<tc>Z-Wave</tc>verkkojen, solmujen ja laitteiden ymmärtäminen

Z-Waveverkkojen, solmujen ja laitteiden ymmärtäminen

Z-Wave Etusivu Automaatiotekniikka koostuu kolmesta kerroksesta. Radiokerros, verkkokerros ja sovelluskerros toimivat yhdessä luomaan kestävä ja luotettava verkko, joka mahdollistaa lukuisten solmujen ja laitteiden kommunikoida toistensa kanssa samanaikaisesti.

• Radiokerros: Määrittää, miten signaali vaihdetaan verkon ja fyysisen radiolaitteiston välillä. Tämä sisältää taajuuden, koodauksen, laitteiston pääsyn jne.
• Verkkokerros: Määrittää, kuinka ohjaustietoja vaihdetaan kahden laitteen tai solmujen välillä. Tämä sisältää osoitteet, verkon organisaatio, reititys jne.
• Sovelluskerros: Määrittää, mitkä viestit on käsiteltävä tiettyihin sovelluksiin tiettyjen tehtävien, kuten valon kytkemisen tai lämmityslaitteen lämpötilan vaihtamiseksi.

Verkkokerros

Z-Waveverkkokerros ohjaa, miten tietoja vaihdetaan eri laitteiden (solmujen) välillä verkossa, se koostuu kolmesta alikerroksesta.

• Media Access Layer (Mac): Ohjaa langattoman laitteiston peruskäyttöä - nämä toiminnot ovat näkymättömiä loppukäyttäjälle.
• Kuljetuskerros: Ohjaa viestin siirto, mikä takaa virheettömän viestinnän kahden langattoman solmun välillä. Loppukäyttäjä ei voi vaikuttaa tämän kerroksen toimintoihin, mutta tämän kerroksen tulokset ovat näkyvissä.
• Reitityskerros: Hallitsee Z-Wavein "mesh" -ominaisuuksia maksimoida verkkoalueen ja varmistaa, että viestit pääsevät kohdesolmuun. Tämä kerros käyttää lisää solmuja lähettämään viestin uudelleen, jos kohde on lähetyssolmun "Suora" -alueen ulkopuolella.

Media Access (Mac) ja kuljetuskerrokset selittivät

Pikemminkin kuin tekstiviestin lähettäminen, et näe, miten tiedot siirtävät puhelimestasi heidän. Oletat, että se on lähetetty ja vastaanottaa ja lukea vastaanottaja. Samoin langattomat kodin automaatiotekniikat käyttävät samoja periaatteita, jotta lähettäjän ja vastaanottimen solmujen välinen viestintä voidaan ottaa käyttöön.

Joskus viesti voi eksyä.

Matkapuhelimen tapauksessa se voi johtua huonosta vastaanotosta. Koti-automatisointiverkon tapauksessa se voi johtua vastaanottimen häiriöstä tai sijoittamisesta liian kaukana lähettäjältä. Yksinkertaisella verkolla lähettäjä ei saa palautetta siitä, onko viesti vastaanotettu ja jos komento on suoritettu oikein. Tämä voi aiheuttaa vakausongelmia, ellei asennus suunnitella ja testattu oikein.

Z-Wave on yksi luotettavimmista langattomista tekniikoista, jokainen lähetetty komento tunnustaa vastaanotin, joka lähettää palautuskuittauksen lähettäjälle. Tämä ei takaa, että viesti toimitettiin oikein, mutta lähettäjä saa osoitteen, että tilanne on muuttunut tai virhe on tapahtunut.

Palautuskuitti kutsutaan Kuittaus (ACK). Z-wave lähetin-vastaanotin yrittää jopa kolme kertaa lähettää viestin odottaessasi ACK: ta. Kolmen epäonnistuneen yrityksen jälkeen Z-Wave lähetin-vastaanotin luopuu ja raportoi epäonnistumissanoma käyttäjälle. Epäonnistuneiden yritysten määrä on myös verkon langattoman yhteyden laadun hyvä indikaattori.

Käyttämällä solmuja onnistuneeseen viestintään

Verkko koostuu vähintään kahdesta solmusta. Jotta voisimme kommunikoida keskenään, solmujen on päästävä yhteisiin tiedotusvälineisiin tai tarvitsevat "jotain yhteistä".

Useimmissa tapauksissa tämä on fysikaalinen viestintävälineiden kuten kaapeli. Viestintään, radio (langaton) on ilmaa, jota käytetään myös kaikenlaisia erilaisia tekniikoita - TV, Wi-Fi, matkapuhelimet jne Siksi kunkin ”verkko” täytyy olla määritelty protokolla, jonka avulla eri solmuissa yhden verkon tunnistaa toisensa ja sulkea viestit muista radio lähteistä.

