Pag-unawa sa z

Tulad ng mga application na nakabatay sa paligid ng Wireless Sensor Networks, Home Automation, at IoT na tumaas, ang pangangailangan para sa alternatibong protocol ng komunikasyon bukod sa regular na mga Bluetooth, Wi-Fi, at GSM na mga protokol ay naging halata. Maraming mga teknolohiya tulad ng Zigbee at Bluetooth Low Energy (BLE) ay binuo bilang mga kahalili ngunit isang pamantayang teknolohiya, na binuo upang partikular na maghatid ng mga aplikasyon sa pag-aautomat ng bahay ay Z-Wave. Para sa artikulong ngayon, susuriin namin ang mga teknikalidad ng Z-wave, iba-iba ang mga tampok, ang Pamantayan, at marami pa.

Ano ang Z-Wave

Ang Z-Wave ay isang wireless na komunikasyon na protocol na pangunahing binuo para sa paggamit sa mga aplikasyon sa awtomatiko sa bahay. Ito ay binuo noong 1999 ng Copenhagen based Zensys bilang isang pag-upgrade sa isang consumer-control system na nilikha nila. Dinisenyo ito upang maibigay ang maaasahang, mababang latency na paghahatid ng mga maliliit na packet ng data gamit ang mga low-energy radio alon sa mga rate ng data hanggang sa 100kbit / s na may throughput na hanggang sa 40kbit / s (9.6kbit / s gamit ang mga lumang chips) at angkop para sa mga aplikasyon ng kontrol at sensor.

Batay sa topology ng mesh network at pagpapatakbo sa loob ng hindi lisensyang 800-900MHz (magkakaiba ang aktwal na dalas) ISM frequency band, ang mga aparato na nakabatay sa Z-Wave ay makakakuha ng isang distansya ng komunikasyon na hanggang sa 40 metro, na may karagdagang kakayahan ng mga mensahe na Hop up sa pagitan ng hanggang sa 4 node. Ang lahat ng mga tampok na ito ay ginagawang isang angkop na protocol ng komunikasyon para sa mga aplikasyon sa pag-aautomat ng bahay tulad ng pag-iilaw sa ilaw, mga termostat, kontrol sa bintana, kandado, mga bukana ng pintuan ng garahe, at marami pa habang iniiwasan ang mga problemang pagsisiksik na nauugnay sa Wi-Fi at Bluetooth dahil sa paggamit nila 2.4GHz at 5GHz banda.

Paano gumagana ang Z-Wave Protocol?

Upang maunawaan ang pagtatrabaho ng Z-Wave Protocol pag -aralan natin ang paksa sa tatlong pangunahing mga seksyon katulad ng Z-Wave System Architecture, Data Transmission / Receiver, at Routing at Pagkonekta sa Internet

Z-Wave System Architecture:

Ang bawat network ng Z-wave ay binubuo ng dalawang malawak na kategorya ng mga aparato;

Controller / Master (s)
Mga alipin

Karaniwang nagsisilbi ang master bilang host ng Z-Wave network kung saan ang ibang mga aparato (Mga Alipin) ay maaaring konektado. Karaniwan itong kasama ng paunang naka-program na NetworkID (kung minsan ay tinatawag na HomeID) na nakatalaga sa bawat alipin (na hindi kasama ng isang paunang program na ID) kapag idinagdag sila sa network sa pamamagitan ng isang proseso na tinatawag na "pagsasama ". Bukod sa HomeID, para sa bawat aparato na idinagdag sa network ng Z-wave, ang isang ID na tinatawag na NodeID ay karaniwang itinalaga ng controller. Ang NodeID ay natatangi sa bawat network (para sa bawat HomeID), tulad nito, ginagamit ito upang tugunan at pangunahin na kilalanin ang bawat aparato sa isang partikular na network.

Ang pagsasama ay katulad ng hangarin sa kung paano nagtatalaga ang isang router ng mga IP address sa mga aparato sa network nito, habang ang mga master ay katulad ng mga router / gateway / Device Hubs, na may pagkakaiba lamang na ang ugnayan sa mata ng mga masters sa mga alipin sa network. Upang alisin ang mga node mula sa isang network ng Z-Wave isang proseso na tinatawag na " Pagbubukod " ay ginaganap. Sa panahon ng pagbubukod, ang Home ID at ang Node ID ay tinanggal mula sa aparato. Ang aparato ay nai-reset sa default na estado ng pabrika (ang mga Controller ay may sariling Home ID at ang mga alipin ay walang Home ID).

