Z-Wave
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.
Содержание |
О технологии
Z-Wave — это беспроводная радио технология, разработанная специально для дистанционного управления. 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.
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.
Топология и маршрутизация
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.
Z-Wave использует ячеистую топологию сети с маршрутизацией сообщений от источника (англ. Source routing) и имеет один основной контроллер и ноль или более вторичных контроллеров, которые управляют маршрутизацией и безопасностью. Устройства могут общаться друг с другом с помощью промежуточных узлов и обходить препятствия или мертвые радио-зоны, которые могут возникать. Сообщение от узла A к узлу C может быть успешно доставлено, даже если два узла расположены не в радиус действия связи, это осуществляется с помощью третьего узла B, который может взаимодействовать с узлами А и С. Если предпочтительный маршрут недоступен, отправитель будет пытаться связаться другими маршрутами, пока путь не будет найден к узлу "C". Таким образом, Z-Wave сеть может иметь радиус передачи гораздо больший, чем дальность передачи одного узла. Однако, из-за этих прыжков (hops) может быть получена небольшая задержка между командой управления и желаемым результатом. Для того, чтобы Z-Wave устройства имели возможность маршрутизировать данные ими не запрашиваемые, они не могут находиться в спящем режиме. Таким образом, устройства с питанием от батареек не предназначены в качестве устройств ретрансляции. Z-Wave сеть может включать до 232 устройств с возможностью расширения (bridging) сети, если требуется еще несколько устройств.
В более поздних версиях Z-Wave, был введен новый механизм исследования топологии сети. Так называемый "Проводник кадров" ("explorer frames") который может использоваться, чтобы восстанавливать нарушенные маршруты, вызванные перемещением или удалением устройств. Для передачи кадров исследования сети используется принцип дерева принятия решений с отсечением ветвей (англ. pruning), и, следовательно, информация должна достичь целевого устройства, даже без знания топологии передатчиком. "Проводник кадров" используются в качестве последнего варианта на передающем устройстве, когда все другие попытки маршрутизации не удались.
Преимущества и недостатки
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.
Сеть
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.
