DNS з блокуванням реклами. В мене він встановлений на ODroid XU4. Нарікань жодних не маю, але з живленням виходить проблема. ODroid XU4 живиться власним блоком з параметрами 5 В на 4 А. Чотири ампери — це поза будь-яким стандартом USB, тож просто “взяти та вткнути” не вийде, який би потужний павербанк не був. Дев’ять вольтів ніби йому теж протипоказано. Також немає надії, що вистачить менш ніж 4 А, принаймні тому, що в мене система завантажується з зовнішнього диска.

Бачив ідеї, що можна взяти USB-C кабель з вибором режиму 20 В та конвертор напруги до 5 В та заживити через такий ланцюг. Поки залишимо це на план “Г”, бо немає ніякої впевненості.

Далі, альтернативи: перемістити блокувальник DNS на роутер. Сам Pi-Hole не вийде — він досить важкий по залежностях. Є аналог для AsusWRT-Merlin: Diversion. Нюанс: в нього немає вебінтерфейсу. Вебінтерфейс в DNS-блокувальнику вкрай потрібний, щоб його можна було вимкнути. (Хибні позитиви це нормальна справа — наприклад, Pi-Hole не дозволяє мені відписатися від деяких розсилок через заблокований домен.) Тут теж можна розвʼязати технологіями — може, навіть, встановити для того розумну кнопку-вимикач.

Та ще пропонують купити малесенький Pi Zero, що живиться від USB, та увіткнути його в сам роутер. Теж цікаве рішення з очевидними мінусами: теж потрібно щось купувати, налаштовувати, та й підтримувати.

…Що тут сказати. Певно, найрозумніший поки вихід — це вимкнути до біса то блокування.

Почнемо мінісерію. Я багато чого тут вивчаю вперше, тож якщо у вас краща інформація — виправляйте! :) Мені, головне, для себе хочеться розуміти, в чому різниця. Бо різниця абсолютно є, і не тільки в назві. Тут як з меблями: чому є стільки пласких меблів? якщо в мене вже є стіл, чи потрібно мені ще ліжко? та й взагалі, якщо вже є підлога, хіба це не найефективніша поверхня?

Давайте про Wi-Fi - це наша підлога, бо вона у всіх є. Та це наче головна перевага Wi-Fi - достатньо роутера, щоб розпочати свій розумний будинок. Також це найшвидший з протоколів, з великим відривом, тому, скажімо, вебкамера напевно буде з вайфаєм. Також Wi-Fi можна розширювати — хоча це й не ідеально працює, але технічно можна покрити будь-яку територію, особливо якщо є можливість підʼєднати розширювач за Ethernet. Та це ще одна перевага - Wi-Fi є носієм для знайомого стеку протоколів IP, тому доступ до пристроїв може бути дуже простим (як-от нещодавно згадана вебпанель керування прямо на пилососі).

Головний конструктивний недолік Wi-Fi - це високе споживання енергії. Бо клієнти Wi-Fi завжди повинні бути “на звʼязку”. Через це практично будь-який пристрій повинен бути підʼєднаний до електрики (або часто заряджатися.) З цим, звісно, можна жити, тільки пристроїв без дроту не знайдеш.

Не менш важливо, що Wi-Fi підʼєднує всі пристрої до локальної мережі, а напевно — й до інтернету. Інколи це плюс, проте також може відкрити двері для шахраїв, які отримають доступ не тільки до самого пристрою, а й до всієї мережі. Бо Звісно, від цього можна відмежуватися, але це змушує нас власноруч забезпечити систему від світу.

Ну та і як висновок з останнього — дуже мішаний — це те, що більшість пристроїв з Wi-Fi готові до використання як є, бо керувати ними можна зі звичайного смартфону чи компʼютера. Але практично завжди це відбувається через хмару, з усіма ризиками. Wi-Fi - то гарний початок розумного будинку, але ж ми не будемо спати на підлозі?

Як і про Wi-Fi, про Bluetooth всі знають. Це йому не на користь, бо насправді Bluetooth це два різних протоколи.

Є “класичний” Bluetooth (так і називається - Bluetooth Classic.) Він спроєктований для передачі даних між двома пристроями (може хтось памʼятає, як у 2000-х з телефона на телефон “скидали пісню”) та прижився для аудіоапаратури. Він практично не має сенсу для розумного будинку, бо витрати енергії для нього досить високі, до того ж один сервер може підтримувати звʼязок тільки з 7 клієнтами.

Та є Bluetooth Low Energy - це абсолютно інший протокол. Спільного зі “класичним” Bluetooth тут тільки використання тих самих радіочастот, через що він підтримується тими ж самими пристроями (це називається Bluetooth 4.0) - наприклад, смартфоном чи компʼютером. А вийшов Bluetooth 4.0 ще у 2009, так що в ньому нічого нового, та багато з наших пристроїв використовують саме BLE.