Ang HomeID at NodeID na nabanggit sa itaas ay ang dalawang mga sistema ng pagkakakilanlan na tinukoy ng Z-wave protocol para sa madaling pag-aayos ng network ng Z-wave.

Ang HomeID ay ang karaniwang pagkilala sa lahat ng mga node na bahagi ng isang partikular na network ng Z-Wave, habang ang NodeID ay ang address ng mga indibidwal na node sa loob ng isang network.

Ang mga HomeID ay karaniwang Paunang-Program at natatangi, at tinutukoy nila ang partikular na network ng Z-wave. Dumating ang mga ito sa haba ng 32 bits na nangangahulugang posible na lumikha ng hanggang 4 bilyon (2 ^ 32) iba't ibang mga HomeID at magkakaibang mga network ng Z-wave. Ang Node ID, sa kabilang banda, ay isang byte (8 bits) lamang ang haba na nangangahulugang maaari kaming magkaroon ng hanggang 256 (2 ^ 8) node sa isang network.

Bukod sa pagpapahintulot sa madaling pag-address ng mga node, makakatulong ang sistema ng Pagkakakilanlan na maiwasan ang pagkagambala sa mga network ng Z-wave dahil ang dalawang node na may magkakaibang HomeID ay hindi maaaring makipag-usap kahit na may pareho silang NodeID. Nangangahulugan ito na maaari mong i-deploy ang dalawang mga network ng z-wave ng magkatabi nang walang nakakagambalang charter mula sa Network A na natanggap ng B.

Paghahatid ng Data, Pagtanggap, at Pagruruta:

Sa mga tipikal na wireless network, ang gitnang controller / master ay may direktang, isa-sa-isang wireless na koneksyon sa mga node sa Network. Bilang kapaki-pakinabang sa pag-aayos na iyon ay para sa mga protokol na iyon, lumilikha ito ng isang limitasyon sa paligid ng paghahatid ng data na tulad ng "Device A" ay hindi makikipag-ugnay sa "Device B" kung may pahinga sa link sa pagitan ng alinman sa kanila at ng master. Gayunpaman, hindi ito ang kaso para sa Z-waves salamat sa topology ng Mesh network nito, at ang kakayahan ng mga Z-wave node na ipasa at ulitin ang mga mensahe sa iba pang mga node. Tinitiyak nito na ang komunikasyon ay maaaring gawin sa bawat node sa isang network kahit na wala sila sa direktang saklaw ng controller. Upang mas maunawaan ito, isaalang-alang ang Larawan sa ibaba;

Ipinapakita ng paglalarawan ng network ng Z-wave na ang controller ay maaaring direktang makipag-usap sa mga aparato na 1, 2, at 4, habang ang Node 6 ay nasa labas ng saklaw ng radyo. Gayunpaman, dahil sa mga tampok na inilarawan nang mas maaga, ang Node 2 ay magpapalagay ng katayuan ng repeater / forwarder at pahabain ang saklaw ng controller sa Node 6 na ang anumang mensahe na patungo sa Node 6 ay ipapasa sa Node 2. Mga Node tulad ng Node 2 sa malalaking network ay tinawag na mga ruta at nag-aambag sila sa kakayahang umangkop at katatagan ng Z-wave Networks. Upang matukoy kung alin sa mga ruta ng mensahe ang dapat maglakbay upang maabot ang isang partikular na Node, ang mga network ng Z-wave ay gumagamit ng tool na tinatawag na isang routing table.

Ang bawat node sa isang network na Z-wave ay maaaring matukoy ang iba pang mga node (tinatawag na Mga Kapitbahay) sa direktang wireless na saklaw na lugar at sa panahon ng Pagsasama o sa paglaon, ipaalam ng node ang tagakontrol tungkol sa mga kapit-bahay na ito. Gamit ang listahan ng mga kapitbahay mula sa bawat Node, ang controller ay lumilikha ng isang talahanayan ng pagruruta na ginagamit upang mapa ang mga ruta sa mga Node na nasa labas ng direktang wireless range ng controller.

