Supratimas z

Didėjant programoms, pagrįstoms belaidžių jutiklių tinklais, namų automatizavimu ir daiktų internetu, tapo akivaizdus alternatyvaus ryšio protokolo poreikis be įprastų „Bluetooth“, „Wi-Fi“ ir GSM protokolų. Keletas technologijų, tokių kaip „Zigbee“ ir „Bluetooth Low Energy“ (BLE), buvo sukurtos kaip alternatyvos, tačiau viena išskirtinė technologija, sukurta specialiai namų automatikos reikmėms, buvo „ Z-Wave“. Šiandienos straipsnyje nagrinėsime „Z-wave“ techninius aspektus, diferencijuojančias ypatybes, „Standard“ ir daug daugiau.

Kas yra „Z-Wave“

„Z-Wave“ yra bevielio ryšio protokolas, sukurtas pirmiausia naudoti namų automatikos programose. Jį 1999 m. Sukūrė Kopenhagos „Zensys“ kaip atnaujinimą į jų sukurtą vartotojų šviesos valdymo sistemą. Jis buvo sukurtas užtikrinant patikimą, mažos vėlavimo laiką perduodant mažus duomenų paketus, naudojant mažos energijos radijo bangas, esant duomenų spartai iki 100 kb / s, o pralaidumas iki 40 kbit / s (9,6 kb / s, naudojant senus lustus) ir yra tinka valdymo ir jutiklių programoms.

Remiantis tinklo tinklo topologija ir veikiantys nelicencijuotoje 800–900 MHz (faktinis dažnis skiriasi) ISM dažnių juostoje, „Z-Wave“ įrenginiai gali pasiekti iki 40 metrų ryšio nuotolį, papildomai pranešimus peršokdami. tarp 4 mazgų. Dėl visų šių funkcijų tai yra tinkamas ryšio automatikos protokolas namų automatikos programoms, tokioms kaip apšvietimo valdymas, termostatai, langų valdikliai, spynos, garažo vartų atidarytuvai ir daugybė kitų, tuo pačiu išvengiant probleminių spūsčių, susijusių su „Wi-Fi“ ir „Bluetooth“ dėl jų naudojimo. 2,4 GHz ir 5 GHz juostos.

Kaip veikia „Z-Wave“ protokolas?

Norėdami suprasti „ Z-Wave“ protokolo veikimą, analizuokime dalyką trijuose pagrindiniuose skyriuose, būtent „Z-Wave“ sistemos architektūroje, duomenų perdavime / priėmime ir maršruto parinkime bei prisijungime prie interneto.

„Z-Wave“ sistemos architektūra:

Kiekvieną „Z“ bangos tinklą sudaro dvi plačios kategorijos prietaisai;

Valdiklis / valdytojas (-ai)
Vergai

Šeimininkas paprastai yra „Z-Wave“ tinklo, prie kurio galima prijungti kitus įrenginius (vergus), pagrindinis kompiuteris. Paprastai jis pateikiamas su iš anksto užprogramuotu „NetworkID“ (kartais vadinamu „ HomeID“), kuris priskiriamas kiekvienam vergui (kuris neturi iš anksto užprogramuoto ID), kai jie įtraukiami į tinklą per procesą, vadinamą „įtraukimas “. Be „HomeID“, kiekvienam įrenginiui, prijungtam prie „Z-wave“ tinklo, valdiklis paprastai priskiria ID, vadinamą „NodeID“. „ NodeID“ yra unikalus kiekviename tinkle (kiekvienam „HomeID“), todėl jis naudojamas adresuoti ir pirmiausia atpažinti kiekvieną įrenginį konkrečiame tinkle.