Різниця в тому, що BLE не потребує постійно увімкненого радіо, отже, периферія може не вмикати радіо аж допоки не потрібно буде щось надсилати. Це є й головна перевага над Wi-Fi. Також в BLE прибрали обмеження на кількість клієнтів, що для розумного будинку дуже важливо.

В класичного Bluetooth є знамениті проблеми зі сталістю підключення, але, наскільки я це зміг дослідити, для розумного будинку це не так важливо, бо BLE не має сталого підключення взагалі, та не передає великі обсяги даних.

Проблемою Bluetooth є модель “зірка”, тобто всі пристрої повинні підключатися до центрального. Що, звісно, обмежує покриття. У 2017 вийшов стандарт Bluetooth Mesh, який дозволяє використання ретрансляторів. Хоча поки його наче підтримує небагато пристроїв.

Bluetooth можна побачити у всіляких датчиках та кнопках, які не підключені до електромережі. Звісно, для інтеграції таких пристроїв доведеться знайти адаптер Bluetooth, або скористатися тим, що вбудований в компʼютер.

Нарешті, дісталися до першого протоколу, який не є широко відомим. Мені він взагалі, плутався, здається, з помічником від Самсунгу, якого звати (перевірив) Біксбі. Втім, Zigbee - це зрілий протокол для домашніх мереж. Вийшов ще у 2005 - я трохи здивований, що тоді вже була ідеї про розумні будинки… хоча, певно, цій ідеї десь тільки ж років, скільки електрифікації.

Головних аспектів тут два. Zigbee не потребує постійно увімкненого радіо (як і BLE), тобто дозволяє використання в пристроях на батарейках (довгий термін роботи від батарейок — це навіть вимога до пристроїв.) Та Zigbee підтримує ретранслятори, тобто покриття мережі можна збільшити. Ще краще — всі нормальні пристрої, що підʼєднуються до електропостачання, також виконують функцію повторювача. Та, виходить, кожний додатковий заживлений пристрій з Zigbee підсилює надійність мережі. Це дійсно визначна особливість.

Але так, Zigbee потребує центрального вузла — координатора, так його доведеться придбати окремо. Або, наприклад, для HomeAssistant є адаптер USB. Для одного вимикача це трохи забагато витрат, але я от переконався, що коли братися за розумний будинок серйозно, то це цінна інвестиція. Бо, як бачите, Zigbee з кількістю пристроїв стає тільки краще.

Поки досліджував, знайшов величезну серію статей про Zigbee. До речі, цікаво, що цей протокол спроєктований саме як простий, що, певно, гарно для надійності, бо пристрої робляться безліччю виробників, включаючи ноунеймів.

Спочатку цікавий факт: більшість технологій розумного будинку використовують один та той самий радіопротокол IEEE 802.15.4. (Може, хто помічав, що Wi-Fi - це “сусідній” IEEE 802.11.) Це протокол фізичного рівня, тобто відповідає за те, як дані кодуються у радіосигнали. Тому що Zigbee, що Thread, що ще декілька протоколів — це все IEEEE 802.15.4 на частоті 2.4 ГГц (Так само як і “старий” Wi-Fi та мікрохвильовки.)

🧶 Thread - так само як і Zigbee, протокол сітчастий, тобто вузли передають посилання між собою та утворюють надійну “сітку” комунікацій. Так само тут вузли з батарейками працюють економно, а вузли з дротом виступають ретрансляторами. Так само, чим більше у вас пристроїв з Thread - тим надійніше ваша домашня мережа. Звісно, це буде мережа, окрема від Zigbee, хоча багато пристроїв підтримують обидва протоколи.

Навіщо ж тоді ще один протокол? Головна особливість Thread - що вузли мають адреси IPv6. (Їх є 340 ундецильйонів — вистачить на всіх.) Це значить, що замість ізольованої мережі, Thread стає частиною локальної та глобальної мережі IP. (Головним транспортним протоколом тут є асинхронний UDP, тому, можна сказати, UDP/IP.)

Звісно ж, це суттєво спрощує архітектуру. З Zigbee чи BLE потрібний привілейований посередник, що перекладає повідомлення між застосунками в TCP/IP та пристроями в Zigbee/BLE. Причому звісно ж прямого шляху це зробити немає — потрібний принаймні якийсь API. А в Thread координатор мережі є простим шлюзом, що займається тільки маршрутизацією. Йому, наприклад, не потрібно знати зміст повідомлень, або розуміти призначення пристроїв. По-перше, так безпечніше, по-друге, шлюзи Thread мають кращу сумісність між виробниками.

