Технологія Z-Wave

Можливості та переваги

Z-Wave є бездротовою радіо технологією, що забезпечує контроль та надійне керування «розумним будинком». Технологія має ряд переваг, які зробили її відомою та популярною у всьому світі:

- Підключення та управління обладнанням не вимагає особливих знань і його можна виконати самостійно;

- відсутність проводів не потребує проведення ремонтно-будівельних робіт;

- Система є масштабованою. Тобто. для початку можна обладнати одну кімнату, та згодом розширювати її для всієї квартири чи будинку під нові завдання;

- Z-Wave працює на дозволеній в Україні частоті, не сприйнятливій до перешкод від Wi-Fi та інших бездротових технологій;

- технологія Z-Wave стоїть в авангарді безпеки бездротових систем;

- Z-Wave дозволяє реалізувати як прості рішення, так і складні проекти автоматизації всього будинку.

Ви зможете дистанційно та віддалено керувати освітленням, жалюзями, воротами, кліматичним обладнанням, включати/вимикати побутові прилади потужністю до 3,5 кВт, контролювати доступ до приміщення, отримувати сигнали про задимлення та протікання, відстежувати споживання електроенергії та природного газу, налаштувати автоматичне включення/ вимикання обладнання та приладів залежно від часу доби, показань датчиків або подій, що відбувалися, отримувати можливість контролю та управління будинком з будь-якої точки світу з доступом в інтернет.

Поява технології

Технологія Z-Wave зародилася наприкінці 90-х у Данії і зараз належить американській корпорації Sigma Designs.

Концепція ідеї «Z-Wave» полягала у створенні надійного чіпа з низьким енергоспоживанням, що працює за бездротовим протоколом зв'язку. Подальше застосуванняйого у різних пристроях дозволило зробити значний стрибок у сфері бездротової автоматизації житлових приміщень.

Так як продукцію з чіпом Z-Wave випускало безліч компаній по всьому світу, пізніше був створений Z-Wave Alliance, який об'єднав всіх виробників і розробників обладнання Z-Wave. Альянс у тому числі прийняв на себе функцію стандартизації обладнання, що дозволило досягти максимальної сумісності обладнання різних виробників.

Протокол став завойовувати популярність у всьому світі. В Україні радіочастотні модулі «Z-Wave» спочатку з'являлися з європейською частотою 868,42 МГц, а з 2012 року розпочався випуск продукції з офіційно виділеною частотою 869 МГц.

Принцип роботи

Обладнання Z-Wave складається з контролерів, датчиків, виконавчих механізмів та пристроїв.

Взаємодія елементів у мережі Z-Wave заснована на пористій топології, при якій елементи мережі: контролери, датчики, виконавчі механізми та пристрої пов'язані один з одним у так звану Mesh-мережа.

Подібний принцип взаємодії між пристроями гарантує високу стійкість до відмов мережі і дозволяє мати покриття мережі до 180 метрів.

Взаємодія обладнання

Будь-яка новостворена мережа Z-Wave унікальна. При створенні нової мережі Z-Wave головному контролеру присвоюється унікальний параметр (Home ID), сам контролер згодом призначає кожному пристрої, що підключається, унікальний параметр (Node ID). Ефір мережі Z-Wave майже завжди вільний (передача сигналів займає менше 1% часу).

Таким чином, навіть за наявності на одній території кількох мереж Z-Wave, обладнання однієї мережі не надаватиме жодного впливу на обладнання інших мереж (чого не можна сказати пропоширених мережах 2,4 ГГц та 433 МГц).

Типи обладнання

Контролери

Контролери можуть бути портативні та статичні.

Приклад портативних контролерів є пульти ДУ. Вони працюють на батарейках, можуть вільно переміщатися у просторі, надсилати сигнал іншим пристроям мережі, отримувати від них звіти про виконану дію (наприклад, звіт про включення світильника за сигналом цього пульта).

Але, іншу інформацію від пристроїв мережі, наприклад, про спрацювання датчика руху або перевищення допустимої температури, вони отримувати не можуть. В цілому, функціонал контролера цього типу обмежений керуванням кількома пристроями, групами пристроїв (асоціаціями), коли від натискання однієї кнопки, наприклад, включається все підсвічування в кімнаті або активація сцен на статичному контролері.

Статичні контролери працюють від мережі, підключені до роутера і мають значно більший функціонал. Ці контролери отримують не тільки звіти від пристроїв про виконану дію, але й про будь-яку зміну в мережі – вони можуть налаштовувати обладнання,

керувати всіма пристроями безпосередньо або прописувати сценарії увімкнення/вимкнення пристроїв залежно від часу, температурних умов, режиму роботи інших пристроїв мережі (наприклад, відкрити жалюзі на вікнах, включити електрочайник і підігрів підлоги в призначений вранці після Вашого пробудження), надсилати повідомлення про події господареві, можуть забезпечити віддалений доступ до обладнання мережі, повідомити про стан обладнання (наприклад, про відчинені двері та низький заряд батареї датчика).