Mahalagang tandaan na hindi lahat ng mga Node ay maaaring mai-configure bilang mga forwarder. Pinapayagan lamang ng Z-wave protocol ang mga Node na naka-plug-in (hindi pinalakas ng baterya) upang maglingkod bilang "Mga Node sa Pagruruta".

Kumokonekta sa Internet:

Gamit ang kamakailang diskarte na "Gateway / Aggregator" ng iba pang mga protokol, ang isang sistema ng Z-Wave ay maaaring makontrol sa pamamagitan ng Internet gamit ang isang Z-Wave gateway o Controller (master) na aparato na nagsisilbing parehong hub controller at portal sa labas. Ang isang halimbawa nito ay ang Delock 78007 Z-Wave® Gateway.

Z-Wave Alliance

Habang ang mga unang aparato na batay sa Z-wave ay pinakawalan noong 1999, ang teknolohiya ay hindi talaga nakakuha ng pansin hanggang 2005 nang ang isang pangkat ng mga kumpanya kabilang ang higanteng automation ng Home na si Leviton, Danfoss, at Ingersoll-Rand ay nagpatibay ng Z-Wave at bumuo ng isang alyansa tinawag na Z-Wave Alliance.

Ang Alliance ay nabuo upang itaguyod ang paggamit at interoperability ng teknolohiya ng Z-Wave at mga aparato batay dito. Alinsunod dito, bubuo at pinapanatili ng alyansa ang pamantayan ng Z-wave, at kinukumpirma ang lahat ng mga aparato na nakabatay sa Z-Wave upang matiyak na sumusunod sila sa pamantayan. Nagsimula ang alyansa sa 5 mga kumpanya ng kasapi ngunit mayroon na ngayong higit sa 600 mga kumpanya na gumagawa ng higit sa 2600 mga sertipikadong aparato ng Z-Wave.

Pagkakaiba sa pagitan ng Z-Wave at Iba Pang Mga Protokol

Upang maunawaan kung bakit makatuwiran na magkaroon ng isa pang protocol ng komunikasyon tulad ng Z-wave, ihinahambing namin ito sa ilang iba pang mga protocol ng komunikasyon na ginamit sa pag-automate ng bahay kasama ang; Bluetooth, WiFi, at Zigbee

Z-wave vs Bluetooth:

Ang pinakapinahayag na bentahe ng Z-Wave sa paglipas ng Bluetooth ay Saklaw. Ang mga Z-wave ay may isang mabisang mas malaking saklaw na lugar kaysa sa Bluetooth. Gayundin, ang mga signal ng Bluetooth ay madaling kapitan ng pagkagambala at pagkagambala sapagkat nagpapadala at nakakatanggap sila ng impormasyon sa 2.4GHz band, sa gayon nakikipagkumpitensya para sa Bandwidth na may mga Device na batay sa WiFi na gumagamit ng parehong frequency band.

Sa Z-wave, sa halip na gawing mas mabagal o maingay ang network, ang bawat Z-wave signal repeater ay magkakasamang gumagana upang gawing mas malakas ang network, tulad ng, mas maraming mga aparato na mayroon ka, mas madali itong lumikha ng isang matatag na network, na may kakayahang bypassing sagabal

Z-wave vs WiFi:

Tulad ng Bluetooth, ang mga network na batay sa WiFi ay madaling kapitan ng pagkagambala, pagkagambala at mga isyu na nauugnay sa saklaw at tulad ng gumanap sa ibaba ng mga network na nakabatay sa Z-alon sa ilalim ng mga pangyayaring iyon.

Bukod sa nakikipagkumpitensya para sa bandwidth sa mga aparatong Bluetooth, nakikipagkumpitensya din ang mga aparato ng WiFi sa isa't isa at maaaring makaapekto ito sa lakas ng signal at bilis ng network sa mga bahay kung saan maraming mga aparato ay batay sa WiFi. Hindi ito ang kaso sa Z-wave habang ang network ay umuusbong kasama ang pagdaragdag ng maraming mga aparato sa Network.

