Compréhension Z-Wave Réseaux, nœuds &et appareils
- Couche radio: Définit la manière dont un signal est échangé entre le réseau et le matériel radio physique. Cela inclut la fréquence, le codage, l'accès matériel, etc.
- Couche réseau: Définit la manière dont les données de contrôle sont échangées entre deux appareils ou nœuds. Cela inclut l'adressage, l'organisation du réseau, le routage, etc.
- Couche application: Définit quels messages doivent être traités par des applications spécifiques afin d'accomplir des tâches particulières telles que l'allumage d'une lumière ou la modification de la température d'un appareil de chauffage.
La couche réseau
Le
- Couche d'accès au support (MAC):Contrôle l'utilisation de base du matériel sans fil - ces fonctions sont invisibles pour l'utilisateur final.
- Couche de transport: Contrôle le transfert des messages, garantissant une communication sans erreur entre deux nœuds sans fil. L'utilisateur final ne peut pas influencer les fonctions de cette couche, mais ses résultats sont visibles.
- Couche de routage: Gère
Z-Wave Les fonctionnalités « Mesh » de maximisent la portée du réseau et garantissent que les messages parviennent à leur destination. Cette couche utilisera des nœuds supplémentaires pour renvoyer le message si la destination se trouve hors de portée directe du nœud émetteur.
Explication des couches d'accès aux médias (MAC) et de transport
Tout comme l'envoi d'un SMS, vous ne pouvez pas voir comment l'information est transférée de votre téléphone au leur. Vous supposez qu'elle est envoyée et qu'elle sera reçue et lue par le destinataire. De même, les technologies domotiques sans fil utilisent les mêmes principes pour permettre la communication entre les nœuds émetteurs et récepteurs.
Il arrive parfois qu'un message soit perdu.
Dans le cas d'un téléphone portable, cela peut être dû à une mauvaise réception. Dans le cas d'un réseau domotique, cela peut être dû à des interférences ou à un éloignement trop important du récepteur par rapport à l'émetteur. Dans un réseau simple, l'émetteur ne reçoit aucun retour d'information sur la réception du message ni sur la bonne exécution de la commande. Cela peut entraîner des problèmes de stabilité, sauf si l'installation a été correctement planifiée et testée.
Figure 2 - communication avec et sans accusé de réception
L'accusé de réception est appelé Accusé de réception (ACK). UN
Utiliser des nœuds pour une communication réussie
Un réseau est composé d'au moins deux nœuds. Pour pouvoir communiquer entre eux, les nœuds doivent avoir accès à un média commun ou avoir « quelque chose en commun ».
Dans la plupart des cas, il s’agit d’un support de communication physique comme un câble.Le moyen de communication pour la radio (sans fil) est l'air, qui est également utilisé par toutes sortes de technologies différentes - TV,
Chaque nœud du réseau doit également avoir une identification unique pour le distinguer des autres nœuds du même réseau.
Le
- Le ID de la maison est l'identification commune de tous les nœuds appartenant à une logique
Z-Wave réseau. Il a une longueur de 4 octets = 32 bits. - Le ID du nœud est l'adresse d'un nœud du réseau. L'ID de nœud mesure 1 octet (8 bits).
Les nœuds ayant des identifiants de domicile différents ne peuvent pas communiquer entre eux, mais ils peuvent avoir un identifiant similaire. Cela est dû au fait que les deux réseaux sont isolés l'un de l'autre.
Sur un même réseau (un seul identifiant de maison), deux nœuds ne peuvent pas avoir le même identifiant. Ainsi, chaque nœud peut être adressé individuellement, vous offrant ainsi un contrôle total sur votre système domotique.
Appareils
- Contrôleurs - des appareils qui contrôlent d'autres
Z-Wave appareils - Esclaves - appareils contrôlés par d'autres
Z-Wave appareils.
Les contrôleurs sont programmés en usine avec un identifiant de domicile (Home ID) non modifiable par l'utilisateur. Les esclaves n'ont pas d'identifiant de domicile préprogrammé, car ils utilisent celui qui leur est attribué par le réseau.
Le contrôleur principal intègre les autres nœuds au réseau en leur attribuant son propre identifiant de nœud. Si un nœud accepte l'identifiant de nœud du contrôleur principal, il devient membre du réseau. Le contrôleur principal attribue également un identifiant de nœud individuel à chaque nouvel appareil ajouté au réseau. Ce processus est appelé Inclusion.
|
| Définition | Dans le contrôleur | Dans l'esclave |
| ID de la maison | L'ID de domicile est l'identification commune d'un | L'ID d'accueil est déjà défini par défaut en usine | Aucun identifiant de domicile par défaut |
| ID du nœud | L'ID de nœud est l'identification individuelle (adresse) d'un nœud au sein d'un réseau commun | Le contrôleur a son propre ID de nœud prédéfini (généralement 0x01) | Attribué par le contrôleur principal |
Tableau 1 - Comparaison de l'ID de domicile et de l'ID de nœud
Exemple
Ce réseau (figure 3) dispose de deux contrôleurs avec un ID d'accueil par défaut et de deux autres périphériques esclaves qui n'ont aucun ID d'accueil attribué.
