スマートホーム機器のプロトコルがバラバラな理由
常時電源が確保できるカメラのような機器と、何年もバッテリーだけで動かし続けたいセンサーとでは、消費電力をどれだけ抑えられるか、どれだけ遠くまで・何台の機器と通信できるか、どれだけ大量のデータを素早くやり取りできるかという要求がまったく異なります。この違いが、単一のプロトコルではなくWi-Fi・Zigbee・Z-Wave・Threadが並行して使われている理由です。
Wi-Fi方式のスマートホーム機器
Wi-Fiのスマートプラグやロボット掃除機、スマートカメラは、すでに家にあるルーターに直接接続できるため、専用のハブが不要です。ただしWi-Fi通信は比較的消費電力が大きいため、数か月から数年単位で1つの電池だけで動かし続けたい小型センサーにはあまり使われません。また、Wi-Fi機器の数が増えるほど、ルーター1台に負荷が集中しやすくなります。
Zigbeeとは
ZigbeeはIEEE 802.15.4規格をベースにした低消費電力の無線プロトコルで、照明やセンサーのように少量のデータをやり取りする機器に適しています。最大の特徴はメッシュネットワーク構造で、常時電源につながった機器(スマート電球など)が中継役となり、ハブ単体では届かない離れた部屋までネットワークを広げられます。ただしZigbee機器の利用にはほとんどの場合、専用のハブ(ブリッジ)が必要です。
Z-Waveとは
Z-Waveも目的はZigbeeと似た低消費電力のメッシュプロトコルですが、2.4GHz帯ではなく国によって異なるサブ1GHz帯(900MHz帯など)を使用する点が異なります。この帯域はWi-Fi・Zigbee・Bluetoothが集中しがちな2.4GHz帯と重ならないため、家庭内の電波干渉に比較的強いという利点があります。Z-Waveも他のスマートホームシステムと連携させるには、多くの場合専用ハブが必要です。
Threadとは
ThreadもZigbeeと同様にIEEE 802.15.4の無線技術を基盤とした低消費電力メッシュネットワークですが、各機器がIPv6ベースのアドレスを持ち、複雑な変換処理なしにIPネットワークとより直接的に通信できるよう設計されています。アップルやグーグルなど複数のスマートホーム企業が参加するThread Groupが規格を管理しており、Threadネットワークをインターネットにつなぐには境界ルーター(ボーダールーター)役の機器が必要です。
Matter標準とは
これまでスマートホーム機器は、Apple Home、Google Home、Amazon Alexa、Samsung SmartThingsなど、メーカーやプラットフォームごとに互換性がバラバラという問題を抱えていました。2022年に登場したMatter標準は、旧Zigbeeアライアンスを前身とするConnectivity Standards Allianceが主導し、Wi-FiやThreadなどの通信方式の上で動くアプリケーション層の共通規格を作ることで、「Matter認証」機器1つで複数のプラットフォームをまたいで使えるようにすることを目指しています。
メッシュ構造とスター構造の違い
Zigbee・Z-Wave・Thread機器は互いの信号を中継し合うメッシュ構造であるため、機器の数が増えるほどネットワーク全体のカバー範囲と安定性が向上する傾向があります。一方、ほとんどのWi-Fiスマートホーム機器はルーターという1つの中心地点に直接接続するスター構造のため、個々の機器の接続品質はルーターとの距離や障害物に大きく左右されます。
新しいスマートホーム機器を選ぶときに確認したいこと
新しいスマートホーム機器を導入する際は、すでに使っているスピーカーやハブ(特定プラットフォーム専用のハブなど)と無線プロトコルが合っているかをまず確認しましょう。最近は製品パッケージや商品ページにMatter対応の有無が表示されることが増えており、Matter認証製品を選んでおけば、後でプラットフォームを変更しても互換性の問題に直面する可能性を減らせます。