Gayunpaman, ang mga aparato na nakabatay sa WiFi ay may isang baligtad sa paghahambing sa mga Z-wave. Nagagawa nilang magpadala ng mas malaking impormasyon tulad ng Mga HD video Stream at higit pa, habang ang mga network na nakabatay sa Z-wave ay nakakapangasiwa ng maliliit na byte ng data tulad ng sensor data o mga tagubilin upang i-on / i-off ang isang bombilya.

Z-wave vs. Zigbee:

Ang Zigbee ay isa pang wireless na teknolohiya at tulad ng Z-wave, ito ay dinisenyo gamit ang Home Automation at mga kalapit na wireless sensor network na nasa isip. Tulad ng Z-wave, batay ito kung saan nasa topology ng Mesh network at ang bawat aparato sa isang Zigbee network ay tumutulong na palakasin ang signal. Gayunpaman, hindi katulad ng Z-wave, nagpapatakbo ito sa 2.4GHz frequency band na nangangahulugang nakikipagkumpitensya din para sa bandwidth na may WiFi at Bluetooth at maaari ring madaling kapitan ng panghihimasok at mga hamon sa bilis ng network na nauugnay sa kanila.

Ang isa pang pagkakaiba na ang kahalagahan ay iiwan ko sa iyo upang magpasya ay ang katunayan na, habang ang Z-Wave ay isang pagmamay-ari na teknolohiya (bagaman may mga plano na gawing open source ang software), ang Zigbee ay open-source.

Z-Wave Advantages at Disadvantages

Tulad ng lahat ng mga bagay, ang Z-Wave ay may parehong mga pakinabang at kawalan. Susunod naming tatalakayin ang mga ito.

Mga kalamangan ng Z-Wave

Ang ilan sa mga pakinabang ng Z-waves ay kasama;

Ang kakayahang suportahan ang 232 mga aparato sa teorya at hindi bababa sa 50 sa pagsasanay.
Ang mga signal ay maaaring maglakbay ng hanggang 50 talampakan sa loob ng bahay na nagbibigay-daan para sa mga sagabal at hanggang sa 100 talampakan na hindi hadlang. Ang maabot na ito ay pinalawak nang malaki sa labas. Sa apat na hop sa pagitan ng mga aparato na karagdagang pagpapahusay ng saklaw, ang saklaw ay hindi magiging isang problema sa mga kalat-kalat na konektadong mga bahay.
Ang Z-wave alliance ay binubuo ng hanggang sa 600 mga tagagawa na gumagawa ng higit sa 2600 sertipikadong mga aparato upang matiyak ang pagiging tugma.
Mas kaunting pagkagambala dahil sa ginamit na ISM band.
Hindi gaanong patay na mga spot kumpara sa iba pang mga network, salamat sa matatag na topology ng mesh
Ito ay kaya at madaling gamitin.

Cons Z-Wave

Hindi tulad ng ilan sa iba pang mga protocol ng komunikasyon, ang Z-Waves ay partikular na idinisenyo para magamit sa mga aplikasyon sa Home Automation, tulad nito, naayon sa mga pangangailangan ng aplikasyon at may napakakaunting mga dehado. Gayunpaman, ang mga nagagawang limitasyon ng 50 mga aparato sa halip na ang notional 232, ay maaaring maging isang hamon sa mga tahanan kung saan higit sa 50 mga aparato ang kailangang i-deploy.

Gayundin, ang kawalan ng kakayahang mapanatili ang paglipat ng malalaking byte ng data ay ginagawang hindi masyadong kapaki-pakinabang sa mga application tulad ng pagsubaybay sa video, kung saan kailangang ma-stream ang mga megabyte ng data sa pagitan ng mga end device.

Konklusyon

Ang mga Z-alon ay sa pag-aautomat ng bahay kung ano ang LoRa sa mas malawak na tanawin ng IoT. Ang pinakamalaking kalamangan na mayroon ito sa lahat ng iba pang mga protokol sa angkop na lugar sa Automation ng Bahay ay ang katunayan na ito ay dinisenyo para sa angkop na lugar. Nangangahulugan ito na sa pangkalahatan ay makakagawa ito ng mas mahusay kaysa sa iba pang mga protokol na idinisenyo para sa mas malawak na pagkonsumo, at gagampanan ito nang maayos para sa, hindi bababa sa, 80% ng mga application sa angkop na lugar na iyon.