Avant l'inclusion
Figure 3 -
Selon le contrôleur utilisé pour configurer le
Les deux contrôleurs ont le même identifiant de nœud (0x01) et, à ce stade, aucun identifiant de nœud n'est attribué aux périphériques esclaves. En théorie, cette image montre deux réseaux contenant chacun un nœud.
Étant donné qu’aucun des nœuds n’a d’ID d’accueil commun, aucune communication ne peut avoir lieu.
L'un des deux contrôleurs est désormais sélectionné comme contrôleur principal du réseau. Ce contrôleur attribue son identifiant principal à tous les autres appareils (y compris ceux-ci) et leur attribue également des numéros d'identifiant de nœud individuels.
Après l'inclusion
Figure 4 - Réseau après inclusion
Une fois l'inclusion réussie, tous les nœuds ont le même identifiant d'accueil : ils sont connectés au même réseau. Ils possèdent également un identifiant de nœud unique, ce qui leur permet d'être identifiés individuellement et de communiquer entre eux.
Dans cet exemple, il y a deux contrôleurs. Le contrôleur dont l'ID d'accueil est devenu l'ID d'accueil de tous les appareils est appelé « contrôleur principal ». Tous les autres contrôleurs deviennent des « contrôleurs secondaires ».
Le contrôleur principal peut inclure d'autres périphériques, contrairement au contrôleur secondaire. Cependant, les contrôleurs principal et secondaire fonctionnent de la même manière à tous les autres égards.
Figure 5 - Deux
Étant donné que les nœuds de différents réseaux ne peuvent pas communiquer entre eux en raison de l’ID Home différent, ils peuvent coexister et ne se « voient » même pas.
L'ID Home ID 32 bits autorise jusqu'à 4 milliards (2^32) de codes différents
Les nœuds peuvent être supprimés d'un
Maillage et routage
Dans un réseau sans fil classique, le contrôleur central dispose d'une connexion sans fil directe avec tous les autres nœuds du réseau. Cela nécessite une liaison radio directe. Cependant, en cas de perturbation, le contrôleur ne dispose d'aucune voie de secours pour atteindre les nœuds et la communication est interrompue.
Figure 6 - Réseau sans routage
Le réseau radio de figure 6 Il s'agit d'un réseau non routé. Les nœuds 2, 3 et 4 sont à portée radio du contrôleur. Le nœud 5 est hors de portée radio et inaccessible au contrôleur.
Cependant,
Figure 7 -
Le
En utilisant ce système de routage,
Plus un réseau comporte de nœuds, plus il devient flexible et robuste.
Figure 8 - Distance maximale entre deux nœuds via quatre répéteurs
Construire des itinéraires dans un Z-Wave Réseau
Chaque nœud est capable de déterminer les nœuds situés dans sa portée sans fil directe. Ces nœuds sont appelés voisins. Lors de l'inclusion, puis de la requête, le nœud peut informer le contrôleur de sa liste de voisins. Grâce à ces informations, le contrôleur peut créer une table contenant toutes les informations sur les routes de communication possibles dans un réseau. Cette table de routage est accessible à l'utilisateur et plusieurs logiciels, généralement appelés outils d'installation, permettent de la visualiser et d'optimiser la configuration du réseau.
Figure 9 - Routage dans un
Le diagramme ci-dessus (ffigure 9) montre un
Tableau 2 - Table de routage pour le
Le routage de ce réseau est indiqué dans tableau 2 - Les lignes contiennent les nœuds sources et les colonnes les nœuds cibles. Une cellule avec « 1 » indique que les nœuds sont voisins et un « 0 » indique qu'il n'existe pas de communication directe. Le tableau contient également Affiche la connexion entre le nœud source 1 et le nœud de destination 4. La cellule entre les nœuds 1 et 4 est marquée « 0 ». Le réseau achemine donc le signal via le nœud 3, qui se trouve à portée directe des nœuds 1 et 4.
