Wi-Fi vs Zigbee vs Z-Wave: srovnání protokolů

Tři různé krabičky slibují totéž, propojenou domácnost, ale každá jde jinou cestou. Wi-Fi se spolehne na router, který má byt stejně doma. Zigbee a Z-Wave potřebují vlastní centrální jednotku a každý staví na jiné frekvenci i jiné míře vynucené kompatibility mezi značkami. Rozdíl mezi všemi třemi protokoly se nejvíc ukáže až s desátým a dvacátým zařízením v síti, ne u prvního nákupu zásuvky.

Srovnání ve zkratce

Přesné hodnoty dosahu a maximálního počtu zařízení v tabulce záměrně chybí, protože se u všech tří protokolů liší podle konkrétního produktu a podle prostředí instalace. Zdroj technických údajů je stejný jako u zbytku textu, Connectivity Standards Alliance pro Zigbee a Z-Wave Alliance pro Z-Wave.

Tři cesty, kterými signál putuje

Wi-Fi zařízení komunikuje přímo s domácím routerem v pásmu 2,4 nebo 5 GHz, stejně jako telefon nebo notebook. Síť má tvar hvězdy, každé zařízení má vlastní spojení se středem a jedno druhému nepomáhá.

Zigbee běží především v pásmu 2,4 GHz, tedy ve stejném jako Wi-Fi, a podle Connectivity Standards Alliance vytváří takzvanou samoopravnou mesh síť, kde si napájená zařízení navzájem přeposílají signál. Část specifikace protokolu počítá i se sub-gigahertzovými pásmy pro rozšíření dosahu, běžně prodávaná zařízení ale zatím v naprosté většině jedou na 2,4 GHz. Z-Wave jde jinudy už od začátku. Podle Z-Wave Alliance pracuje v sub-gigahertzovém pásmu, v Evropě přibližně na 868 MHz, které se s Wi-Fi ani Bluetooth nepotkává. I Z-Wave je mesh síť, ale bez nutnosti centrálního uzlu pro samotné přeposílání signálu mezi zařízeními, jak to popisuje přímo dokumentace aliance. Ovládání a párování ale i tak potřebuje centrální jednotku, mesh se týká jen cesty signálu mezi jednotlivými prvky.

Kde se pozná spotřeba

U napájeného zařízení, žárovky nebo zásuvky, rozdíl ve spotřebě na komunikaci v účtu za elektřinu nikdo nepozná. Všechny tři protokoly v tomhle případě jedou z elektrické sítě.

U bateriových kusů, čidel pohybu, dveřních senzorů nebo termostatických hlavic, je rozdíl citelný. Zigbee a Z-Wave počítaly s bateriovým provozem od návrhu, zařízení většinu času spí a ozvou se, jen když mají co hlásit. Wi-Fi musí s routerem udržovat náročnější spojení, aby zůstalo vidět v síti, a to baterii vybíjí rychleji. Srovnatelné čidlo na Zigbee nebo Z-Wave proto obvykle vydrží mezi výměnami baterie déle než totéž na Wi-Fi. Přesný rozdíl v měsících se liší podle modelu a velikosti baterie, konkrétní číslo tak patří do dokumentace vybraného kusu, ne do obecného srovnání protokolů.

Dosah se řeší jinak než na papíře

Z katalogového listu by Z-Wave vycházel jako protokol s nejlepším dosahem. Nižší frekvence prochází zdmi hůř rušená okolními sítěmi než přeplněné pásmo 2,4 GHz, kde se tísní Wi-Fi, Zigbee i Bluetooth zároveň. V reálném bytě ale rozhoduje víc věcí najednou, tloušťka zdí, počet podlaží a hlavně to, kolik napájených zařízení v síti funguje jako opakovač.

Zigbee a Z-Wave mají v tomhle výhodu proti Wi-Fi. Čím víc žárovek a zásuvek přibývá, tím hustší a spolehlivější mesh síť vzniká, protože každé nové napájené zařízení zároveň pomáhá přeposílat signál dál. Desáté zařízení proto obě mesh sítě spíš posílí. Wi-Fi síť naopak s každým dalším zařízením jen přidává dalšího klienta, o kterého se musí postarat pořád stejný router.

Konkrétní dosah v metrech se mezi výrobci a modely liší a záleží na prostředí instalace. Má smysl ho ověřit u vybraného produktu, ne přebírat laboratorní hodnotu z krabice jako univerzální slib.

Rušení v panelovém domě

Wi-Fi a Zigbee sdílejí stejné pásmo 2,4 GHz, ve kterém se v hustě obydleném panelovém domě tísní desítky sousedních sítí zároveň. Ve večerní špičce, kdy má nejvíc domácností zapnutý vlastní router, to pro obě technologie znamená stejný problém, méně volného prostoru a víc příležitostí k výpadku. Řeší se to podobně, volbou vysílacího kanálu, který je od nejvytíženějších sousedních sítí co nejdál. Z-Wave tenhle problém prakticky nemá, protože běží mimo pásmo 2,4 GHz úplně. Sousední Wi-Fi routery a Zigbee huby v okolních bytech mu do cesty nezasahují. Cenou za tuhle výhodu je menší nabídka zařízení a vyšší cena, ne technická nedokonalost.

Kdo řeší výpadky v hustě obydlené zástavbě a chce se rušení vyhnout úplně, sáhne spíš po Z-Wave. Kdo si vystačí s občasnou úpravou kanálu, zůstane u Wi-Fi nebo Zigbee bez dalších nákladů.

Kdo potřebuje centrální jednotku

Wi-Fi zařízení nepotřebuje nic navíc. Aplikace ho najde přes domácí síť během párování a hotovo.

