Begrip Z-Wave Netwerken, knooppunten & Apparaten
- Radiolaag: Definieert de manier waarop een signaal wordt uitgewisseld tussen het netwerk en de fysieke radiohardware. Dit omvat frequentie, codering, hardwaretoegang, enz.
- Netwerklaag: Definieert hoe besturingsgegevens worden uitgewisseld tussen twee apparaten of knooppunten. Dit omvat adressering, netwerkorganisatie, routering, enz.
- Applicatielaag: Definieert welke berichten door specifieke toepassingen moeten worden verwerkt om specifieke taken uit te voeren, zoals het inschakelen van een lamp of het wijzigen van de temperatuur van een verwarmingsapparaat.
De netwerklaag
De
- Media Access Layer (MAC): Bestuurt het basisgebruik van de draadloze hardware. Deze functies zijn onzichtbaar voor de eindgebruiker.
- Transportlaag: Beheert de berichtenoverdracht en zorgt voor foutloze communicatie tussen twee draadloze knooppunten. De eindgebruiker heeft geen invloed op de functies van deze laag, maar de resultaten ervan zijn wel zichtbaar.
- Routeringslaag: Beheert
Z-Wave De "Mesh"-mogelijkheden van de knooppunten maximaliseren het netwerkbereik en zorgen ervoor dat berichten hun bestemmingsknooppunt bereiken. Deze laag gebruikt extra knooppunten om het bericht opnieuw te verzenden als de bestemming zich buiten het "directe" bereik van het verzendende knooppunt bevindt.
De Media Access (MAC) en transportlagen uitgelegd
Net als bij het versturen van een sms-bericht, kun je niet zien hoe de informatie van jouw telefoon naar die van de ontvanger wordt overgebracht. Je gaat ervan uit dat het verzonden is en door de ontvanger zal worden ontvangen en gelezen. Draadloze domoticatechnologieën gebruiken dezelfde principes om communicatie tussen zender- en ontvangerknooppunten mogelijk te maken.
Soms kan het gebeuren dat een bericht verloren gaat.
In het geval van een mobiele telefoon kan het te wijten zijn aan slechte ontvangst. In het geval van een domoticanetwerk kan het te wijten zijn aan interferentie of een te grote afstand tussen de ontvanger en de zender. In een eenvoudig netwerk krijgt de zender geen terugkoppeling of het bericht is ontvangen en of de opdracht correct is uitgevoerd. Dit kan stabiliteitsproblemen veroorzaken, tenzij de installatie correct is gepland en getest.
Figuur 2 - communicatie met en zonder bevestiging
De retourbon heet Erkennen (ACK). A
Het gebruik van knooppunten voor succesvolle communicatie
Een netwerk bestaat uit minimaal twee knooppunten. Om met elkaar te kunnen communiceren, moeten de knooppunten toegang hebben tot een gemeenschappelijk medium of "iets gemeenschappelijks" hebben.
In de meeste gevallen is dit een fysiek communicatiemedium, zoals een kabel.Het communicatiemedium voor radio (draadloos) is de lucht, die ook door allerlei verschillende technologieën wordt gebruikt - televisie,
Elk knooppunt in het netwerk moet bovendien een unieke identificatie hebben, zodat het onderscheiden kan worden van andere knooppunten in hetzelfde netwerk.
De
- De Thuis-ID is de gemeenschappelijke identificatie van alle knooppunten die tot één logische eenheid behoren
Z-Wave netwerk. Het heeft een lengte van 4 bytes = 32 bits. - De Knooppunt-ID is het adres van een enkel knooppunt in het netwerk. De knooppunt-ID heeft een lengte van 1 byte = 8 bits.
Nodes met verschillende Home ID's kunnen niet met elkaar communiceren, maar ze kunnen wel een vergelijkbare Node ID hebben. Dit komt doordat de twee netwerken van elkaar geïsoleerd zijn.
Op één netwerk (één Home ID) kunnen twee nodes geen identieke Node ID hebben. Dit betekent dat elke node afzonderlijk kan worden geadresseerd, waardoor u volledige controle hebt over uw eigen domoticasysteem.
Apparaten
- Controllers - apparaten die andere apparaten besturen
Z-Wave apparaten - Slaven - apparaten die door anderen worden aangestuurd
Z-Wave apparaten.
Controllers zijn standaard geprogrammeerd met een Home ID; deze kan niet door de gebruiker worden gewijzigd. Slaves hebben geen voorgeprogrammeerde Home ID, omdat ze de Home ID gebruiken die door het netwerk aan hen is toegewezen.