Figure 10 - Alternative
Un autre exemple (ffigure 10) montre que le nœud 6 ne peut communiquer avec le reste du réseau qu'en utilisant le nœud 5 comme répéteur. Comme le contrôleur n'a pas de connexion directe avec le nœud 5, il doit utiliser l'une des routes suivantes :1 -> 3 -> 4 -> 5 -> 6" ou "1 -> 2 -> 5 ->6".
Un contrôleur essaiera toujours d'abord de transmettre son message directement à la destination. Si cela n'est pas possible, il utilisera sa table de routage pour trouver le meilleur chemin vers la destination. Le contrôleur peut sélectionner jusqu'à trois routes alternatives et tentera d'envoyer le message via celles-ci. Ce n'est qu'en cas d'échec des trois routes (absence d'accusé de réception de la destination) qu'il signalera un échec.
Types de nœuds de réseau
Les esclaves sont classés comme esclaves « standard » ou « de routage ». esclave de routage inclut des capacités de routage avancées.
La différence entre les trois types de nœuds différents c'est leur connaissance de la table de routage du réseau et leur capacité à envoyer des messages au réseau.
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| Voisins | Itinéraire | Fonctions possibles |
| Contrôleur | Connaît tous les voisins | A accès à la table de routage complète | Peut communiquer avec tous les appareils du réseau, si la route existe |
| Esclave | Connaît tous les voisins | Ne contient aucune information sur la table de routage | Ne peut répondre qu'au nœud qui a reçu le message. Par conséquent, il ne peut pas envoyer de messages non sollicités. |
| Esclave de routage | Connaît tous les voisins | A une connaissance partielle de la table de routage | Peut répondre au nœud duquel il a reçu le message et peut envoyer des messages non sollicités à un certain nombre de nœuds prédéfinis, il dispose également d'un itinéraire |
Propriétés du
| Esclave | Appareils fixes alimentés par le secteur, tels que des interrupteurs muraux, des variateurs muraux ou des contrôleurs de stores vénitiens. |
| Esclave de routage | Appareils fonctionnant sur batterie et appareils mobiles applicables, tels que par exemple des capteurs fonctionnant sur batterie, des prises murales pour Schuko et types de prises, des thermostats et des radiateurs fonctionnant sur batterie et toutes les autres applications esclaves |
Applications typiques pour les esclaves
Défis dans les configurations réseau typiques
Lors de l'inclusion, les variateurs et les interrupteurs doivent être installés à leur emplacement final, afin de garantir qu'une liste correcte des voisins sera reconnue et signalée.
Ce type de configuration réseau fonctionne bien tant que la télécommande peut atteindre directement tous les interrupteurs et variateurs (le nœud à contrôler est « à portée »). Si le nœud contrôlé n'est pas à portée, l'utilisateur peut subir des retards, car la télécommande doit d'abord détecter la structure du réseau avant de contrôler l'appareil.
Si un appareil a été ajouté puis déplacé, il ne peut être contrôlé par la télécommande que s'il est à portée directe. Dans le cas contraire, la communication échouera, car l'entrée de la table de routage de cet appareil est erronée et la télécommande ne peut pas effectuer d'analyse réseau au moment de l'opération.
Z-Wave Réseau avec un contrôleur statique
Un autre réseau typique se compose d'un contrôleur statique - principalement un logiciel PC plus
Le contrôleur statique est le contrôleur principal et inclut tous les autres périphériques.
Parce qu'un contrôleur statique est lié à un certain emplacement, l'autre
Réseaux avec plusieurs contrôleurs
Dans un réseau plus vaste, plusieurs contrôleurs fonctionnent ensemble. Un contrôleur statique est utilisé pour la configuration et la gestion du système, tandis qu'une ou plusieurs télécommandes exécutent certaines fonctions à différents endroits.
Si un réseau comporte plusieurs contrôleurs, l’utilisateur doit déterminer lequel des contrôleurs sera le contrôleur principal.
L'intégration d'un contrôleur statique représente un défi si les appareils doivent ensuite être déplacés vers leur emplacement définitif. Une réorganisation du réseau est alors nécessaire.
Les contrôleurs statiques sont généralement plus fiables et difficiles à perdre. Ils offrent généralement des fonctions de secours pour remplacer le matériel en cas de dommages importants.
Réseau avec contrôleur portable comme contrôleur principal
Les télécommandes sont plus vulnérables aux dommages et aux pertes. Elles n'offrent généralement pas de fonction de secours. Si la télécommande principale est endommagée ou perdue, une réintégration complète du réseau est nécessaire. Cependant, les appareils peuvent être intégrés après leur installation, ce qui permet d'obtenir un réseau beaucoup plus stable et d'éviter toute réorganisation.
Le choix du contrôleur principal - statique ou portable - dépend davantage de vos préférences personnelles que d'une nécessité technique.
