Comprensione Z-Wave Reti, nodi & Dispositivi
- Livello radio: Definisce il modo in cui un segnale viene scambiato tra la rete e l'hardware radio fisico. Ciò include frequenza, codifica, accesso hardware, ecc.
- Livello di rete: Definisce come i dati di controllo vengono scambiati tra due dispositivi o nodi. Ciò include l'indirizzamento, l'organizzazione della rete, il routing, ecc.
- Livello applicativo: Definisce quali messaggi devono essere gestiti da applicazioni specifiche per portare a termine determinate attività, come accendere una luce o modificare la temperatura di un dispositivo di riscaldamento.
Lo strato di rete
IL
- Livello di accesso ai media (MAC): Controlla l'utilizzo di base dell'hardware wireless: queste funzioni sono invisibili all'utente finale.
- Livello di trasporto: Controlla il trasferimento dei messaggi, garantendo una comunicazione priva di errori tra due nodi wireless. L'utente finale non può influenzare le funzioni di questo livello, ma i risultati sono visibili.
- Livello di routing: Gestisce
Z-Wave Le funzionalità "Mesh" di massimizzano la portata della rete e garantiscono che i messaggi raggiungano il nodo di destinazione. Questo livello utilizzerà nodi aggiuntivi per reinviare il messaggio se la destinazione si trova al di fuori della portata "diretta" del nodo trasmittente.
Spiegazione dei livelli di accesso ai media (MAC) e di trasporto
Un po' come quando si invia un messaggio di testo, non è possibile vedere come le informazioni vengono trasferite dal proprio telefono al destinatario. Si dà per scontato che vengano inviate e che verranno ricevute e lette dal destinatario. Allo stesso modo, le tecnologie di domotica wireless utilizzano gli stessi principi per consentire la comunicazione tra i nodi mittente e destinatario.
A volte può capitare che un messaggio vada perso.
Nel caso di un telefono cellulare, potrebbe essere dovuto a una scarsa ricezione. Nel caso di una rete domotica, potrebbe essere dovuto a interferenze o al posizionamento troppo lontano del ricevitore dal mittente. In una rete semplice, il mittente non riceve alcun feedback sulla ricezione del messaggio e sulla corretta esecuzione del comando. Ciò può causare problemi di stabilità, a meno che l'installazione non sia stata pianificata e testata correttamente.
Figura 2 - Comunicazione con e senza conferma
La ricevuta di ritorno si chiama Riconoscimento (ACK). UN
Utilizzo dei nodi per una comunicazione efficace
Una rete è composta da almeno due nodi. Per poter comunicare tra loro, i nodi devono avere accesso a un mezzo comune o avere "qualcosa in comune".
Nella maggior parte dei casi si tratta di un mezzo di comunicazione fisico, come un cavo.Il mezzo di comunicazione per la radio (senza fili) è l'aria, che viene utilizzata anche da tutti i tipi di tecnologie diverse: TV,
Ogni nodo della rete deve inoltre avere un identificativo univoco per distinguerlo dagli altri nodi della stessa rete.
IL
- IL ID casa è l'identificazione comune di tutti i nodi appartenenti a un unico nodo logico
Z-Wave rete. Ha una lunghezza di 4 byte = 32 bit. - IL ID nodo è l'indirizzo di un singolo nodo nella rete. L'ID del nodo ha una lunghezza di 1 byte = 8 bit.
I nodi con ID Home diversi non possono comunicare tra loro, ma potrebbero avere un ID Nodo simile. Questo perché le due reti sono isolate l'una dall'altra.
Su una singola rete (un unico ID casa), due nodi non possono avere ID nodo identici. Ciò significa che ogni nodo può essere indirizzato individualmente, offrendoti il controllo completo del tuo sistema di automazione domestica.
Dispositivi
- Controllori - dispositivi che controllano altri
Z-Wave dispositivi - schiavi - dispositivi controllati da altri
Z-Wave dispositivi.
I controller sono programmati in fabbrica con un ID Home, che non può essere modificato dall'utente. Gli slave non hanno un ID Home pre-programmato, poiché utilizzano l'ID Home assegnato loro dalla rete.
Il controller primario include altri nodi nella rete assegnando loro un proprio ID Home. Se un nodo accetta l'ID Home del controller primario, questo nodo diventa parte della rete. Il controller primario assegna inoltre un ID Node individuale a ogni nuovo dispositivo aggiunto alla rete. Questo processo è noto come Inclusione.