Kukin solmu verkossa tarvitsee myös yksilöllinen tunnus erottaa sen muista solmuista samassa verkossa.

Z-Wave-protokolla määrittelee kaksi tunnistustiedot, verkon järjestämistä.

• The home ID on yhteinen tunnistaa kaikki kuuluvat solmut yhden loogisen Z-Wave-verkko. Se on pituudeltaan 4 tavua = 32 bittiä.
• The solmu ID on osoite yhden solmun verkossa. Node ID on pituudeltaan 1 tavu = 8 bittiä.

Solmut eri Home tunnukset eivät voi kommunikoida toistensa kanssa, mutta niillä voi olla samanlainen Node ID. Tämä johtuu siitä, että kaksi verkkoa on eristetty toisistaan.

Yhdessä verkossa (yksi koti-ID) kaksi solmua ei voi olla sama solmu tunnukset. Tämä tarkoittaa, että jokainen solmu voi olla erikseen yhteyttä antaa sinulle täydellisen hallinnan oman kodin automaatiojärjestelmä.

Laitteet

Z-Wave on kahdenlaisia laite:

• Ohjaimet - laitteet, jotka ohjaus muita Z-Wave-laitteet
• Orjat - laitteet, jotka ohjataan muiden Z-Wave-laitteita.

Ohjaimet ovat tehtaalla ohjelmoitu Home tunnus, tämä ei voi muuttaa käyttäjän toimesta. Orjat eivät ole ennalta ohjelmoitu Home ID, kun se johtaa Home ID niille verkon.

Ensisijainen ohjain sisältää muiden solmujen verkkoon antamalla niille oma koti-ID. Jos solmu hyväksyy Home ID esisäätimeen tämä solmu tulee osa verkkoa. Ensisijainen ohjain määrittää myös yksittäisen solmun ID: n jokaisen uuden laitteen, joka on lisätty verkkoon. Tämä prosessi tunnetaan Sisällyttäminen.

 

	Määritelmä	Controller	Slave
home ID	Koti-ID on yhteinen tunnistaminen Z-Wave-verkko	Koti-ID on jo asetettu tehdasasetuksiin	Ei Koti-tunnuksen tehdasasetuksiin
solmu ID	Solmu tunnus on yksilöllinen tunniste (osoite) solmun sisällä verkon yhteisiä	Ohjain on sen voitti Node ID ennalta (tyypillisesti 0x01)	Antama esisäätimeen

Taulukko 1 - koti-ID ja solmupisteen ID: vertailu

Meshing ja reititys

Tyypillisessä langattomassa verkossa keskusohjain on suora langaton yhteys kaikkiin muihin verkkomaisiin. Tämä edellyttää suoraa radiolinkkiä. Kuitenkin, jos on häiriötä, ohjaimella ei ole varmuusreittiä, jotta solmut ja viestintä rikkoo.

Kuva 6 - Verkko ilman reititystä

Radioverkostossa Kuva 6 on ei-reititetty verkko. Solmut kaksi, kolme ja neljä ovat ohjaimen radioalueella. Solmu 5 on radiolakan ulkopuolella eikä ohjain ei pääse.

Z-Wave tarjoaa kuitenkin erittäin voimakasta mekanismia tämän rajoituksen voittamiseksi. Z-Wave-solmut voivat välittää ja toistaa viestejä muihin solmuihin, jotka eivät ole ohjaimen suorassa valikoimassa. Tämä mahdollistaa Z-Wavejen luoda erittäin joustavia ja vankkaita verkkoja. Viestintä voidaan tehdä kaikille solmuille verkossa, vaikka ne olisivat suoran alueen ulkopuolella tai jos suora yhteys keskeytyy.

Kuva 7 - Z-Waveverkko, jossa on reititys

Z-Waveverkko, jolla on reititys (Kuva 7) Näyttää, että ohjain voi kommunikoida suoraan solmujen 2, 3 ja 4. solmun 6 kanssa, joka sijaitsee radio-alueen ulkopuolella, se on kuitenkin solmun 2 radiovalikoimassa. Siksi ohjain voi kommunikoida solmulle 6: een solmulla 2. Tämä on kutsutaan "reitti".

Tämän reititysjärjestelmän avulla Z-Wave-signaalit voivat jopa työskennellä kulmien ympärillä! Muut teknologiat toimivat "näköpiirissä", jossa jokaisella lähettimellä on oltava suora silmävastaanotin, mutta Z-Wave yksinkertaisesti lähettää signaalin pienelle kiertotielle esteen ympärillä toisen solmun avulla.