З усім тим, Thread стандарт відносно новий (2014 року) та пристроїв з ним значно менше, ніж із Zigbee. На щастя, принаймні вони можуть ділити один радіомодуль, тож можна очікувати більше пристроїв з подвійним стандартом. Субʼєктивно це кращий протокол, але чи він переможе — покаже час.

(Бачите, це не зовсім так, що “було 10 стандартів, додали ще один”. Еволюція простежується.)

А ви замислювались колись, як взагалі пристрої знаходять один одного в мережі? Хто подумав DNS, той вгадав. Але є нюанси.

По-перше, як взагалі працює DNS? Це протокол на основі UDP, тобто асинхронний, тобто дуже спрощено, ви гукаєте у простір “підкажіть адресу вузла (або іншу інформацію)”, та звідкілясь приходить відповідь. В типовому сценарії ви питаєте в конкретного вузла, але насправді відповідь часто приходить не звідти.

Але із виявленням пристроїв все ще цікавіше. Бо тут запит DNS йде на всі адреси в мережі — що називається mDNS, multicast DNS. Та відповідає на нього не роутер чи інший центральний вузол, а самі пристрої! Це називається DNS-SD - стандарт DNS для виявлення сервісів. В macOS є вбудована утиліта для нього, на Linux/Windows наче теж є аналоги. Ось, будь ласка, це команда “агов, хто в цій мережі взагалі підтримує DNS-SD?”

dns-sd -B _services._dns-sd._udp

(Взагалі звичайний dig теж вміє робити запити до mDNS, коли не поламаний):

dig @224.0.0.251 -p 5353 -t ptr _services._dns-sd._udp.local

Я аж рот роззявив від кількості та від різноманіття сервісів. Наприклад, тут є й _airplay, й _home-assistant, а не тільки розумні пристрої.

Як можна здогадатися, така інформація не тільки корисна, а й небезпечна, оскільки запит може надіслати будь-яка програма чи пристрій в мережі. Нарешті зрозумів, чому свіжі версії macOS видають попередження на кшталт “Дозволити застосунку бачити пристрої в локальній мережі.” Бо навіть не потрібно нічого сканувати, як Трініті в Матриці — пристрої самі все скажуть.

Для пристроїв з батарейкою такий спосіб, звісно, не підходить. Тому є інший протокол - DNS-SRP - для того, щоб реєструвати вузли на центральному сервері. Причому він цілком сумісний з DNS-SD, оскільки останньому не важливо, який саме вузол надсилає відповідь — сам за себе чи через посередника.

Matter це найсучасніший стандарт — йому лише пара років. З цього очевидно зрозуміло, що його успіх в майбутньому — за два роки в апаратній галузі нічого серйозно не змінюється, тож підтримка поки мінімальна. Але, втім, що він нам обіцяє?

По-перше, Matter містить протокол прикладного шару. Того, на якому всі питання комунікації вже вирішені, та можна зайнятися передачею змісту. Як HTTP, SMTP чи SSH. Також, Matter стандартизує всі кроки звʼязку пристроїв IoT - від виявлення та підключення до навіть конкретних типів пристроїв та їхніх команд.

Таким чином, Matter націлений на як не найголовнішу проблему розумного будинку — розрізненість. Бо без стандарту в кожного виробника була (є!) власна екосистема. Але справжні проблеми почалися із появою голосових помічників (або, іншими словами, втручанням мегакорпорацій в саме серце оселі.) Бо кожний виробник ще й мусив розробити інтеграції для кожного помічника.

(Це та галузь, де відкрите ПЗ - HomeAssistant тощо — на зусиллях ентузіастів досягло більше, ніж мегакорпорації. Втім, це покладається на технічну грамотність користувачів, та складно уявити собі HA в кожному будинку.)

Отже, (ті самі мегакорпорації зібралися та) придумали стандарт Matter, з яким будь-який сумісний пристрій можна підʼєднати до будь-якого центру керування. А також до декількох (Multi-Admin). А також навіть поєднувати пристрої між собою — наприклад, зʼєднати вимикач з лампою в самодостатню пару.

В Matter багато плюсів. Він побудований на відкритих технологіях: мережі IP (в тому числі й Thread), сертифікати PKI, виявлення mDNS. Він повністю локальний, на відміну від 99% екосистем виробників. Він звільняє виробників від розробки власної хмари та застосунку та дозволяє сфокусуватися на якісних пристроях. Через це відкриває шлях для маленьких виробників.