De primaire controller voegt andere nodes toe aan het netwerk door ze een eigen Home ID toe te wijzen. Als een node de Home ID van de primaire controller accepteert, wordt deze node onderdeel van het netwerk. De primaire controller wijst ook een individuele Node ID toe aan elk nieuw apparaat dat aan het netwerk wordt toegevoegd. Dit proces staat bekend als Inclusie.
|
| Definitie | In de Controller | In de Slaaf |
| Thuis-ID | De Home ID is de algemene identificatie van een | De Home ID is al ingesteld als fabrieksstandaard | Geen Home ID bij fabrieksinstellingen |
| Knooppunt-ID | De Node ID is de individuele identificatie (adres) van een knooppunt binnen een gemeenschappelijk netwerk | Controller heeft zijn eigen Node ID vooraf gedefinieerd (meestal 0x01) | Toegewezen door de primaire controller |
Tabel 1 - Home ID- en Node ID-vergelijking
Voorbeeld
Dit netwerk (figuur 3) heeft twee controllers met een standaard Home ID en twee andere slave-apparaten waaraan geen Home ID is toegewezen.
Vóór opname
Figuur 3 -
Afhankelijk van welke controllers worden gebruikt om de
Beide controllers hebben dezelfde Node ID #0x01 en op dit moment hebben de slave-apparaten nog geen Node ID toegewezen gekregen. In theorie toont deze afbeelding twee netwerken met elk één node.
Omdat geen van de knooppunten een gemeenschappelijke Home-ID heeft, kan er geen communicatie plaatsvinden.
Eén van de twee controllers is nu geselecteerd als primaire controller van het netwerk. Deze controller wijst zijn Home ID toe aan alle andere apparaten (inclusief deze) en kent hen ook individuele Node ID-nummers toe.
Na inclusie
Figuur 4 - Netwerk na inclusie
Na succesvolle integratie hebben alle nodes dezelfde Home ID: ze zijn verbonden met hetzelfde netwerk. Ze hebben ook elk een unieke Node ID, waardoor ze individueel geïdentificeerd kunnen worden en met elkaar kunnen communiceren.
In dit voorbeeld zijn er twee controllers. De controller waarvan de Home ID de Home ID voor alle apparaten is geworden, wordt de 'primaire controller' genoemd. Alle andere controllers worden 'secundaire controllers'.
De primaire controller kan extra apparaten bevatten, terwijl de secundaire controller dat niet kan. De primaire en secundaire controllers werken echter in alle andere opzichten hetzelfde.
Figuur 5 - Twee
Omdat de knooppunten van verschillende netwerken niet met elkaar kunnen communiceren vanwege de verschillende Home ID, kunnen ze naast elkaar bestaan en ‘zien’ ze elkaar niet eens.
De 32-bits Home ID staat maximaal 4 miljard (2^32) verschillende
Knooppunten kunnen uit een
Meshing en routing
In een typisch draadloos netwerk heeft de centrale controller een directe draadloze verbinding met alle andere netwerkknooppunten. Hiervoor is een directe radioverbinding vereist. Bij een storing heeft de controller echter geen alternatieve route om de knooppunten te bereiken en wordt de communicatie verbroken.
Figuur 6 - Netwerk zonder routing
Het radionetwerk in figuur 6 is een niet-gerouteerd netwerk. Node 2, 3 en 4 bevinden zich binnen het radiobereik van de controller. Node 5 bevindt zich buiten het radiobereik en kan niet worden bereikt door de controller.
Echter,
Figuur 7 -
De
Met behulp van dit routeringssysteem,
Hoe meer knooppunten er in een netwerk zitten, hoe flexibeler en robuuster het netwerk wordt.
Figuur 8 - Maximale afstand tussen twee knooppunten via vier repeaters
Routes bouwen in een Z-Wave Netwerk
Elk knooppunt kan bepalen welke knooppunten zich binnen zijn directe draadloze bereik bevinden. Deze knooppunten worden buren genoemd. Tijdens de integratie en later tijdens de aanvraag kan het knooppunt de controller informeren over zijn lijst met buren. Met deze informatie kan de controller een tabel samenstellen met alle informatie over mogelijke communicatieroutes in een netwerk. Deze routeringstabel is toegankelijk voor de gebruiker en er zijn verschillende softwareoplossingen, meestal installatieprogramma's genoemd, die de routeringstabel visualiseren en u helpen de netwerkconfiguratie te optimaliseren.
Figuur 9 - Routering in een
Het bovenstaande diagram (ffiguur 9) toont een
Tabel 2 - Routeringstabel voor de
De routering voor dit netwerk wordt weergegeven in tabel 2 - de rijen bevatten de bronknooppunten en de kolommen de bestemmingsknooppunten. Een cel met "1" geeft aan dat de knooppunten buren zijn en een "0" geeft aan dat er geen direct communicatiepad is. De tabel bevat ook Geeft de verbinding weer tussen bronknooppunt 1 en bestemmingsknooppunt 4. De cel tussen knooppunt 1 en 4 is gemarkeerd met "0". Het netwerk routeert het signaal daarom via knooppunt 3, dat zich in direct bereik van zowel knooppunt 1 als knooppunt 4 bevindt.