Įtraukimas yra panašus į tai, kaip maršrutizatorius priskiria IP adresus savo tinklo įrenginiams, o pagrindiniai kompiuteriai yra panašūs į maršrutizatorius / šliuzus / įrenginių koncentratorius, o vienintelis skirtumas yra tinklo ryšys, kurį meistrai turi su tinklo vergais. Norėdami pašalinti mazgus iš „Z-Wave“ tinklo, atliekamas procesas, vadinamas „ išskyrimu “. Išskyrimo metu namų ID ir mazgo ID ištrinami iš įrenginio. Įrenginys atstatomas į gamyklinę numatytąją būseną (valdikliai turi savo namų ID, o vergai neturi namų ID).

Pirmiau minėti „HomeID“ ir „NodeID“ yra dvi identifikavimo sistemos, apibrėžtos „Z-wave“ protokolu, kad būtų lengviau organizuoti „Z-wave“ tinklą.

„HomeID“ yra bendras visų mazgų, kurie yra tam tikro „Z-Wave“ tinklo dalis, identifikavimas, o „NodeID“ yra atskirų tinklo mazgų adresas.

„HomeID“ paprastai yra iš anksto užprogramuoti ir unikalūs, jie apibrėžia konkretų „Z“ bangos tinklą. Jų ilgis yra 32 bitai, o tai reiškia, kad galima sukurti iki 4 milijardų (2 ^ 32) skirtingų „HomeID“ ir skirtingų „Z“ bangos tinklų. Kita vertus, Mazgo ID yra tik baito (8 bitų) ilgio, o tai reiškia, kad tinkle galėtume turėti iki 256 (2 ^ 8) mazgų.

Be to, kad identifikavimo sistema leidžia lengvai adresuoti mazgus, ji padeda išvengti trukdžių Z bangų tinkluose, nes du mazgai su skirtingais HomeID negali bendrauti, net jei jie turi tą patį NodeID. Tai reiškia, kad jūs galite dislokuoti du „z“ bangų tinklus vienas šalia kito, be to, kad B gautų trukdantį užsakymą iš A tinklo.

Duomenų perdavimas, priėmimas ir nukreipimas:

Įprastuose belaidžiuose tinkluose centrinis valdiklis / pagrindinis įrenginys turi tiesioginį tiesioginį belaidį ryšį su tinklo mazgais. Kad ir kaip tas susitarimas yra naudingas tiems protokolams, jis sukuria duomenų perdavimo apribojimą, kad „įrenginys A“ negalės sąveikauti su „įrenginiu B“, jei nutrūks ryšys tarp kurio nors iš jų ir pagrindinio. Tačiau tai netinka Z bangoms, nes jos tinklinė tinklo topologija ir Z bangų mazgų galimybė persiųsti ir pakartoti pranešimus kitiems mazgams. Tai užtikrina, kad ryšį galima užmegzti su visais tinklo mazgais, net jei jie nėra tiesioginiame valdiklio diapazone. Norėdami geriau tai suprasti, apsvarstykite toliau pateiktą vaizdą;

Z bangos tinklo iliustracijoje parodyta, kad valdiklis gali tiesiogiai bendrauti su 1, 2 ir 4 įrenginiais, o 6 mazgas yra už jo radijo diapazono ribų. Tačiau dėl anksčiau aprašytų funkcijų 2 mazgas įgis kartotuvo / ekspeditoriaus būseną ir išplės valdiklio diapazoną iki 6 mazgo taip, kad bet kuri pranešimo antraštė į 6 mazgą būtų perduodama per 2 mazgą. Tokie mazgai kaip 2 mazgas dideliuose tinkluose yra vadinami maršrutais ir jie prisideda prie Z bangų tinklų lankstumo ir tvirtumo. Norėdami nustatyti, kurį maršrutą pranešimai turėtų keliauti, kad pasiektų konkretų mazgą, Z bangų tinklai naudoja įrankį, vadinamą maršruto lentele.

Kiekvienas mazgas Z bangų tinkle gali nustatyti kitus jo tiesioginio belaidžio ryšio zonos mazgus (vadinamus kaimynais), o įtraukimo metu ar vėliau mazgas praneša valdikliui apie šiuos kaimynus. Naudodamasis kiekvieno mazgo kaimynų sąrašu, valdiklis sukuria maršruto lentelę, kuri naudojama maršrutams į mazgus, kurie yra už valdiklio tiesioginio belaidžio diapazono ribų, žymėti.

