Z-Wave


Статус статьи

Не проверено экспертами


Назначение



Общие сведения

Z-Wave является запатентованным беспроводным протоколом связи, разработанным для домашней автоматизации, в частности для контроля и управления на жилых и коммерческих объектах. Технология использует маломощные и миниатюрные радиочастотные модули, которые встраиваются в бытовую электронику и различные устройства, такие как освещение, отопление, контроль доступа, развлекательные системы и бытовую технику.

В основе решения Z-Wave лежит ячеистая сетевая технология mesh, в которой каждый узел или устройство может принимать и передавать управляющие сигналы другим устройствам сети, используя промежуточные соседние узлы. Mesh это самоорганизующаяся сеть с маршрутизацией, зависимой от внешних факторов — например, при возникновении преграды между двумя ближайшими узлами сети, сигнал пойдет через другие узлы сети, находящиеся в радиусе действия.


Актуальность использования

В отличие от Wi-Fi и других IEEE 802.11 стандартов передачи данных, предназначенных в основном для больших потоков информации, Z-Wave работает в диапазоне частот до 1 ГГц и оптимизирована для передачи простых управляющих команд (например, включить/выключить, изменить громкость, яркость и т. д.). Выбор низкого радиочастотного диапазона для Z-Wave обуславливается малым количеством потенциальных источников помех (в отличие от загруженного диапазона 2,4 ГГц, в котором приходится прибегать к мероприятиям, уменьшающим возможные помехи от работающих различных бытовых беспроводных устройств — Wi-Fi, ZigBee, Bluetooth).

Также другими преимуществами Z-Wave можно отметить малое потребление энергии, низкую стоимость производства и встраивания Z-Wave в различные бытовые устройства.

В мире насчитывается более 200 производителей, предлагающих товары с Z-Wave чипами или модулями. Отличительной особенностью Z-Wave является то, что все эти продукты совместимы между собой.


Эффекты от внедрения (использования)

Преимущества:

  • 4,3 млрд. зашифрованных кодов безопасности для предотвращения клонирования;
  • используемый сетевой протокол обеспечивает надежность;
  • удаленный мониторинг (через Интернет или мобильный телефон);
  • сдерживающий фактор для воров, поскольку он имитирует присутствие людей со случайным включением света;
  • не требует прокладки новых кабелей;
  • масштабируем и расширяем в любой момент новыми устройствами;
  • может быть построен с помощью программного обеспечения с открытым исходным кодом;
  • гарантирует совместимость со всеми устройствами от разных производителей, имеющих соответствующий логотип Z-Wave.


Недостатки:

  • хотя технология Z-Wave является интересным решением, особенно для уже построенных домов, низкая скорость передачи данных исключает передачу изображений, звука и других данных;
  • кроме того, для решений где требуется более 30 устройств, Z-Wave начинает становиться более дорогим, чем кабельные системы;
  • из-за своих конструктивных особенностей, такие системы имеют ограниченные масштабы и радиус действия, и требуют использования повторителей или даже кабели.


Принцип функционирования

Z-Wave использует ячеистую топологию сети и можно создать сеть с одного управляемого и одного управляющего устройства. Дополнительные устройства могут быть добавлены в любое время, так же как и несколько управляющих контроллеров, в том числе традиционные ручные контроллеры, управляющие ключ-брелки, настенные переключатели и ПК приложения, предназначенные для управления и контроля над Z-Wave сетью.

Устройства должны быть "включены" в Z-Wave сеть, прежде чем ими можно будет управлять. Этот процесс (известный как "спаривание"("pairing") и "добавление"("adding")) обычно достигается путем нажатия последовательности клавиш на контроллере и устройстве которое добавляется в сеть. Эта последовательность должна быть выполнена только один раз, после чего устройство всегда признается контроллером. Устройства могут быть удалены из Z-Wave сети аналогичным процессом нажатия кнопок.

Этот процесс подключения повторяется для каждого устройства в системе. Контроллер запоминает мощность сигнала устройства во время процесса подключения, таким образом, архитектура предполагает, что устройства, должны быть расположены в окончательном месте, прежде чем они будут добавлены в систему.

Каждая Z-Wave сеть определяется идентификатором сети (Network ID) и каждое устройство в дальнейшем определяется идентификатором устройства (Node ID).

Network ID (он же Home ID) является общим идентификатором всех узлов, принадлежащих к одной логической Z-Wave сети. Network ID имеет длину 4 байта (32 бит) и присваивается каждому устройству через основной (primary) контроллер, когда устройство подключается к сети. Узлы с различными идентификаторами сети не могут общаться друг с другом.

Node ID представляет собой адрес одного узла в сети. Node ID имеет длину 1 байт (8 бит). Два узла не могут иметь одинаковый Node ID. Таким образом, вы имеете полный контроль над вашей Z-Wave сетью.


Опыт применения



Ссылки


Архитектурные кейсы, связанные с технологией