Z-WAALE: n reititys voi automaattisesti sopeutua mihinkään verkon muutoksiin. Esimerkiksi kuva 8osoittaa, että solmun 1 ja solmun 2 välinen suora viestintä on estetty. Mutta solmu 1 on edelleen mahdollista kommunikoida solmulla 6 käyttämällä solmua 3 ylimääräisenä toistimena.

Mitä enemmän solmuja verkossa, joustavampi ja voimakas verkko tulee.

Z-Wave pystyy reitittämään viestejä jopa neljällä toistuvalla solmuilla. Tämä on kompromissi verkon koon ja stabiilisuuden välillä ja enimmäisaika antaa viestin mahdollisuus matkustaa verkossa.

Kuva 8 - Suurin etäisyys kahden solmun välillä neljällä toistimella

Rakennusreitit Z-Waveverkossa

Jokainen solmu pystyy määrittämään, mitkä solmut ovat sen suoralla langattomalla alueella. Näitä solmuja kutsutaan naapureiksi. Sisällyttämisen ja myöhemmin pyynnöstä solmu pystyy ilmoittamaan ohjaimelle naapurimaiden luettelosta. Näiden tietojen käyttäminen ohjain pystyy rakentamaan taulukon, jossa on kaikki tiedot mahdollisista viestintäreiteistä verkossa. Käyttäjä voi käyttää tätä reititystaulukkoa, ja useat ohjelmistoratkaisut ovat tyypillisesti nimeltään Installer Tools, jotka visualisoivat reititystaulukon avulla voit optimoida verkkoasetukset.

Kuva 9 - Reititys Z-Waveverkossa

Edellä oleva kaavio (fIGURE 9) Näyttää Z-Waveverkon, jossa on yksi ohjain ja viisi solmua. Ohjain voi kommunikoida suoraan solmun 2 ja 3. Solmun 4, 5 ja 6. tiedonsiirto solmulle 4 toimii joko solmulla 2 tai solmun 3 kautta.

 

Taulukko 2 - Z-Waveverkon reititystaulukko

Tämän verkon reititys näkyy Taulukko 2 - Rivit sisältävät lähdekoodit ja sarakkeet sisältävät kohderyhmät. Solu "1" tarkoittaa, että solmut ovat naapureita ja "0" osoittaa, ettei ole suoraa viestintäpolkua. Taulukossa esitetään myös lähdekoodin 1 ja kohdesolmun 4. välinen yhteys 4. solmun 1 ja 4 välinen solu on merkitty "0". Siksi verkko reitittää signaalin solmun 3 kautta, joka on suoralla alueella sekä solmun 1 että solmun 4.

Kuva 10 - Vaihtoehtoinen Z-Wave netwo rrouting

Toinen esimerkki (fIGURE 10) osoittaa, että solmu 6 voi kommunikoida vain muun verkon kanssa solmulla 5 toistimena. Koska ohjaimella ei ole suoraa liitäntää solmuun 5, ohjaimen on käytettävä jotain seuraavista reiteistä: "1 -> 3 -> 4 -> 5 -> 6"Tai"1 -> 2 -> 5 ->6”.

Ohjain yrittää aina ensin lähettää viestin suoraan määränpäähän. Jos tämä ei ole mahdollista, se käyttää reititystaulukkoaan, jotta löydettäisiin seuraava paras tapa määränpäähän. Ohjain voi valita enintään kolme vaihtoehtoista reittiä ja yrittää lähettää viestin näiden reittien kautta. Vain jos kaikki kolme reittiä epäonnistuvat (ohjain ei saa kuittausta määränpäästä), ohjain ilmoittaa vian.

Verkkosolmujen tyypit

Orjat luokitellaan "standardiksi" tai "reititykseksi" orjiksi. A reititys orja Sisältää kehittyneitä reititysominaisuuksia.

Kolmen eri solmun tyyppien ero on niiden tuntemus verkon reititystaulukosta ja niiden kyvystä lähettää viestejä verkkoon.