Мінус, очевидний — стандарт нічого не значить, поки його не підтримують. Причому якісно, а не аби як. Також, Matter містить обмежений набір категорій та функцій (який розширяється). Та він фактично потребує підтримки Thread (або Wi-Fi чи Ethernet.) Але наразі головний недолік — це дуже обмежений вибір пристроїв.

Перший з кількох постів про реалізацію електрики для мого санвузла. Так, там матеріалу на маленьку книжку!

Я люблю сучасне багатомодульне освітлення. Але ненавиджу: пульти керування, застосунки, та панелі вимикачів, що нагадують кабіну літака.

Отже, коли робив дизайн власного санвузла, поставив цікаву задачу: щоб не тільки за перемиканням стінного вимикача вмикалося декілька модулів світла — стельове, LED стрічки, підсвітка шафи, а ще й щоб освітлення це відповідало порі доби. Заходиш вдень — бачиш холодне денне світло. Ввечері — тепле. Вночі — тільки підлогові стрічки LED утворюють мʼяке нічне світіння. Але все це — без людської участі, суто через один та той самий перемикач.

Отже… Почнемо зі стельового освітлення. Довго перебирав варіанти та зупинився на Philips Hue Enrave S. Насамперед це якісні LED та добротна побудова. Але також я був впевнений, що з Hue буде працювати Home Assistant, та не створить проблем. Так, в цілому, й вийшло.

Є тільки один нюанс: будь-яка лампа Hue не буде працювати з класичним вимикачем, бо її електроніка мусить бути завжди заживлена. Отже, між лампою та вимикачем буде розумна начинка. Але… якщо HomeAssistant чомусь не працює, світло повинно вмикатися й без нього. Повір моєму досвіду — не роби розумний будинок без резервного керування, бо залишишся без зручностей в найбільш незручний час.

Знайомся — реле Shelly Plus 2PM. Я вже писав про нього, але в цьому проєкті реле розкривається ширше. В нього є два виходи — як раз на ванну та туалет — але також два входи, до яких підʼєднується той самий класичний вимикач.

В цього реле вже достатньо мозків, щоб керувати виходом зі входу. Але таке нам не треба, памʼятаєш? Тому насправді в HomeAssistant сидить автоматизація, яка слухає стан входу реле та передає Philips Hue команду увімкнення чи вимкнення. А виходи реле залишаються заживленими завжди.

Та тепер останній момент — що ж робить коли HA зліг? Власне, що мене переконало в виборі реле — це те, що на ньому можна також виконувати скрипти — на JavaScript. Та я знайшов скрипт, який перевіряє доступність HA та перемикає реле в незалежний режим, коли HA немає. Це ж фантастика!

І все це, звісно, тільки початок всієї реалізації.

(PS: не припиняю вражатися, що малесеньке реле, яке влазить за вимикачем в стінну коробку, містить в собі цілий компʼютер із Wi-Fi, Bluetooth та так, навіть віртуальною машиною JavaScript!)

Коли я майже рік тому писав про Zigbee - то не мав ніякого досвіду. Відтоді в моєму розумному будинку зʼявився й цей протокол, тож ділюся враженнями.

По-перше, якщо в тебе вже є HomeAssistant, то підтримка Zigbee додається через USB-адаптер - наприклад, Sonoff ZBDongle-E. А не окремою коробочкою. Це відразу набагато краще коробочки, бо звʼязок HomeAssistant з пристроями Zigbee є безпосереднім та не покладається на Wi-Fi чи навіть Ethernet.

(Бо, якщо подумати, як Wi-Fi, так і всі протоколи з коробочкою-шлюзом ходять через роутер. Це і повільніше, і додає точку відмови.)

Підключення пристроїв безболісне та нагадує Bluetooth, тільки без кодів підтверджень. Відбувається прямо з HomeAssistant. Далі пристрій стає частиною мережі. “Мережа”, до речі, визначається ключами доступу — які дуже важливо зберегти. В мене один з пристроїв під навісною стелею, не хотілося б туди лазити, щоб привʼязувати його наново.

Також приємною несподіванкою було те, що мої лампи Philips Hue підтримують Zigbee. (І навіщо я той міст Philips Hue Bridge купував?) От прямо береш їх та спарюєш із HomeAssistant. Так само і пульти до тих ламп. Окрім простоти, воно стало надійніше.

Порівняно з Wi-Fi, в цілому мережа надійніша. Зокрема тому, що багато пристроїв є ретрансляторами — наприклад, розетки. А ще вона безпечніша, бо у пристроїв немає прямого доступу як до інтернету, так і з нього. Мені це значно більше подобається, ніж віддавати кожній іграшці ключі від вайфаю.

Так що якщо ти вагаєшся, раджу вкластися один раз в цю екосистему — воно того варте.