Z-Wave

De la Wikipedia, enciclopedia liberă.
Salt la navigare Salt la căutare
Sigla tehnologiei Z-Wave

Z-Wave este un protocol wireless conceput special pentru automatizarea casei , al cărui domeniu de utilizare include automatizarea în medii rezidențiale, comerciale, de ospitalitate și îngrijire și ale căror aplicații variază de la automatizarea casei la supraveghere la distanță și telemedicină , pentru a continua cu divertismentul. , sisteme de eficiență și economie de energie .

Introducere

Z-Wave a fost dezvoltat inițial în 2001 de startup-ul danez Zen-Sys, achiziționat apoi în 2008 de compania americană Sigma Designs, a devenit în timp un standard internațional pentru crearea de rețele mesh interoperabile și de mică putere. Protocolul acceptă comunicarea bidirecțională între dispozitivele activate, permițând produselor de la diferiți producători să lucreze împreună transparent. Z-Wave utilizează un flux de date redus prin alegerea designului. Această alegere permite obținerea unei comunicări cu latență redusă cu o viteză de transmisie a datelor de până la 100 kbps. Z-Wave face din interoperabilitatea produselor de la diferiți producători unul dintre punctele forte și urmărește, de asemenea, acest obiectiv printr-un proces de certificare a dispozitivelor. Ecosistemul Z-Wave include peste două mii patru sute de produse certificate în 2018. [1] Z-Wave funcționează în jur de 900 MHz. Utilizarea acestei benzi de frecvență permite evitarea interferențelor cu Wi-Fi , Bluetooth și alte sisteme care operează în banda de 2,4 GHz și asigură, de asemenea, că semnalul Z-Wave traversează pereții clădirilor. cu o ușurință mai mare decât semnalul Wi-Fi, asigurând o transmisie mai eficientă și mai fiabilă a mesajelor.

Specificații radio

În toată Europa, unitățile Z-Wave pot funcționa la aceeași frecvență de 868,4 MHz, în banda fără licență SRD860 , care asigură o transmisie cu un ciclu de funcționare de 1% și o putere efectivă radiată maximă (ERP) de 25 mW. Dispozitivele Z-Wave trebuie să respecte limite chiar mai stricte decât cele de reglementare, evitând astfel problemele de poluare electromagnetică. În restul lumii frecvențele utilizate sunt ușor diferite [2], chiar dacă întotdeauna în jur de 900 MHz. Nivelurile MAC și fizice ale protocolului au fost adoptate de ITU și constituie în mare măsură standardul T G.99593 [3] [4 ] ] a cărui evoluție este încredințată unei organizații formate din peste 700 de membri numită Alianța Z-Wave [5] . Această adoptare va permite o accelerare suplimentară în difuzarea standardului.

Descrierea unei rețele Z-Wave

Nodurile unei rețele Z-Wave pot fi împărțite în primul rând în două categorii macro: noduri controler și noduri slave.

  • Nodurile controlerului sunt acele noduri care au capacitatea de a găzdui un tabel de adresare al întregii rețele și de a calcula rutele pe baza acestuia. Aceste noduri au capacitatea de a transmite căile către dispozitivele slave pentru a le permite să transmită semnalele trase.
  • Nodurile slave, pe de altă parte, sunt acele noduri care nu pot stabili căi și funcționează, în general, ca unități de intrare și ieșire în aplicațiile Z-Wave. Exemple de noduri slave sunt dispozitivele care controlează pornirea și oprirea sau reglează în cele din urmă intensitatea luminilor, dispozitivele care detectează temperatura internă și externă, cele care controlează motoarele care determină mișcarea obloanelor sau perdelelor, măsoară energia electrică consumată sau produs, controlați irigarea grădinii etc.

Pentru a crea o rețea Z-Wave, cel puțin unul dintre nodurile sale trebuie să fie un controler. O singură rețea Z-Wave poate acoperi până la 232 de noduri. Fiecare rețea Z-Wave este identificată printr-un ID de rețea (numit și ID de acasă) care are o lungime de 32 de biți și care identifică toate nodurile care aparțin aceleiași rețele: de fapt nodurile cu ID-uri de rețea diferite nu pot comunica între ele. Fiecare dispozitiv din fiecare rețea este identificat printr-un ID de nod care are o lungime de 8 biți, reprezintă adresa nodului din rețea și este atribuit fiecărui dispozitiv de către controler, în timpul așa-numitului proces de încorporare. Controlerul folosit pentru a include primul nod este desemnat automat ca controller principal și are sarcina de a include și exclude toate nodurile ulterioare din rețea. Controlerul principal își aplică ID-ul de acasă pe toate nodurile din rețea și atribuie fiecăruia dintre ele un ID de nod unic. A fi controlor primar este doar un rol, de fapt orice controler poate fi primar, dar evident poate fi un singur controlor la un moment dat. Controlere suplimentare pot fi adăugate la rețea pe măsură ce crește și acestea vor fi controlere secundare. Într-un apartament normal, un singur controler este de obicei suficient, în timp ce utilizarea controlerelor secundare poate fi utilă în cazul instalațiilor mai complexe și articulate. În general, controlerele permit efectuarea de configurații de rețea: incluziuni și excluderi, configurarea asociațiilor, definirea nodurilor tabelei de rutare ( Tabel de rutare ) (vezi topologia și rutare). Controlerele pot avea diferite implementări: cheie USB , telecomandă, software multi-platformă ( Microsoft Windows , Linux , Mac OS etc.), routere și în cele din urmă dispozitive IP dedicate.

