Z-Wave: sub-GHz mesh-мережа для розумного будинку

Що таке Z-Wave

Z-Wave — бездротовий протокол розумного будинку, розроблений спеціально для невеликих команд і малого енергоспоживання. Його підтримує Z-Wave Alliance, а чіпи виробляє Silicon Labs. На відміну від Zigbee і Thread, він працює на частоті нижче 1 ГГц, а не на 2,4 ГГц.

Частота

В Європі Z-Wave працює на 868,42 МГц, у США — приблизно на 908,42 МГц. Діапазон набагато тихіший за 2,4 ГГц, де конкурують Wi-Fi, Bluetooth і мікрохвильові печі. Радіохвилі нижчої частоти краще проходять крізь стіни. Недолік: пристрої з різних регіонів несумісні між собою.

Швидкість

9,6, 40 і 100 кбіт/с. Достатньо для команд і показань, але не для потоків даних.

Мережа

• Контролер — створює мережу та керує додаванням пристроїв. Є основний контролер і вторинні.
• Вузли — пристрої. Ті, що з живленням від мережі, ретранслюють пакети інших.
• Home ID — 32-бітний ідентифікатор мережі.
• Node ID — 8-бітний номер вузла в ній.

В одній мережі до 232 вузлів. Пакети проходять через до 4 проміжних вузлів (стрибків). Контролер знає шлях і зберігає його як маршрут. Якщо вузол випадає, маршрут знаходиться знову.

Безпека

Сучасні пристрої використовують S2. Ключі обмінюються під час увімкнення в мережу: користувач вводить PIN з пристрою або сканує QR-код. Зв'язок шифрується. Старі пристрої підтримують лише слабші схеми й не входять до рівнів S2.

Z-Wave Long Range

Розширення, за якого пристрої підключаються безпосередньо до контролера без проміжних вузлів. Дальність помітно більша, а мережа вміщує тисячі вузлів (до 4000). Може співіснувати зі стандартним Z-Wave.

Особливості

• Усі пристрої перевіряються на відповідність специфікації, тому добре взаємодіють.
• Для доброї mesh-мережі потрібно достатньо вузлів із живленням від мережі.
• Після переміщення пристрою потрібно оновити маршрутизацію.
• Контролер — ключовий елемент: без резервної копії мережу важко відновити.

Порівняння із Zigbee