Разумевање з

Како су се апликације засноване на бежичним сензорским мрежама, кућној аутоматизацији и ИоТ-у повећавале, постајала је очигледна потреба за алтернативним протоколом комуникације, поред уобичајених протокола Блуетоотх, Ви-Фи и ГСМ. Неколико технологија попут Зигбее-а и Блуетоотх Лов Енерги (БЛЕ) развијено је као алтернатива, али једна истакнута технологија, развијена да посебно служи апликацијама за аутоматизацију куће, била је З-Ваве. За данашњи чланак испитаћемо техничке карактеристике З-таласа, његове карактеристике разликовања, Стандард и још много тога.

Шта је З-Ваве

З-Ваве је протокол бежичне комуникације развијен првенствено за употребу у апликацијама аутоматизације куће. Развио га је 1999. године компанија Зенсис из Копенхагена као надоградњу потрошачког система за контролу светла који су створили. Дизајниран је да обезбеди поуздан пренос малих пакета података са малим кашњењем користећи радио-таласе са ниском енергијом при брзинама података до 100кбит / с са протоком до 40кбит / с (9,6кбит / с користећи старе чипове) и погодан за управљање и примену сензора.

На основу топологије мрежасте мреже и раде у нелиценцираном опсегу фреквенција од 800-900МХз (стварна фреквенција варира) ИСМ, уређаји засновани на З-Ваве-у могу да постигну комуникацијску удаљеност до 40 метара, уз додатну могућност слања порука између до 4 чвора. Све ове карактеристике чине га погодним комуникацијским протоколом за апликације аутоматизације куће као што су контрола осветљења, термостати, контроле прозора, браве, отварачи гаражних врата и још много тога, истовремено избегавајући проблематичне гужве повезане са Ви-Фи-јем и Блуетоотх-ом због њихове употребе Опсези 2,4 ГХз и 5 ГХз.

Како функционише З-Ваве Протоцол?

Да бисмо разумели рад З-Ваве протокола, анализирајмо тему у три главна дела, а то су З-Ваве системска архитектура, пренос / пријем података и рутирање и повезивање на Интернет

З-Ваве системска архитектура:

Свака мрежа З-таласа састоји се од две широке категорије уређаја;

Контролор / Мастер (и)
Робови

Мастер обично служи као домаћин З-Ваве мреже на коју се могу повезати други уређаји (Славес). Обично долази са унапред програмираним НетворкИД-ом (понекад се назива и ХомеИД) који се додељује сваком помоћном уређају (који не долази са унапред програмираним ИД-ом) када се додају у мрежу кроз процес који се назива „укључивање “. Поред ХомеИД-а, за сваки уређај додат у мрежу З-таласа, контролер обично додељује ИД који се назива НодеИД. НодеИД је јединствен на сваком мрежи (за сваку ХомеИД), као што се користи за адресу и пре свега препознати сваки уређај на одређеној мрежи.

Укључивање је слично у намери како рутер додељује ИП адресе уређајима у својој мрежи, док су главни уређаји слични рутерима / мрежним пролазима / чвориштима уређаја, с једином разликом у мрежном односу који мастер има са робовима у мрежи. Да би се уклонили чворови са З-Ваве мреже, изводи се поступак под називом „ Изузимање “. Током изузимања, кућни ИД и ИД чвора се бришу са уређаја. Уређај се враћа на фабрички подразумевано стање (контролери имају свој кућни ИД, а помоћни уређаји немају кућни ИД).

Горе поменути ХомеИД и НодеИД су два идентификациона система дефинисана протоколом З-таласа ради лакше организације мреже З-таласа.

ХомеИД је заједничка идентификација свих чворова који су део одређене З-Ваве мреже, док је НодеИД адреса појединачних чворова у мрежи.

ХомеИД-ови су обично унапред програмирани и јединствени и дефинишу одређену З-таласну мрежу. Долазе у дужини од 32 бита, што значи да је могуће створити до 4 милијарде (2 ^ 32) различитих ХомеИД-ова и различитих мрежа З-таласа. ИД чвора је, с друге стране, само бајт (8 битова), што значи да бисмо у мрежи могли имати до 256 (2 ^ 8) чворова.