Figuur 10 - Alternatief
Een ander voorbeeld (ffiguur 10) geeft aan dat Node 6 alleen met de rest van het netwerk kan communiceren via Node 5 als repeater. Omdat de controller geen directe verbinding met Node 5 heeft, moet de controller een van de volgende routes gebruiken:1 -> 3 -> 4 -> 5 -> 6" of "1 -> 2 -> 5 ->6".
Een controller probeert altijd eerst zijn bericht rechtstreeks naar de bestemming te sturen. Als dit niet mogelijk is, gebruikt hij zijn routeringstabel om de beste route naar de bestemming te vinden. De controller kan maximaal drie alternatieve routes selecteren en probeert het bericht via deze routes te verzenden. Alleen als alle drie de routes mislukken (de controller ontvangt geen bevestiging van de bestemming), meldt de controller een fout.
Typen netwerkknooppunten
Slaven worden gecategoriseerd als 'standaard'- of 'routing'-slaven. routeringsslaaf omvat geavanceerde routeringsmogelijkheden.
Het verschil tussen de drie verschillende knooppunttypen is hun kennis van de netwerkrouteringstabel en hun vermogen om berichten naar het netwerk te sturen.
|
| Buren | Route | Mogelijke functies |
| Controller | Kent alle buren | Heeft toegang tot de volledige routeringstabel | Kan communiceren met elk apparaat in het netwerk, als er een route bestaat |
| Slaaf | Kent alle buren | Heeft geen informatie over de routeringstabel | Kan alleen reageren op het knooppunt waarvan het het bericht heeft ontvangen. Kan daarom geen ongevraagde berichten verzenden. |
| Routeringsslave | Kent alle buren | Heeft gedeeltelijke kennis van de routeringstabel | Kan antwoorden op het knooppunt waarvan hij het bericht heeft ontvangen en kan ongevraagde berichten sturen naar een aantal vooraf gedefinieerde knooppunten waar hij ook een route voor heeft |
Eigenschappen van de
| Slaaf | Vast geïnstalleerde apparaten op netstroom, zoals wandschakelaars, wanddimmers of jaloezie-controllers |
| Routeringsslave | Op batterijen werkende apparaten en mobiele toepasbare apparaten zoals bijvoorbeeld sensoren met batterijvoeding, wandcontactdozen voor Schuko- en stekkertypen, thermostaten en verwarmingselementen met batterijvoeding en alle andere slave-toepassingen |
Typische toepassingen voor slaven
Uitdagingen bij typische netwerkconfiguraties
Bij de inpassing dienen de dimmers en schakelaars op de definitieve locatie te worden geïnstalleerd, zodat een correcte lijst met buren wordt herkend en gerapporteerd.
Dit type netwerkconfiguratie werkt goed zolang de afstandsbediening alle schakelaars en dimmers direct kan bereiken (het te bedienen knooppunt is "binnen bereik"). Als het te bedienen knooppunt zich niet binnen bereik bevindt, kan de gebruiker vertragingen ervaren, omdat de afstandsbediening eerst de netwerkstructuur moet detecteren voordat het apparaat kan worden bediend.
Als een apparaat is toegevoegd en vervolgens naar een nieuwe locatie is verplaatst, kan dit apparaat alleen met de afstandsbediening worden bediend als het zich in de directe nabijheid bevindt. Anders mislukt de communicatie, omdat de routingtabel voor dit apparaat onjuist is en de afstandsbediening op het moment van gebruik geen netwerkscan kan uitvoeren.
Z-Wave Netwerk met één statische controller
Een ander typisch netwerk bestaat uit een statische controller - meestal pc-software plus
De statische controller is de primaire controller en omvat alle andere apparaten.
Omdat een statische controller aan een bepaalde locatie gebonden is,
Netwerken met meerdere controllers
In een groter netwerk werken meerdere controllers samen. Een statische controller wordt gebruikt voor de configuratie en het beheer van het systeem en een of meerdere afstandsbedieningen voeren bepaalde functies op verschillende plaatsen uit.
Als een netwerk meerdere controllers heeft, moet de gebruiker bepalen welke van de controllers de primaire controller is.
Het toevoegen van een statische controller is een uitdaging als de apparaten daarna naar hun definitieve locatie moeten worden verplaatst. Hiervoor is een netwerkreorganisatie nodig.
Statische controllers zijn doorgaans betrouwbaarder en raken niet snel kwijt. Ze bieden doorgaans een back-upfunctie om de hardware te vervangen in geval van ernstige schade.
Netwerk met draagbare controller als primaire controller
Afstandsbedieningen zijn kwetsbaarder voor beschadiging en verlies. Afstandsbedieningen bieden doorgaans geen back-upfunctie. Als de primaire controller beschadigd of verloren is, moet het hele netwerk opnieuw worden toegevoegd. Apparaten kunnen echter wel worden toegevoegd nadat ze zijn geïnstalleerd, wat resulteert in een veel stabieler netwerk en geen noodzaak tot netwerkreorganisatie.
De keuze van de primaire controller - statisch of draagbaar - hangt meer af van uw persoonlijke voorkeur dan van een technische noodzaak.