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| Definizione | Nel Controller | Nello schiavo |
| ID casa | L'ID Home è l'identificazione comune di un | L'ID Home è già impostato come predefinito di fabbrica | Nessun ID casa predefinito |
| ID nodo | L'ID nodo è l'identificazione individuale (indirizzo) di un nodo all'interno di una rete comune | Il controller ha il suo ID nodo predefinito (in genere 0x01) | Assegnato dal controllore primario |
Tabella 1 - Confronto tra ID Home e ID Nodo
Esempio
Questa rete (figura 3) ha due controller con un ID Home predefinito di fabbrica e altri due dispositivi slave a cui non è assegnato alcun ID Home.
Prima dell'inclusione
Figura 3 -
A seconda di quale dei controller viene utilizzato per configurare il
Entrambi i controller hanno lo stesso ID nodo #0x01 e in questa fase ai dispositivi slave non è assegnato alcun ID nodo. In teoria, questa immagine mostra due reti con un nodo in ciascuna di esse.
Poiché nessuno dei nodi ha un ID Home comune, non è possibile alcuna comunicazione.
Uno dei due controller viene ora selezionato come controller primario della rete. Questo controller assegna il proprio ID Home a tutti gli altri dispositivi (li include) e assegna loro anche numeri ID Nodo individuali.
Dopo l'inclusione
Figura 4 - Rete dopo l'inclusione
Dopo l'inclusione, tutti i nodi hanno lo stesso Home ID, ovvero sono connessi alla stessa rete. Ognuno di essi ha anche un Node ID univoco, che consente loro di essere identificati individualmente e di comunicare tra loro.
In questo esempio ci sono due controller. Il controller il cui ID Home è diventato l'ID Home per tutti i dispositivi, è chiamato "controller primario". Tutti gli altri controller diventano "controller secondari".
Il controller primario può includere ulteriori dispositivi, mentre il controller secondario no. Tuttavia, i controller primario e secondario funzionano allo stesso modo sotto tutti gli altri aspetti.
Figura 5 - Due
Poiché i nodi di reti diverse non possono comunicare tra loro a causa del diverso Home ID, possono coesistere e non "vedersi" nemmeno.
L'ID Home a 32 bit consente fino a 4 miliardi (2^32) diversi
I nodi possono essere rimossi da un
Meshing e routing
In una tipica rete wireless, il controller centrale ha una connessione wireless diretta con tutti gli altri nodi della rete. Ciò richiede un collegamento radio diretto. Tuttavia, in caso di disturbo, il controller non dispone di un percorso di backup per raggiungere i nodi e la comunicazione si interrompe.
Figura 6 - Rete senza routing
La rete radiofonica in figura 6 è una rete non instradata. I nodi due, tre e quattro sono all'interno del raggio d'azione radio del controller. Il nodo 5 è al di fuori del raggio d'azione radio e non può essere raggiunto dal controller.
Tuttavia,
Figura 7 -
IL
Utilizzando questo sistema di routing,
Più nodi ci sono in una rete, più la rete diventa flessibile e robusta.
Figura 8 - Distanza massima tra due nodi tramite quattro ripetitori
Costruire percorsi in un Z-Wave Rete
Ogni nodo è in grado di determinare quali nodi si trovano nel suo raggio d'azione wireless diretto. Questi nodi sono chiamati vicini. Durante l'inclusione e successivamente durante la richiesta, il nodo è in grado di informare il controller del suo elenco di vicini. Utilizzando queste informazioni, il controller è in grado di creare una tabella contenente tutte le informazioni sui possibili percorsi di comunicazione in una rete. Questa tabella di routing è accessibile all'utente e sono disponibili diverse soluzioni software, in genere chiamate strumenti di installazione, che visualizzano la tabella di routing aiutando a ottimizzare la configurazione della rete.
Figura 9 - Routing in un
Il diagramma sopra (ffigura 9) mostra un
Tabella 2 - Tabella di routing per il
Il routing per questa rete è mostrato in tabella 2 - le righe contengono i nodi sorgente e le colonne contengono i nodi destinazione. Una cella con "1" indica che i nodi sono vicini e uno "0" indica che non esiste un percorso di comunicazione diretto. La tabella inoltre mostra la connessione tra il Nodo Sorgente 1 e il Nodo di destinazione 4. La cella tra i Nodi 1 e 4 è contrassegnata con "0". Pertanto, la rete instrada il segnale tramite il Nodo 3, che si trova nel raggio d'azione diretto sia del Nodo 1 che del Nodo 4.
Figura 10 - Alternativa
Un altro esempio (ffigura 10) mostra che il Nodo 6 può comunicare con il resto della rete solo utilizzando il Nodo 5 come ripetitore. Poiché il controller non ha una connessione diretta con il Nodo 5, deve utilizzare uno dei seguenti percorsi: "1 -&gran parte; 3 -&avanti; 4 -&gran; 5 -&gran premio; 6" O "1 -&avanti; 2 -&gran; 5 -&gran parte;6”.