Осим што омогућава лако адресирање чворова, систем идентификације помаже у спречавању сметњи у З-таласним мрежама јер два чвора са различитим ХомеИД-овима не могу да комуницирају чак и ако имају исти НодеИД. То значи да бисте могли да поставите две мреже з-таласа упоредо, а да Б. не прими повељу ометајућу са мреже А.

Пренос података, пријем и рутирање:

У типичним бежичним мрежама, централни контролер / мастер има директну, један на један бежичну везу са чворовима у мрежи. Колико год је тај аранжман користан за те протоколе, он ствара ограничење око преноса података тако да „уређај А“ неће моћи да ступи у интеракцију са „уређајем Б“ ако дође до прекида везе између њих и главног. То, међутим, није случај са З-таласима захваљујући његовој мрежној топологији мреже и способности чворова З-таласа да прослеђују и понављају поруке другим чворовима. Ово осигурава могућност комуникације са сваким чвором у мрежи, чак и када нису у директном домету контролера. Да бисте ово боље разумели, размотрите доњу слику;

Илустрација З-таласне мреже показује да контролер може директно да комуницира са уређајима 1, 2 и 4, док је Чвор 6 изван свог радио домета. Међутим, због претходно описаних карактеристика, Чвор 2 ће добити статус репетитора / прослеђивача и проширити домет контролера на Чвор 6 тако да ће било која порука која се креће до Чвора 6 бити прослеђена кроз Чвор 2. Чворови попут Чвора 2 у великим мрежама називају се рутама и доприносе флексибилности и робусности мрежа З-таласа. Да би одредиле коју од рута поруке треба да путују до одређеног чвора, мреже З-таласа користе алат који се назива табела усмеравања.

Сваки чвор у мрежи З-таласа може да одреди остале чворове (зване Неигхборс) у свом директном подручју бежичне покривености, а током Укључивања или касније чвор обавештава контролер о тим суседима. Користећи листу суседа са сваког чвора, контролер креира табелу усмеравања која се користи за мапирање рута до чворова који су изван директног бежичног домета контролера.

Важно је напоменути да се сви чворови не могу конфигурисати као прослеђивачи. З-ваве протокол омогућава само чворовима који су прикључени (не напајају се батеријама) да служе као „Роутинг Нодес“.

Повезивање на Интернет:

Користећи недавни приступ „Гатеваи / Аггрегатор“ од стране других протокола, З-Ваве системом се може управљати путем Интернета користећи З-Ваве гатеваи или Цонтроллер (мастер) уређај који служи и као контролер чворишта и као спољни портал. Пример тога је Делоцк 78007 З-Ваве® Гатеваи.

З-талас савез

Иако су први уређаји засновани на З-таласима објављени већ 1999. године, технологија се заправо није ухватила до 2005. године, када је група компанија, укључујући гиганта за кућну аутоматизацију Левитон, Данфосс и Ингерсолл-Ранд, усвојила З-Ваве и створила савез под називом З-Ваве Аллианце.

Савез је формиран да промовише употребу и интероперабилност технологије З-Ваве и уређаја заснованих на њој. У складу са овим, алијанса развија и одржава стандард З-таласа и сертификује све уређаје засноване на З-таласима како би се осигурало да су у складу са стандардом. Савез је започео са пет компанија, али сада има преко 600 компанија које производе више од 2600 уређаја са сертификатом З-Ваве.

Разлика између З-таласа и осталих протокола

Да бисмо разумели зашто има смисла имати други комуникациони протокол попут З-таласа, упоредићемо га са неким другим комуникационим протоколима који се користе у кућној аутоматизацији, укључујући; Блуетоотх, ВиФи и Зигбее

З-талас у односу на Блуетоотх:

Најизраженија предност З-Ваве-а у односу на Блуетоотх је опсег. З-таласи имају ефективно веће подручје покривања од Блуетоотх-а. Такође, Блуетоотх сигнали су склони сметњама и прекидима јер шаљу и примају информације на опсегу 2,4 ГХз, чиме се такмиче за пропусност са уређајима заснованим на ВиФи-у који користе исти опсег фреквенција.