 

	Naapurit	Reitti	Mahdolliset toiminnot
Ohjain	Tietää kaikki naapurit	On pääsy täydelliseen reititystaulukkoon	Voi kommunikoida jokaisen verkon laitteen kanssa, jos reitti on olemassa
Orja	Tietää kaikki naapurit	Ei ole tietoa reititystaulusta	Voi vain vastata solmuun, jonka se on saanut viestin. Näin ollen ei voi lähettää ei-toivottuja viestejä
Reititys orja	Tietää kaikki naapurit	On osittainen tietämys reititystaulukosta	Voi vastata solmuun, jonka hän on saanut viestin ja voi lähettää ei-toivotut viestit useisiin ennalta määritettyihin solmuihin, hänellä on myös reitti

Z-Wavelaitteiden mallit

Orja	Kiinteät asennetut verkkolaitteet, kuten seinäkytkimet, seinän himmentimet tai venetsialaiset sokeat ohjaimet
Reititys orja	Akkukäyttöiset laitteet ja mobiilit käytettävät laitteet kuten esimerkiksi antureita, joissa on akku, Schuko ja pistoketyypit, termostaatit ja lämmittimet akun ja kaikki muut orja-sovellukset

Tyypilliset sovellukset orjiin

Haasteet tyypillisissä verkon kokoonpanossa

Z-Waveverkko alkaa tyypillisesti pieneksi verkoksi, jota laajennetaan ja milloin tarvitset. Pieni verkko voi koostua kaukosäätimestä ja pari kytkimistä tai himmennimistä. Kauko-ohjain toimii ensisijaisena ohjaimena ja sisältää ja säätää kytkimiä ja himmentimiä.

Sisällyttämisen aikana himmentimet ja kytkimet on asennettava lopulliseen sijaintiin varmistaakseen, että oikea luettelo naapureista tunnistetaan ja raportoidaan.

Tämäntyyppinen verkkoasetus toimii hyvin niin kauan kuin kaukosäädin voi saavuttaa kaikki kytkimet ja himmentimet suoraan (säädettävä solmu on "alueella"). Jos kontrolloitu solmu ei ole alueella, käyttäjä voi kokea viiveitä, koska kaukosäätimen on havaittavissa verkon rakenne ensin ennen laitteen ohjaamista.

Jos laite on sisällytetty ja siirretty sen jälkeen uusi sijainti, tätä laitetta voidaan ohjata vain kaukosäätimellä, jos se on suorassa. Muussa tapauksessa tiedonanto epäonnistuu, koska tämän laitteen reititystaulukon merkintä on väärä ja kaukosäädin ei pysty tekemään verkko-skannausta toimintahetkellä.

Z-Waveverkko yhdellä staattisella ohjaimella

Toinen tyypillinen verkko koostuu staattisesta ohjaimesta - useimmiten PC-ohjelmistosta ja Z-Wave USB Dongle tai IP-yhdyskäytävä yhdessä useiden kytkinten ja himmentimien kanssa.

Z-Waveverkko, jossa on yksi staattinen ohjain

Staattinen ohjain on ensisijainen ohjain ja sisältää kaikki muut laitteet.

Koska staattinen ohjain on sidottu tiettyyn paikkaan, muut Z-Wavelaitteet on sisällytettävä samalla suoralla alueella staattisen ohjaimen kanssa. Ne asennetaan tyypillisesti lopulliseen sijaintiin sisällyttämisen jälkeen.

Verkot, joissa on useita ohjaimia

Suuremmassa verkossa useat ohjaimet toimivat yhdessä. Staattista ohjainta käytetään järjestelmän kokoonpanoon ja hallintaan ja yhden tai useamman kaukosäätimen suorittamaan tiettyjä toimintoja eri paikoissa.

Z-Waveverkko Muliple-ohjaimilla

Jos verkossa on useita ohjaimia, käyttäjän on määritettävä, mikä ohjaimista on ensisijainen ohjain.

Staattisen ohjaimen sisällyttäminen on haaste, jos laitteet on siirrettävä lopulliseen sijaintiin jälkeen. Verkko uudelleenorganisaatio on suoritettava.

Staattiset ohjaimet ovat yleensä luotettavia ja eivät helposti menetetä. Ne tarjoavat tyypillisesti varmuuskopiointitoimintoja laitteiston korvaamiseksi vakavissa vaurioissa.

Verkko kannettavan ohjaimen kanssa ensisijaisena ohjaimena

Kaukosäätimet ovat alttiimpia vaurioille ja menetykselle. Yleensä kaukosäätimet eivät tarjoa varmuuskopiointitoimintoa. Jos ensisijainen ohjain vaurioitunut tai kadonnut, koko verkon täydellinen uudelleen sisällyttäminen olisi tehtävä. Laitteet voidaan kuitenkin sisällyttää sen jälkeen, kun ne on asennettu, mikä johtaa paljon vakaampaan verkkoon eikä verkon uudelleenorganisointiin.

Ensisijaisen ohjaimen valinta - Staattinen tai kannettava - riippuu enemmän henkilökohtaisista mieltymyksistä eikä teknisestä välttämättömyydestä.

Vesternet on Euroopan johtava kodin automatisointi asiantuntija, katsokaa valtavaa valikoimaaZ-Wavetuotteet.

Copyright 2012 Vesternet Oy