Un controller tenterà sempre prima di trasmettere il messaggio direttamente alla destinazione. Se ciò non è possibile, utilizzerà la propria tabella di routing per trovare la via migliore per raggiungere la destinazione. Il controller può selezionare fino a tre percorsi alternativi e tenterà di inviare il messaggio tramite questi percorsi. Solo se tutti e tre i percorsi falliscono (il controller non riceve una conferma dalla destinazione), il controller segnalerà un errore.
Tipi di nodi di rete
Gli slave sono classificati come slave "standard" o "di routing". schiavo di routing include funzionalità di routing avanzate.
La differenza tra i tre diversi tipi di nodo è la loro conoscenza della tabella di routing di rete e la loro capacità di inviare messaggi alla rete.
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| Vicinato | Itinerario | Possibili funzioni |
| Controllore | Conosce tutti i vicini | Ha accesso alla tabella di routing completa | Può comunicare con ogni dispositivo nella rete, se esiste un percorso |
| Schiavo | Conosce tutti i vicini | Non ha informazioni sulla tabella di routing | Può rispondere solo al nodo da cui ha ricevuto il messaggio. Pertanto, non può inviare messaggi indesiderati. |
| Slave di routing | Conosce tutti i vicini | Ha una conoscenza parziale della tabella di routing | Può rispondere al nodo da cui ha ricevuto il messaggio e può inviare messaggi indesiderati a un numero di nodi predefiniti per i quali ha anche un percorso |
Proprietà del
| Schiavo | Dispositivi fissi alimentati dalla rete elettrica come interruttori a parete, dimmer a parete o controller per veneziane |
| Slave di routing | Dispositivi a batteria e dispositivi mobili applicabili come ad esempio sensori con funzionamento a batteria, prese a muro per tipi di spina Schuko e Schuko, termostati e riscaldatori con funzionamento a batteria e tutte le altre applicazioni slave |
Applicazioni tipiche per gli schiavi
Sfide nelle configurazioni di rete tipiche
Durante l'inclusione, i dimmer e gli interruttori devono essere installati nella loro posizione definitiva, per garantire che venga riconosciuto e segnalato un elenco corretto dei vicini.
Questo tipo di configurazione di rete funziona bene finché il telecomando riesce a raggiungere direttamente tutti gli interruttori e i dimmer (il nodo da controllare è "nel raggio d'azione"). Se il nodo controllato non è nel raggio d'azione, l'utente potrebbe riscontrare dei ritardi, poiché il telecomando deve prima rilevare la struttura della rete prima di poter controllare il dispositivo.
Nel caso in cui un dispositivo sia stato incluso e successivamente spostato in una nuova posizione, questo specifico dispositivo potrà essere controllato dal telecomando solo se si trova nel raggio d'azione diretto. In caso contrario, la comunicazione fallirà, perché la voce nella tabella di routing per questo specifico dispositivo è errata e il telecomando non sarà in grado di eseguire una scansione di rete al momento dell'operazione.
Z-Wave Rete con un controller statico
Un'altra rete tipica è costituita da un controller statico, per lo più software per PC più
Il controller statico è il controller primario e include tutti gli altri dispositivi.
Poiché un controller statico è vincolato a una determinata posizione, l'altro
Reti con più controller
In una rete più ampia, diversi controller lavoreranno insieme. Un controller statico viene utilizzato per la configurazione e la gestione del sistema, mentre uno o più telecomandi svolgono determinate funzioni in luoghi diversi.
Se una rete ha più controller, l'utente deve determinare quale controller sarà il controller primario.
L'inclusione di un controller statico rappresenta una sfida, se i dispositivi devono essere successivamente spostati nella loro posizione definitiva. È necessario eseguire una riorganizzazione della rete.
I controller statici sono solitamente più affidabili e non si perdono facilmente. In genere offrono funzioni di backup per sostituire l'hardware in caso di gravi danni.
Rete con controller portatile come controller primario
I telecomandi sono più vulnerabili a danni e smarrimenti. Di solito non offrono una funzione di backup. Se il controller principale venisse danneggiato o smarrito, sarebbe necessario reinserire completamente l'intera rete. Tuttavia, i dispositivi possono essere reinseriti anche dopo l'installazione, il che si traduce in una rete molto più stabile, senza necessità di riorganizzazione.
La scelta del controller principale, statico o portatile, dipende più dalle preferenze personali che da una necessità tecnica.