Са З-таласом, уместо да чини мрежу споријом или бучнијом, сваки репетитор сигнала З-таласа заједно чини мрежу јачом, тако да, што више уређаја имате, лакше је створити робусну мрежу способну заобићи препреке.

З-талас у односу на ВиФи:

Попут Блуетоотх-а, мреже засноване на ВиФи-у такође су подложне сметњама, прекидима и проблемима у домету и као такве у тим околностима раде испод мрежа заснованих на З-таласима.

Поред тога што се такмиче за пропусну опсег са Блуетоотх уређајима, ВиФи уређаји се такође такмиче једни са другима и то би могло утицати на јачину сигнала и брзину мреже у домовима где је пуно уређаја засновано на ВиФи мрежи. То није случај са З-таласом јер мрежа цвета додатком више уређаја мрежи.

Уређаји засновани на ВиФи-у, међутим, имају предност у поређењу са З-таласима. Они су у стању да пошаљу веће информације попут ХД видео стреамова и још много тога, док мреже засноване на З-таласима могу да обрађују мале бајтове података попут података сензора или упутства за укључивање / искључивање сијалице.

З-талас против Зигбее-а:

Зигбее је још једна бежична технологија и попут З-таласа, дизајниран је имајући у виду аутоматизацију куће и оближње бежичне сензорске мреже. Попут З-таласа, заснован је на топологији Месх мреже, а сваки уређај на Зигбее мрежи помаже у јачању сигнала. Међутим, за разлику од З-таласа, он ради на фреквенцијском опсегу 2,4 ГХз, што значи да се такође такмичи за пропусни опсег са ВиФи-јем и Блуетоотх-ом, а такође може бити склон сметњама и изазовима брзине мреже који су с њима повезани.

Још једна разлика о чијем значају ћу вам оставити да одлучите је чињеница да, иако је З-Ваве заштићена технологија (иако постоје планови да се софтвер учини отвореним), Зигбее је отворен.

Предности и недостаци З-таласа

Као и све ствари, З-Ваве има и предности и недостатке. Расправљаћемо о њима један за другим.

Прос З-Ваве

Неке од предности З-таласа укључују;

Способност подршке 232 уређаја у теорији и најмање 50 у пракси.
Сигнали могу путовати до 50 стопа у затвореном, омогућавајући препреке и до 100 стопа несметано. Овај домет је знатно проширен на отвореном. Са четири скока између уређаја који додатно повећавају домет, покривеност неће представљати проблем у пространим повезаним кућама.
З-ваве савез чини до 600 произвођача који производе преко 2600 сертификованих уређаја како би се осигурала компатибилност.
Мање сметњи због коришћења ИСМ опсега.
Мање мртвих тачака у поређењу са другим мрежама, захваљујући робусној мрежној топологији
Приступачан је и лак за употребу.

Против З-таласа

За разлику од неких других комуникационих протокола, З-Вавес је посебно дизајниран за употребу у апликацијама за аутоматизацију куће, као такав прилагођен је потребама апликације и има врло мало недостатака. Међутим, употребљива ограничења за 50 уређаја, а не само 232, могу представљати изазов у домовима где је потребно поставити више од 50 уређаја.

Такође, његова немогућност да одржи пренос великих бајтова података чини га толико корисним у апликацијама попут видео надзора, где мегабајти података морају да се преносе између крајњих уређаја.

Закључак

З-таласи су за аутоматизацију куће оно што је ЛоРа за шири ИоТ пејзаж. Највећа предност коју има у односу на све остале протоколе у ниши Кућне аутоматизације је чињеница да је дизајниран за ту нишу. То значи да ће генерално радити боље од осталих протокола који су дизајнирани за ширу потрошњу, а имаће релативно добре резултате за најмање 80% апликација у тој ниши.