Configurarea unei rețele Z-Wave

Pentru a adăuga sau a elimina un dispozitiv dintr-o rețea Z-Wave, trebuie să efectuați proceduri specifice numite Includere și excludere . Ambele proceduri sunt inițiate cu acțiuni adecvate, definite de producătorii respectivi, care trebuie efectuate atât pe nodul care urmează să fie inclus (sau exclus), cât și pe controler. Pentru sclavi, aceste acțiuni pot consta dintr-o secvență de clicuri pe un buton fizic sau o combinație de clicuri pe mai multe butoane ale dispozitivului în sine, în timp ce pentru controlori, de obicei, acțiunea care trebuie făcută constă în alegerea unei comenzi corespunzătoare pe interfața web. controlerul este accesat. Procedura de includere / excludere este inițiată de controler și pentru continuarea acesteia este necesar ca dispozitivul care trebuie eliminat sau adăugat la rețea să intre în așa-numitul „mod de învățare” în timpul căruia dispozitivul sclav își transmite (deci către întreaga rețea) nodul său informații (ID-ul de acasă și ID-ul nodului) care pentru un dispozitiv care nu este încă inclus sunt un număr aleatoriu și, respectiv, zero. În timpul procedurii de includere, controlerul va răspunde trimițând ID-ul de acasă și ID-ul nodului către dispozitivul slave, care, aflat în modul de învățare, va accepta aceste valori și le va utiliza pentru a-și actualiza informațiile despre nod. Procedura de includere trebuie efectuată o singură dată, după care dispozitivul este întotdeauna recunoscut de controler și trebuie repetat evident pentru fiecare dispozitiv care trebuie inclus în rețea. În timpul procedurii de excludere, odată ce controlerul a identificat dispozitivul care trebuie exclus prin primirea mesajelor „difuzate” ale dispozitivului care a fost plasat în modul de învățare, se procedează la eliminarea tuturor informațiilor referitoare la dispozitiv. La rândul său, dispozitivul își resetează toate informațiile de rețea, configurațiile și personalizările și își setează ID-ul nodului la zero și ID-ul rețelei la un număr aleatoriu, gata să fie din nou inclus într-o rețea. Dispozitivele unei rețele Z-Wave pot accepta Incluziune pe rețea largă, care oferă posibilitatea de a include un dispozitiv într-o rețea, chiar dacă nu este în conexiune directă cu controlerul. Este, de asemenea, posibil ca un dispozitiv neinițializat să intre automat în rețea inclusă în rețea de îndată ce este pornit fără a necesita nicio acțiune a utilizatorului.

Topologie și rutare

Z-Wave folosește o topologie de rețea mesh cu sursă , unde calea datelor este definită de nodul sursă. Două subcategorii de noduri slave sunt nodurile slave de rutare și nodurile slave de rutare îmbunătățite care pot conține un anumit număr de căi preconfigurate, care le sunt atribuite de către controler și, prin urmare, sunt capabile să inițieze o comunicare. Fiabilitatea unei rețele Z-Wave derivă din faptul că transmiterea unui mesaj de la un nod la altul poate avea loc prin comunicare radio directă sau bazându-se indirect pe capacitatea nodurilor de a funcționa ca repetatoare; nodurile sunt capabile să retransmită mesaje pentru a garanta conectivitatea prin crearea unei rețele mesh cu mai multe căi posibile. În acest fel, o rețea Z-Wave poate avea, de asemenea, o extensie mult mai mare decât gama radio a unei singure unități. De fapt, dispozitivele sunt capabile să comunice între ele folosind nodurile intermediare pentru a ocoli orice obstacole sau pentru a ajunge la acele noduri ale rețelei Z-Wave care sunt în afara razei directe.

Asocieri de dispozitive Z-Wave

Când două noduri sunt incluse în aceeași rețea, este, de asemenea, posibil să le asociați între ele. Formularea „A este asociată cu B” înseamnă că A se află sub controlul lui B. De exemplu: A ar putea fi un dispozitiv care controlează o lampă și B un senzor de luminozitate care o aprinde automat. Au fost introduse asociații pentru a permite nodurilor care pot iniția comunicarea să controleze un alt nod din rețea fără a fi nevoie să intervină un controler. În acest sens, ele simplifică interacțiunea dintre două noduri și reduc timpul dintre trimiterea comenzii și intervenția dispozitivului controlat [6] . Fiecare dispozitiv poate avea unul sau mai multe grupuri de asociere distincte din punct de vedere logic. Asocierile fac rețeaua mai rapidă și mai robustă, deoarece odată configurate prin intermediul controlerului, nu mai necesită funcționarea controlerului în sine: controlerul ar putea fi, de asemenea, oprit și totul ar funcționa în continuare.

Notă

  1. ^ Z-Wave extinde conducerea pe piață a casei inteligente cu al 1000-lea produs certificat , pe z-wavealliance.org , octombrie 2014. Accesat la 14 noiembrie 2014 (arhivat din original la 29 noiembrie 2014) .
  2. ^ Frecvențe utilizate ( PDF ), pe z-wave.sigmadesigns.com , octombrie 2014. Accesat la 14 noiembrie 2014 (arhivat din original la 29 noiembrie 2014) .
  3. ^ Recomandarea G.9959 , pe itu.int , octombrie 2014. Accesat la 10 noiembrie 2014 .
  4. ^ Standardul ITU-T G.9959 este apropiat de tehnologia Z-Wave , eeherald.com , octombrie 2014. Accesat la 10 noiembrie 2014 (arhivat din original la 17 iunie 2013) .
  5. ^ Site-ul Zwave Alliance , la z-wavealliance.org .
  6. ^ Introducere în Z-Wave , pe widom.it , octombrie 2014. Accesat la 12 noiembrie 2014 .

Elemente conexe

Alte proiecte

linkuri externe