Qu'est-ce que l'onde Z ? Un guide complet en 2023 (2024)

Z-wave, un protocole de communication sans fil développé par Zensys Inc. en 1999, est devenu l'une des principales technologies sans fil pour la communication d'appareils électroniques tels que les lumières, les ventilateurs, les unités de chauffa*ge et de refroidissem*nt, etc. Il trouve de nombreuses applications dans les réseaux domestiques intelligents. , par exemple, en utilisant Passerelle Z-wave pour établir un réseau Z-wave et contrôler les appareils Z-wave sans fil à la maison.

Avec une mise en réseau et une installation de périphérique appropriées, z-wave convertit la maison traditionnelle en une maison intelligente. Il fournit un protocole longue portée à faible consommation pour commander et contrôler la maison intelligente sans fil. La technologie Z-Wave conquiert le marché avec succès depuis 20 ans car elle offre une portée étendue, une faible puissance et les meilleures mesures de sécurité.

La taille du marché Z-wave

Les produits Z-wave sont disponibles sur le marché depuis environ 20 ans. De nombreuses marques renommées fabriquent et vendent des appareils et des solutions z-wave. Les responsables affirment que plus de 100 millions de produits sont déjà vendus dans le monde.

D’après Lien de rapport, La taille du marché mondial des produits Z-Wave devrait croître à un TCAC de 12.83 % pour atteindre 18,144.18 2027 millions USD d'ici 8,791.75, contre 2021 XNUMX millions USD en XNUMX. Par conséquent, en tant que nouveau consommateur, vous n'avez pas à vous soucier de la fiabilité. de la technologie Z-wave.

Comment fonctionne Z-Wave ?

Z-wave fonctionne sur le principe de Réseau maillé Z-wave topologie qui utilise une communication bidirectionnelle entre plusieurs appareils. Est-ce un peu plus complexe? Disons-le avec des mots plus faciles.

La méthodologie de travail de base z-wave consiste à connecter tous les appareils domestiques intelligents, en fournissant plusieurs canaux et itinéraires de communication entre chaque appareil. Tous les appareils sont connectés à un dispositif central intelligent appelé Moyeu Z-wave ou contrôleur de passerelle. Ou en d'autres termes, l'intelligent Pont Wi-Fi Z-Wave passerelle peut connecter votre réseau d'appareils ZigBee à Internet. La topologie du réseau maillé ZigBee est la principale différence entre la méthodologie de maison intelligente traditionnelle et le concept de maison intelligente z-wave, où dans le réseau traditionnel, chaque appareil de maison intelligente est directement connecté à Internet.

Le réseau Z-Wave est un Internet des objets (IoT) dans lequel vous pouvez contrôler vos produits de maison intelligente via votre smartphone via le Module Z-wave. Lorsque l'utilisateur transmet une commande depuis une application smartphone pour contrôler un appareil, disons pour allumer l'ampoule ou ouvrir la serrure de la porte, le Concentrateur de passerelle Z-Wave reçoit cette commande et l'achemine vers le climatiseur qui s'allume en réponse à cette commande. La hiérarchie du réseau Z-wave est illustrée à la figure 1.

Qu'est-ce que le hub Z-wave

A Hub intelligent Z-wave La passerelle offre la fonctionnalité Z-Wave et sert de hub central pour votre réseau domestique, vous permettant de gérer, d'automatiser, de planifier et de recevoir à distance des données de votre maison intelligente. Les appareils intelligents connectés peuvent communiquer entre eux et avec les utilisateurs via le hub Z-wave de la maison intelligente. Chaque appareil est appelé nœud et un ensemble de plusieurs nœuds connectés à un seul contrôleur domestique Z-wave est appelé réseau Z-wave.

Vous pouvez déployer divers réseaux z-wave dans votre maison, où chaque réseau sera associé à son ID de réseau unique et chaque appareil suivant a son ID de nœud. Cette fonctionnalité vous facilite non seulement la séparation des différentes sections de votre bâtiment, mais empêche également l'intervention d'une maison intelligente z-wave avec une autre.

Versions Z-wave

Série Z-Wave 800

En explorant les détails de z-wave, vous pouvez rencontrer plusieurs types différents de z-wave. Ils travaillent sur des méthodologies similaires mais offrent des fonctionnalités distinctes. Une brève introduction est donnée ci-dessous.

La série Z-Wave 800 est la dernière version de ce protocole sans fil, les deux précédentes étant Z-Wave 500 et Z-Wave 700. Ce protocole de communication maillée IoT sans fil a été publié en 2021 pour développer des expériences de maison intelligente exceptionnelles.

Voici une comparaison rapide des différences entre le Z-Wave 500, le Z-Wave 700 et le Z-Wave 800.

Les séries Z-Wave 500, 700 et 800 représentent des améliorations progressives de la technologie de la maison intelligente, chacune améliorant son prédécesseur en termes d'autonomie, d'efficacité énergétique et de sécurité. La série Z-Wave 500, bien qu'elle soit encore largement utilisée, offre une connectivité de base avec une consommation d'énergie modérée. La série 700 va encore plus loin en offrant une plus grande distance de transmission.

