Z-Wave

Материал из Википедии — свободной энциклопедии
Перейти к: навигация, поиск
Логотип 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.

Обзор[править | править исходный текст]

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.

Z-Wave Alliance[править | править исходный текст]

Z-Wave Альянс это открытый консорциум, объединяющий около 200 производителей, которые создают продукцию и услуги на основе Z-Wave — стандарта беспроводного управления. Члены Z-Wave Alliance это лидеры отрасли всего спектра рынка домашней автоматизации и управления. К ним также относятся разработчики программного обеспечения и крупнейшие дистрибьютеры оборудования Z-Wave. Общая цель консорциума — обеспечить полный спектр услуг, которые предоставляют повышенный комфорт, удобство и безопасность.

Разработчик технологии Z-Wave — калифорнийская компания Zensys, которая в настоящее время принадлежит компании Sigma Designs.

Настройка сети[править | править исходный текст]

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.

Топология и маршрутизация[править | править исходный текст]

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.[1]

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.[2] 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.

Радиоспецификации[править | править исходный текст]

В Европе, частотная полоса 868 МГц имеет ограничение в 1% рабочего цикла, таким образом, Z-Wave устройство может передавать только 1% времени. Z-Wave устройства могут находиться в режиме энергосбережения и активны только 0,1% времени, таким образом, существенно снижая потребление энергии.

Преимущества и недостатки[править | править исходный текст]

Преимущества[править | править исходный текст]

  1. 4,3 млрд. зашифрованных кодов безопасности для предотвращения клонирования;
  2. Используемый сетевой протокол обеспечивает надежность;
  3. Удаленный мониторинг (через Интернет или мобильный телефон);
  4. Сдерживающий фактор для воров, поскольку он имитирует присутствие людей со случайным включением света;
  5. Не требует прокладки новых кабелей;
  6. Масштабируем и расширяем в любой момент новыми устройствами;
  7. Может быть построен с помощью программного обеспечения с открытым исходным кодом;
  8. Гарантирует совместимость со всеми устройствами от разных производителей, имеющих соответствующий логотип Z-Wave.

Недостатки[править | править исходный текст]

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

См. также[править | править исходный текст]

  • 6LoWPAN - IPv6 поверх маломощных беспроводных персональных сетей
  • X10 - открытый индустриальный стандарт
  • ZigBee - спецификация сетевых протоколов регламентированных стандартом IEEE 802.15.4
  • Enocean (англ. EnOcean) - двух-сетевая (радиочастотная и передача через линии питания) технология от INSTEON
  • ONE-NET (англ. One-Net) - первый открытый протокол беспроводной сети передачи данных
  • англ. DASH7 - Active RFID standard
  • англ. MyriaNed - low power, biology inspired, wireless technology
  • англ. OSIAN - Open Source IPv6 Automation Network

Примечания[править | править исходный текст]

  1. Understanding Z-Wave Networks, Nodes & Devices. Vesternet.com. Проверено 19 ноября 2012. Архивировано из первоисточника 16 марта 2013.
  2. Loughlin, Thomas Z-Wave Christmas Lights. Thomas Loughlin. — «Any further and I would see a slow down in the control of any device on the network. We did get it to work at about 130 feet but it took about 3 minutes for the device to get the on/off message.»  Проверено 3 декабря 2012. Архивировано из первоисточника 16 марта 2013.

Ссылки[править | править исходный текст]

  • Sigma Designs, владелец технологии Z-Wave
  • Z-Wave Альянс, открытый консорциум из более чем 200 производителей
  • Z-Wave Russia все о беспроводном стандарте Z-Wave. Новости, обзоры, инструкции, форум. Z-Wave Russia официальный поставщик оборудования Z-Wave, член Z-Wave Alliance
  • Z-Wave Умный дом без проводов и ремонта
  • Z-Wave.Me Поставщик оборудования на российской частоте, производитель устройств, платы расширения RaZberry, ПО Z-Way и облачного сервиса Z-Cloud, член Z-Wave Alliance.
  • Решения на базе технологии Z-Wave., практическая реализация, схемы.
  • Z-Wave устройства технологии, устройства, решения на основе Z-Wave
  • Z-Neco.com, Обучающий Видеокурс по созданию системы Умный дом на базе технологии Z-Wave.
  • Smart Logic Home поставщик устройств стандарта Z-Wave в Северо-Западном регионе.
  • Smart Electric поставщик и интегратор устройств Z-Wave в Приволжском Федеральном округе
  • Mind системный интегратор решений Умный дом на базе устройств Z-Wave