Svarbu pažymėti, kad ne visus mazgus galima sukonfigūruoti kaip ekspeditorius. „Z-wave“ protokolas leidžia „Maršrutizavimo mazgams“ naudotis tik prijungtiems (ne maitinamiems iš baterijų) mazgams.

Prisijungimas prie interneto:

Naudojant naujausią „Gateway / Aggregator“ metodą pagal kitus protokolus, „Z-Wave“ sistemą galima valdyti per internetą naudojant „ Z-Wave“ šliuzą arba „Controller“ (pagrindinį) įrenginį, kuris yra tiek stebulės valdiklis, tiek portalas į išorę. To pavyzdys yra „Delock 78007 Z-Wave® Gateway“.

„Z-Wave“ aljansas

Pirmieji „Z-wave“ pagrindu sukurti prietaisai buvo išleisti jau 1999 m., Tačiau ši technologija iš tikrųjų nebuvo pasiekta iki 2005 m., Kai įmonių grupė, įskaitant namų automatikos milžinę „Leviton“, „Danfoss“ ir „Ingersoll-Rand“, priėmė „Z-Wave“ ir sudarė aljansą. vadinamas „Z-Wave“ aljansu.

Aljansas buvo įkurtas siekiant skatinti „Z-Wave“ technologijos ir ja pagrįstų prietaisų naudojimą ir sąveiką. Atsižvelgdamas į tai, aljansas kuria ir palaiko „Z-wave“ standartą ir sertifikuoja visus „Z-Wave“ pagrindu sukurtus įrenginius, kad užtikrintų jų atitiktį standartui. Aljansas prasidėjo nuo 5 narių narių, tačiau dabar turi daugiau nei 600 bendrovių, gaminančių daugiau nei 2600 „Z-Wave“ sertifikuotų prietaisų.

Skirtumas tarp „Z-Wave“ ir kitų protokolų

Norėdami suprasti, kodėl prasminga turėti kitą ryšio protokolą, pvz., „Z-wave“, palyginsime jį su kai kuriais kitais namų automatikoje naudojamais ryšio protokolais, įskaitant; „Bluetooth“, „WiFi“ ir „Zigbee“

„Z-wave“ ir „Bluetooth“:

Ryškiausias „Z-Wave“ pranašumas prieš „Bluetooth“ yra „Range“. Z bangų aprėpties plotas yra didesnis nei „Bluetooth“. Be to, „Bluetooth“ signalai yra linkę trukdyti ir trukdyti, nes jie siunčia ir gauna informaciją apie 2,4 GHz juostą, todėl konkuruoja dėl pralaidumo su „WiFi“ pagrindo įrenginiais, naudojančiais tą pačią dažnių juostą.

Naudojant „Z-wave“, o ne tai, kad tinklas būtų lėtesnis ar triukšmingesnis, kiekvienas „Z-wave“ signalo kartotuvas veikia kartu, kad tinklas būtų stipresnis, kad kuo daugiau įrenginių turite, tuo lengviau sukurti tvirtą tinklą, kuris galėtų apeiti kliūčių.

„Z-wave“ vs „WiFi“:

Kaip ir „Bluetooth“, „WiFi“ tinklai taip pat yra jautrūs trikdžiams, pertraukimams ir su diapazonu susijusioms problemoms ir tokiomis aplinkybėmis veikia žemiau Z bangų tinklų.

Be konkuravimo dėl pralaidumo su „Bluetooth“ įrenginiais, „WiFi“ įrenginiai taip pat konkuruoja tarpusavyje ir tai gali turėti įtakos signalo stiprumui ir tinklo greičiui namuose, kur daugybė įrenginių yra pagrįsti „WiFi“. Tai nėra „Z-wave“ atvejis, nes tinklas klesti pridedant prie tinklo daugiau įrenginių.