Recommander: Appareils Z-Wave série 800: solution IoT sans fil sub-GHz sécurisée et à très faible consommation pour les maisons intelligentes

Z-Wave longue portée

Les modules de la série Z-Wave 700 sont conçus pour répondre aux besoins accrus de plus de capteurs et d'appareils fonctionnant sur batterie qui nécessitent une longue portée. Z-Wave LR est livré avec une gamme de connectivité améliorée qui étend ses applications au-delà des limites de la maison, ce qui entraîne l'adoption de Z-Wave dans les marchés verticaux commerciaux. Certaines des caractéristiques notables de z-wave LR sont fournies ci-dessous.

• Une distance de transmission de 1 km (1.6 mile) en ligne directe a été atteinte en utilisant une puissance de sortie de +14 dBm.
• Évolutivité accrue jusqu'à 4000 nœuds sur un seul réseau domestique intelligent.
• Le contrôle dynamique de la puissance a optimisé la durée de vie de la batterie jusqu'à 10 ans sur une seule pile bouton.
• Il utilise la topologie de réseau en étoile au lieu de la topologie maillée traditionnelle.

Démarrage intelligent Z-Wave

Il permet aux vendeurs de préconfigurer à la fois l'appareil et le réseau avant de le remettre au consommateur, ce qui permet une installation sans effort et reproductible d'un appareil z-wave intelligent pour votre réseau z-wave. Les autres fonctionnalités clés incluent.

• Configuration uniforme pour toutes les marques, applications et types d'appareils
• Erreurs d'installation minimales
• Assistance facile même avec un contrôle backend à distance

Z-Wave Plus

Il s'agit simplement d'une version avancée de Z-Wave avec la nouvelle puce de la série 500. Il utilise l'avantage de la plate-forme matérielle Gen5 Z-Wave.

Les produits Gen-5 offrent des fonctionnalités attrayantes qui améliorent votre expérience de vie intelligente ainsi qu'un processus d'installation rapide. Vos nouveaux produits pour la maison intelligente z-wave plus sont dotés d'une longue durée de vie de la batterie, d'un fonctionnement rapide, d'une portée sans fil accrue et d'une meilleure immunité au bruit. Ces produits sont également hautement compatibles et plus sécurisés. Certains des principaux avantages de z-wave plus par rapport à z-wave sont énumérés ci-dessous.

• Jusqu'à 50 % d'autonomie prolongée de la batterie.
• Portée améliorée d'environ 200 pieds plus loin avec Z-Wave Plus.
• Connexion automatique au réseau pour un processus d'installation rapide.
• Bande passante améliorée avec près de 250 % de données en plus.
• Diagnostics automatiques pour résoudre les erreurs et les problèmes.
• Plus de canaux qui augmentent la bande passante
• Amélioration de la connectivité des appareils.

Avantages de l'utilisation du protocole Z-wave

• Compatibilité élevée – Chaque appareil Z-wave, quel que soit son type, sa version ou sa marque, est compatible avec l'autre appareil.
• Faible consommation d'énergie – Les appareils Z-wave transmettent des données uniquement lorsque cela est nécessaire et restent en mode veille dans le cas contraire. Par conséquent, ils peuvent fonctionner jusqu'à 10 ans sans remplacement de batterie.
• Faible interférence – La plupart du temps, vous disposez déjà d'appareils de communication fonctionnant à 2.4 GHz. Si vous installez des appareils domestiques intelligents basés sur le Wi-Fi, ils interféreront avec d'autres appareils de communication. Z-wave a un avantage supplémentaire en ce sens qu'ils fonctionnent sur une fréquence plus basse et n'interfèrent pas avec les appareils de communication Wi-Fi et Bluetooth. De plus, la basse fréquence est également moins vulnérable aux autres dispositifs environnementaux.
• Évolutivité - Bien que Z-wave fonctionne pour une portée suffisante pour les maisons domestiques. Néanmoins, si vous avez besoin d'étendre la portée, le dispositif Z-wave peut également servir de répéteur ou de dispositif intermédiaire. Vous pouvez augmenter à la fois la portée et le nombre. d'appareils dans un réseau Z-wave.

Qu'est-ce que la technologie Z-wave

Cette section vous fournira des informations détaillées sur les aspects techniques de la technologie z-wave.

Fréquence d'onde Z

La fréquence de fonctionnement de Z-Wave varie de 800 à 930 MHz selon la région d'exploitation. Il s'agit d'une plage de basses fréquences par rapport aux appareils domestiques intelligents de 2.4 GHz, ce qui est l'une des principales raisons des faibles interférences.

Avant d'acheter un appareil z-wave, assurez-vous qu'il est compatible avec la gamme de fréquences de votre région. Les appareils Z-wave aux États-Unis utilisent 908.40, 908.42 et 916 MHz. Au Royaume-Uni et en Europe, le protocole z-wave fonctionne sur 868.40, 868.42 et 869.85 MHz.