Датчики та пристрої

Що стосується керованих контролером датчиків та пристроїв, їх можна класифікувати за функціональним призначенням:вимірювання температури або фіксація руху, виявлення води, диму або керування побутовими електроприладами, вимірювання витрати чи контроль доступу. Також вони можуть відрізнятися за типом живлення: безпосередньо від мережі (димери, розеткові модулі), через блок живлення (пристрої керування, приводи), від батарейок (більшість датчиків) та пристрої, що підтримують кілька типів живлення.

Протокол Z-Wave передбачає різні режими роботи пристроїв залежно від типу їх живлення:

- "постійно слухаючі" - у цьому режимі працюють усі пристрої, що працюють від мережі. Вони постійно активні, постійно виконують функцію ретранслятора, моментально отримують і обробляють вхідні сигнали.

- "FLiRS" (Frequently Listening Routing Slave) - "часто слухають". У такому режимі пристрої «прокидаються» раз на секунду на кілька мілісекунд, щоб перевірити чи є для них команда від інших пристроїв.

Якщо є, пристрій, що «прокинувся», виконує команду і знову «засинає», якщо ні – відразу «засинає». У цьому режимі працюють пристрої на батарейках, що дозволяє їм, виконуючи необхідні функції, працювати без заміни батарей близько року.

- «сплячі» - режим для пристроїв на батарейках. Такі пристрої більшу частину часу спляться, не є ретрансляторами, але можуть користуватися іншими пристроями для передачі сигналу. "Прокидаючись" з певним інтервалом часу (раз на кілька секунд, хвилин) вони повідомляють контролер про те, що "прокинулися". Контролер, своєю чергою, подає їм команду виконання завдання, якщо є, чи перехід у режим сну. У такому режимі пристрої можуть працювати без заміни батарей до 2-х і більше років.

Безпека

Доступ до панелі керуванняконтролера через інтерфейс користувача всередині мережі або віддалено можливий тільки при ідентифікації за логіном і паролем, які власник може змінювати за своїм бажанням. При відключенні контролера від мережі Інтернет доступ до панелі керування можливий лише при знаходженні всередині локальної мережі.

Якщо говорити про захищеність протоколу Z-Wave, він захищений складним комплектом засобів розробки. Крім того, з'являється все більше пристроїв Z-Wave, що підтримують симетричний алгоритм блокового шифрування (AES-128), що практично виключає можливість злому.

Варто додати, що Z-Wave стоїть в авангарді безпеки бездротових систем і постійно підвищує рівень безпеки мережі Z-Wave.

У 2017 році Z-Wave Alliance вводить новий стандарт безпеки S2, за яким, серед іншого, підвищується рівень захисту від стороннього втручання в мережу, з'являються три виділені класи безпеки пристроїв з унікальним мережевим ключем і додається новий рівень ідентифікації пристрою при підключенні до мережі.

Програмне забезпечення

Для управління мережею Z-wave зустрічаються рішення, коли фірмове ПЗ вже встановлено в контролерах, наприклад, на контролерах Vera Plus - від "Vera" або Home Center 2 - від "Fibaro" або потрібне встановлення ПЗ, як, наприклад, ПЗ Z-Way для плати розширення RaZberry або для USB стику.

Програмне забезпечення дозволяє додавати нові пристрої до мережі Z-Wave та виключати з мережі, налаштовувати їх роботу, віддалено контролювати та керувати обладнанням та датчиками, прописувати сценарії роботи обладнання та налаштовувати отримання повідомлень про роботу.

Відрізняється також і інтерфейс управління обладнанням у різних виробників. В одному випадку,Інтуїтивно-зрозумілий інтерфейс відразу забезпечує практично повний функціонал для роботи з обладнанням, в іншому - можуть знадобитися навички програмування для можливості виконання деяких завдань.

Також виробники контролерів або сторонні розробники пропонують додатки на мобільні пристрої для комфортного віддаленого доступу до мережі Z-Wave.

Перспективи розвитку

Щодня Z-Wave продовжує активно розвиватися. На сьогодні існує вже понад 375 компаній, що пропонують на світовому ринку понад 1500 найменувань Z-Wave продукції.

Удосконалюються стандарти безпеки, чіпи Z-Wave. Наприклад, в останньому 5-му поколінні протоколу (Z-Wave Plus) також зменшилося енергоспоживання на 50%, дальність дії стала більшою на 67%, а пропускна здатність збільшилася на 250%.

Обладнання Z-Wave користується попитом по всьому світу і впроваджується не лише у приватних будинках та квартирах, а й у тисячі готелів (в т.ч. «Wynn» у Лас-Вегасі) та круїзних судах, покращуючи комфорт та безпеку мільйонів людей.

---