Zigbee i Z-Wave centrální jednotku vyžadují vždycky. U Zigbee se jí říká koordinátor, u Z-Wave primární řadič, v obou případech jde o krabičku, která drží síťové klíče, přiděluje adresu jednotlivým zařízením a překládá povely mezi nimi a telefonní aplikací. Bez ní se zigbee ani z-wavové zařízení nezapne, protože nemá s čím komunikovat.

Tahle povinná mezikrabička je hlavní důvod, proč se dá s Wi-Fi začít okamžitě a u zbylých dvou protokolů čeká zájemce jedno rozhodnutí navíc, jaký hub, od kterého výrobce a s jakou aplikací. Hub bývá samostatná krabička, nebo součást chytrého reproduktoru či displeje, který si domácnost pořídila z jiného důvodu.

Kompatibilita mezi značkami

Tady se Z-Wave nejvíc liší od zbylých dvou. Vzájemná funkčnost mezi výrobci je u něj podmínkou certifikace, takže zařízení s logem Z-Wave by mělo fungovat s jakoukoli certifikovanou centrální jednotkou stejného protokolu, bez ohledu na značku.

Zigbee certifikaci taky má, výsledná kompatibilita ale víc závisí na tom, jaká zařízení konkrétní hub pustí dovnitř. Zigbee žárovka jedné značky se tak s hubem jiné značky nemusí spárovat, i když obě mluví technicky stejným protokolem.

Wi-Fi otázku kompatibility mezi protokoly neřeší vůbec, protože se každé zařízení připojuje přímo k routeru. Problém se u něj přesouvá jinam, do vlastní aplikace výrobce a do toho, jestli umí spolupracovat s hlasovým asistentem nebo s dalším ekosystémem, který domácnost používá.

Cena celé instalace, ne jedné žárovky

Porovnávat cenu jedné žárovky napříč protokoly dává zkreslený obrázek. Wi-Fi žárovka funguje sama, cena hubu, který se u Zigbee a Z-Wave platí jednou a slouží celé síti, se do srovnání musí započítat zvlášť. Pro pár kusů proto vychází nejlevněji Wi-Fi. Hub by se u tří žárovek nikdy nezaplatil, s rostoucím počtem zařízení se poměr obrací a hub se vyplatí i u Zigbee, kde bývá nabídka zařízení v Česku širší a levnější než u Z-Wave. Z-Wave zůstává dražší a s užší nabídkou, kompenzuje to ale vyšší jistotou, že zařízení dvou různých výrobců budou fungovat spolu, ne vedle sebe ve dvou oddělených aplikacích.

Kdy se hodí které řešení

Univerzálně nejlepší protokol mezi těmi třemi neexistuje, každý řeší jiný kompromis.

Wi-Fi dává smysl pro pár kusů, kdy se hub nevyplatí, a u zařízení s velkým datovým tokem, hlavně kamer, které stejně potřebují napájení. Nájemník, který zkouší první chytrou zásuvku bez závazku, sáhne nejčastěji právě po ní.

Zigbee se vyplatí ve chvíli, kdy domácnost plánuje víc zařízení, hlavně bateriových čidel, a chce širokou a relativně levnou nabídku. Z-Wave se hodí tam, kde nekompatibilita bolí nejvíc, u zámků a bezpečnostních čidel, kde certifikace snižuje riziko, že vybraný kus nepůjde spárovat se zbytkem instalace. Kombinace všech tří v jedné domácnosti je běžná. Kamera na Wi-Fi, čidla a žárovky na Zigbee, zámek na Z-Wave kvůli vynucené kompatibilitě, to není výjimka, ale běžný stav u domácnosti, která postupně skládala systém podle toho, co zrovna potřebovala vyřešit. Roli společného jazyka mezi protokoly má hrát Matter, jeho vztah k Zigbee rozebírá článek Zigbee vs Matter: nahradí Matter starší protokol?, novější protokol Thread pak srovnává text Thread vs Zigbee: v čem se liší a co má budoucnost.

Konkrétní příklad z praxe: domácnost, která začíná bezpečnostní kamerou u vstupních dveří a chytrým zámkem, sáhne po kameře na Wi-Fi, protože potřebuje přenášet obraz, a po zámku na Z-Wave, protože u vstupních dveří nechce riskovat nekompatibilitu se zbytkem systému. Jakmile později přibudou čidla oken a termostatické hlavice po celém bytě, půjdou nejspíš na Zigbee, kde je nabídka širší a hub zvládne desítky kusů bez potíží. Tři protokoly vedle sebe pak nejsou chaos, ale rozdělení podle toho, co která technologie umí nejlíp.

Na co si dát pozor

Logo protokolu na krabici nezaručuje, že zařízení bude fungovat s hubem, který má domácnost doma. U Zigbee o tom nakonec rozhoduje software centrální jednotky, ne jen samotný standard.

Dosahy a maximální počty zařízení uváděné výrobcem jsou laboratorní hodnoty, v konkrétním bytě je ovlivní tloušťka zdí a počet napájených prvků, které fungují jako opakovače signálu.

Kdo plánuje zásah do pevné elektroinstalace kvůli spínacím modulům nebo měření spotřeby, potřebuje elektrikáře s oprávněním bez ohledu na to, jaký protokol si vybere.

Shrnutí

Wi-Fi vyhrává u jednoduchosti a u pár kusů, kde se hub nevyplatí. Zigbee dává smysl jako výchozí volba pro víc bateriových zařízení díky široké nabídce. Z-Wave stojí víc, ale nabízí jistotu vynucené kompatibility tam, kde na tom nejvíc záleží, u zámků a bezpečnostních prvků. Většina domácností nakonec skončí u kombinace, ne u jednoho protokolu na celý byt.