ОИВ лекция 8 (ЭУ) (2)

ОСНОВЫ ИНТЕРНЕТА ВЕЩЕЙ

ЛЕКЦИЯ 8. ТЕХНОЛОГИЯ Z-WAVE

Лектор: М.С. Степанов к.т.н., доцент кафедры ССиСК mihstep@yandex.ru

Москва, 2022

ТЕХНОЛОГИИ ИНТЕРНЕТА ВЕЩЕЙ БЛИЖНЕГО РАДИУСА ДЕЙСТВИЯ

Топология «Звезда» «Звезда» «mesh» «mesh» «mesh»

ТЕХНОЛОГИЯ Z-WAVE

•Z-Wave – протокол Интернета Вещей ближнего радиуса действия, используемый для потребительской и домашней автоматизации.

•Z-Wave работает в диапазоне 868 МГц.

•История технологии началась в 2001 году, в Дании. В 2005 году несколько компаний, которые занимались разработкой в области Z- Wave, образовали Z-WaveAlliance. На данный момент организация насчитывает более 700 компаний, среди которых LG Uplus, Silicon Labs, Bosch, SmartThings и т.д.

•Z-Wave является закрытым протоколом с ограниченным количеством производителей аппаратных модулей

•Борьба с коллизиями осуществляется с использованием CSMA/CA, который управляется на канальном уровне.

3

ИДЕНТИФИКАТОРЫ Z-WAVE

•В сети Z-Wave существует два основных идентификатора - уникальный идентификатор сети (Home ID) и номер узла (Node ID)

•Home ID прописывается на этапе производства на плате Z-Wave в чип, который содержит информацию о том, что устройство может выполнять роль

центрального контроллера. Представляет собой 32-битное число.

•За распределение Home ID отвечает консорциум Z-Wave Alliance.

•Node ID определяет адрес устройства внутри сети. Представляет собой 8-

битное число.

4

КОНТРОЛЛЕР Z-WAVE

•В сети должен быть минимум один центральный контроллер.

•Центральный контроллер сообщает присоединяемым устройствам идентификатор Home ID и присваивает номер Node ID.

•Если к уже существующей сети присоединить еще один контроллер, то он получит статус вторичного. Он будет использовать тот Home ID, который ему сообщит центральный контроллер. Home ID, присвоенный вторичному контроллеру при производстве, сохраняется и может быть использован в будущем для построения новой сети.

•Центральный контроллер хранит и обновляет таблицы маршрутизации. Они представляют собой графы связей в сети, а также содержат информацию о последнем удачно использованном маршруте сообщений для каждой точки, который и используется по умолчанию.

•Вторичные контроллеры тоже хранят карту сети, но получают ее только от центрального контроллера, причем с некоторым опозданием.

•Контроллеры используются в качестве шлюзов для выхода в Интернет по Wi-Fi и Ethernet. Кроме того, один контроллер, помимо Z-Wave, может поддерживать Wi-Fi и

ТИПЫ ПЕРИФЕРИЙНЫХ УСТРОЙСТВ Z-

WAVE*

•Устройства с постоянным питанием

•«Слушающие» устройства с питанием от батарей

•«Спящие» устройства с питанием от батарей

6

*По материалам https://superhome.pro

УСТРОЙСТВА С ПОСТОЯННЫМ ПИТАНИЕМ

•Устройства с постоянным питанием собираются в mesh-топологию

и используются для масштабирования сетей

•Маршрутизация – одно из основных назначений устройств с постоянным электропитанием в сети Z-Wave. Она подразумевает получение команд от контроллера и их дальнейшее перенаправление в зависимости от прописанного маршрута.

•Устройства с постоянным электропитанием отвечают за

масштабируемость сети

•Постоянно включенные устройства слушают радиоэфир, хранят информацию о соседних устройствах и динамически обновляют её

•Примеры устройств: термостаты, встраиваемые реле, диммеры, шаттперы

7

«СЛУШАЮЩИЕ» УСТРОЙСТВА С ПИТАНИЕМ ОТ БАТАРЕЙ

•Устройства с питанием от батарей – оконечные устройства в сети Z- Wave, которые не участвуют в передаче сигналов.

•Половину времени радиомодуль таких устройств остается выключенным, за счет чего достигается снижение энергопотребления (2- 3 месяца работы на одной батарее).

•Команды выполняются устройством только в те моменты, когда радиомодуль включен. По этой причине допускается небольшая задержка в выполнении команды (до 2 секунд)

•Контроллер сети хранит данные, предназначенные устройству, которое находится в «спящем» режиме. Они передаются в момент, когда радиомодуль оконечного устройства включается.

•Пример устройства: привод дверного замка

8

«СПЯЩИЕ» УСТРОЙСТВА С ПИТАНИЕМ ОТ БАТАРЕЙ

•Устройства с питанием от батарей – оконечные устройства в сети Z- Wave, которые не участвуют в передаче сигналов.

•Большую часть времени радиомодуль таких устройств остается выключенным, за счет чего достигается снижение энергопотребления (год работы на одной батарее).

•Радиомодульвключается на несколько секунд раз в полчаса после получения сигнала Wake-Up от контроллера

•Контроллер сети хранит данные, предназначенные устройству, которое находится в «спящем» режиме.

•Большинство производителей предусматривают принудительное «пробуждение» устройства кнопкой для быстрой отправки ему настроек и команд.

•Пример устройств: всевозможные датчики

9

ПРИМЕРЫ УСТРОЙСТВ Z-WAVE

10