Tačiau „WiFi“ pagrindu veikiantys įrenginiai, palyginti su „Z“ bangomis, pasižymi aukštyn. Jie sugeba siųsti didesnę informaciją, pvz., HD vaizdo srautus ir dar daugiau, o „Z-wave“ tinklai gali apdoroti mažus duomenų baitus, tokius kaip jutiklių duomenys arba instrukcijos, kaip įjungti / išjungti lemputę.

„Z-wave“ prieš „Zigbee“:

„Zigbee“ yra dar viena belaidė technologija ir, kaip ir „Z-wave“, ji buvo sukurta atsižvelgiant į „Home Automation“ ir netoliese esančius belaidžių jutiklių tinklus. Kaip ir „Z-wave“, jis yra pagrįstas tinklo tinklo topologija, o kiekvienas „Zigbee“ tinklo įrenginys padeda sustiprinti signalą. Tačiau, skirtingai nei „Z-wave“, jis veikia 2,4 GHz dažnių juostoje, o tai reiškia, kad jis taip pat konkuruoja dėl pralaidumo „WiFi“ ir „Bluetooth“ ryšiais, taip pat gali būti linkęs į su jais susijusius trukdžius ir tinklo greičio iššūkius.

Kitas skirtumas, dėl kurio reikšmės paliksiu jums nuspręsti, yra tai, kad nors „Z-Wave“ yra patentuota technologija (nors planuojama programinę įrangą paversti atviru šaltiniu), „Zigbee“ yra atviro kodo.

„Z-Wave“ privalumai ir trūkumai

Kaip ir visi dalykai, „Z-Wave“ turi ir privalumų, ir trūkumų. Mes juos aptarsime vienas po kito.

„Z-Wave“ pliusai

Kai kurie iš Z bangų pranašumų yra šie:

Gebėjimas teoriškai palaikyti 232 įrenginius ir praktiškai mažiausiai 50 įrenginių.
Signalai gali keliauti iki 50 pėdų uždarose patalpose, kad būtų kliūčių, ir iki 100 pėdų netrukdomi. Tai pasiekiama lauke. Keturi apyniai tarp prietaisų dar labiau padidina diapazoną, aprėptis nebus problema besiplečiančiuose prijungtuose namuose.
„Z-wave“ aljansą sudaro iki 600 gamintojų, gaminančių daugiau nei 2600 sertifikuotų prietaisų, kad būtų užtikrintas suderinamumas.
Mažiau trukdžių dėl naudojamos ISM juostos.
Mažiau negyvų taškų, palyginti su kitais tinklais, dėl tvirto tinklelio topologijos
Tai yra prieinama ir lengva naudoti.

Minusai Z-Wave

Skirtingai nuo kai kurių kitų ryšio protokolų, „Z-Waves“ buvo specialiai sukurtas naudoti namų automatikos programose, todėl jis buvo pritaikytas programos poreikiams ir turi labai mažai trūkumų. Tačiau 50 prietaisų, o ne tariamo 232, veikiamos ribos gali būti iššūkis namuose, kur reikia įdiegti daugiau nei 50 prietaisų.

Be to, dėl nesugebėjimo išlaikyti didelių duomenų baitų perdavimo jis nėra toks naudingas tokiose programose kaip vaizdo stebėjimas, kur reikia perduoti megabaitų duomenų tarp galutinių įrenginių.

Išvada

Z bangos yra namų automatika, o LoRa - platesniam daiktų interneto kraštovaizdžiui. Didžiausias privalumas, palyginti su visais kitais namų automatikos nišos protokolais, yra tai, kad jis buvo sukurtas šiai nišai. Tai reiškia, kad jis paprastai veiks geriau nei kiti protokolai, kurie buvo skirti didesniam vartojimui, ir jis veiks gana gerai bent 80% tos nišos programų.