Протокол Х10 в «умном» доме: жить ли дальше ветерану?

В статье рассмотрены устройства «умного» дома, работающие с использованием протокола Х10.

История протокола связи Х10 для управления бытовыми электроприборами с центрального пульта насчитывает почти четыре десятилетия. Он был разработан еще в 1975 году компанией «Pico Electronics» и быстро приобрел статус стандарта «де-факто». Произошло это благодаря остроумному инженерному решению: использовать электрическую проводку дома для передачи управляющих сигналов.

Развитие идеи получило в промышленных модемах PLC, используемых сегодня для передачи данных от электрических счетчиков по силовой электропроводке. Примером могут служить счетчики «Меркурий» московской фирмы «Инкотекс». Но, в отличие от своего прародителя, этот протокол передачи данных является закрытым, поскольку использует фирменный алгоритм кодировки данных для достижения высокой помехоустойчивости.

Сегодня только фирм, выпускающих изделия, совместимые с протоколом Х10, насчитывается десятки, если не сотни. К ним добавились китайские производители изделий домашней автоматизации с протоколом S10, который является если не клоном, то уж точно родным братом Х10. Но обилие изделий на рынке и огромная былая популярность вовсе не означает, что у этого стандарта нет проблем.

Для начала коротко познакомимся с особенностями передачи данных через силовую сеть протокола Х10. Все изделия, удовлетворяющие протоколу, можно разделить на передатчики (источники управляющих сигналов) и приемники, или исполнительные схемы. Управляющие сигналы передаются в момент пересечения напряжением нулевого значения.

Передатчик, определив момент нулевого перехода, с запаздыванием не более 200 микросекунд выдает управляющий сигнал продолжительностью 1 мс в виде пакета (цуга) колебаний частотой 120 кГц и амплитудой до 5В. Приемники сигналов на это время «открывают» временное окно и «слушают» сеть. При появлении сигнала в разрешенное время он обрабатывается. В изначальной версии можно было управлять 256 приемниками. Более подробно описание протокола можно найти в многочисленных источниках. Нам для обсуждения более детальная информация не понадобится.

Особенностью протокола Х10 является последовательная передача двоичных кодов команд. За один переход через нулевое значение передается только один бит информации. Поэтому это очень медленный протокол: передача стандартной команды на включение или выключение устройства занимает около секунды. С подобным неудобством еще можно мириться.

Но следующий недостаток может серьезно ограничить время жизни стандарта-долгожителя. Речь пойдет о крайне низкой помехозащищенности устройств, работающих с протоколом Х10. Со времен изобретения протокола мир разительно изменился. Если в семидесятые годы основным бытовым источником помех были газоразрядные лампы и фены с коллекторным двигателем, то сегодня этот перечень значительно расширился.

Практически в каждом доме или квартире есть телевизоры и компьютеры с импульсным блоком питания. Импульсное питание используют современные экономичные лампы. Даже обыкновенное зарядное устройство содержит нелинейный ограничитель тока – конденсатор. Такое обилие нелинейных нагрузок «загрязняет» электрические сети.

Степень «загрязненности» электрических сетей настолько высока, что ее трудно сравнить даже с зашумленностью в радиодиапазонах. Там давно действуют жесткие правила, регламентирующие работу радиоаппаратуры. Требования к качеству электрических сетей приняты в США и европейских странах (евронормали), но и они не могут гарантировать работу аппаратуры стандарта Х10 без сбоев. О качестве энергии в сетях стран СНГ лучше вообще не говорить – оно удручающее.

В этих условиях передача информации по электрическим сетям возможна только при изощренной системе кодирования помехоустойчивыми алгоритмами. А в протоколе Х10 используется в командах только один контрольный бит и амплитудная модуляция. Поэтому большинство пользователей устройств, работающих в стандарте Х10, жалуются на сбои в выполнении команд.

Для борьбы с внешними помехами и не санкционированным доступом к системе, устанавливают фильтры, например модуль FM10, входящий в состав линейки блоков Х10. Но с ростом числа источников помех внутри дома, таких модулей может потребоваться несколько. Все это усложняет и перегружает систему вспомогательными блоками.

Вообще, анализируя обилие устройств, совместимых с Х10, возникает крамольный вопрос: «Не проще ли отказаться от стандарта, имеющего столько недостатков и перейти на построение системы, основанной на современном протоколе?».

Современный набор пультов, работающих с использованием радиоканалов, вполне справляется с задачами домашней автоматизации автономно. Поэтому встраивать в них дополнительную функцию поддержки Х10 – это скорее дань традиции, чем необходимость.

Ведь для ввода управляющего сигнала в силовую сеть требуются трансиверы, что усложняет как сами пульты, так и систему в целом. Еще нужно добавить ретрансляторы информационных сигналов, фильтры перепадов напряжения, блокираторы сигналов, мосты для связи с разными фазами и т.д. Перечень вспомогательного оборудования, повышающего надежность системы, давно превысил сложность базовых устройств самой системы.

Для кого же тогда все это выпускается? Дело в том, что только в США около 5 миллионов домов оборудовано системами автоматизации протокола Х10. Не меньшее количество систем функционирует в Европе. С момента появления стандарта реализовано более 100 миллионов изделий. На этих потребителей и ориентируются производители, непрерывно расширяя перечень.

Но для тех, кто только думает заняться увлекательной проблемой создания «умного дома», ориентироваться на стандарт Х10 и оборудование, его поддерживающее, не стоит. Сегодня на рынке предлагается современные изделия для домашней автоматизации, выполняющие обширный круг задач: измерение температуры и влажности, управление нагрузками непосредственно и таймером, и много другого. При этом они гораздо надежней, а зачастую и дешевле.

Важно учесть еще одну особенность – изделия от разные производителей могут быть не совместимы между собой. На фоне всех этих проблем такие недостатки, как отсутствие квитирования (обратной связи с приемниками) и незащищенность от несанкционированного доступа выглядят просто мелкими шероховатостями стандарта.

И еще одно: при всех своих недостатках и почтенном возрасте, изделия стандарта Х10 сегодня далеко не из дешевых. Простейший базовый набор, состоящий из пульта и приемника, стоит от 200 долларов, а каждый дополнительный блок еще в среднем 30 долларов. А продукция «солидных» изготовителей, например, бельгийской фирмы Xanura, обойдется в 2300 долларов за многофункциональный контроллер и 300 за ИК-трансивер.

Поэтому те, кто отдаст предпочтение этому стандарту, должны быть очень осторожны как в определении задач, которые будет решать система вашего «умного» дома, так и выборе поставщиков устройств. Лучший вариант – это купить продукцию фирмы «Х10 Inc», которая широко представлена на рынках СНГ, но возможны и другие варианты, зависящие от ваших финансовых возможностей.