Gamme d'ondes Z

La portée de communication du réseau z-wave est de 100 mètres ou 328 pieds sans interférence majeure. Lors d'un déploiement en intérieur, les murs et autres objets peuvent réduire la force du signal. Par conséquent, la distance maximale recommandée entre deux nœuds z-wave est de 30 pieds pour une efficacité maximale.

Vous pouvez connecter 232 appareils intelligents dans un réseau z-wave. Bien que ce nombre soit encore suffisant si vous souhaitez connecter plus de nœuds, vous pouvez étendre le réseau à l'aide de concentrateurs z-wave. Le répéteur Z-wave peut également être déployé pour étendre la portée et la capacité du réseau. Les appareils Z-wave peuvent sauter jusqu'à 600 pieds et vous pouvez relier les appareils ensemble pour obtenir des portées plus longues.

Réseau Z-wave

Le réseau Z-Wave pour les maisons intelligentes se compose de trois couches. Comme le montre la figure 2, ces couches fonctionnent collectivement pour former un réseau rapide et fiable qui prend en charge la communication de plusieurs nœuds d'appareils domestiques intelligents simultanément.

Couche radio du réseau Z-wave

Identifie la méthodologie de transmission du signal entre le réseau et le matériel physique. L'accès matériel, la fréquence et l'encodage sont les composants clés de cette couche.

Couche réseau du réseau Z-wave

Il est responsable du transfert des données de contrôle entre deux appareils ou nœuds. Ici, vous organiserez le réseau avec l'adressage, les commutateurs, le routage, etc.

Couche d'application du réseau Z-wave

Cette couche contient les appareils de l'utilisateur final et définit les messages qui doivent être traités par des appareils particuliers pour effectuer des tâches particulières telles que l'allumage d'une unité de chauffa*ge ou de refroidissem*nt, l'allumage de la lumière ou le réglage de la température du thermostat.

Sécurité Z-Wave

Vous avez dû vous soucier de l'intégrité de la technologie que vous allez déployer dans votre espace personnel. Cela signifie que le destinataire veut être sûr que le message reçu a été transmis par un nœud de dispositif sécurisé via un réseau sécurisé. De plus, le message n'a pas été modifié au cours de son parcours de l'extrémité source à l'extrémité réceptrice. Les messages envoyés par des émetteurs radio en dehors du réseau seront reconnus comme des faux.

Z-wave sécurité 2 (S2)

Depuis qu'une croissance continue des produits z-wave sur le marché a été observée, l'accent a été mis sur la sécurité de ces produits. Par conséquent, la sécurité Z-wave 2 (S2) a été lancée. Ce protocole est un cadre de sécurité exclusivement créé pour les développeurs IoT. Avec ce cadre, vous pouvez configurer la protection de vos appareils avec des codes PIN ou des codes QR pour plus de commodité et de sécurité.

Curve25519

Le protocole S2 est basé sur un nouvel algorithme intelligent connu sous le nom de Curve25519 au lieu de la sécurité de chiffrement AES 128 bits typique. Il offre également une protection contre les accès illégaux par des portes dérobées. La couche de sécurité Z-Wave offre la fiabilité des messages, la confidentialité et l'originalité des données. Les messages sont cryptés et seuls les appareils intelligents sécurisés peuvent lire le contenu des messages sur le réseau.

Consommation d'énergie de l'onde Z

Les appareils intelligents fonctionnant sur un réseau Z-wave consomment très moins d'énergie que les nœuds intelligents basés sur l'IoT. Les appareils Z-wave consomment une énergie négligeable lorsqu'ils sont en mode veille, c'est-à-dire environ 10,000 23 fois moins qu'en mode transmission. Lors de la transmission des données, chaque appareil de votre réseau domotique consommera environ 2.2mA pour une alimentation standard 3.6V – XNUMX.

Par conséquent, pour améliorer la durée de vie de la batterie, votre réseau z-wave doit être suffisamment intelligent pour communiquer avec les nœuds de l'appareil uniquement lorsque cela est nécessaire. Avec une utilisation standard et un mécanisme veille-veille intelligent, vous n'aurez pas besoin de changer la pile bouton de votre appareil Z-Wave de la série 700 pendant 10 ans.

Dispositifs Z-wave pour construire un réseau Z-wave

Si vous souhaitez déployer un réseau Z-wave, vous devez disposer d'un réseau sans fil hiérarchique comprenant différents types d'appareils Z-Wave.

Contrôleur de passerelle Z-wave

Comme son nom l’indique, Contrôleur de passerelle Z-wave sont l'unité centrale de contrôle du réseau. Il contrôle tous les autres appareils Z-Wave. Les dispositifs de contrôle sont programmés en tant qu'identifiant domestique unique et non modifiable par l'utilisateur final.

Un exemple est le Passerelle informatique de périphérie DSGW-210 RK3328.

• Processeur: RK3328 Cortex A53 quadricœur;
• Système d'exploitation: Debian 11, Ubuntu 20.04, Android 11, Yotco 4.0 en option;
• RAM : 1 Go/2 Go en option ;
• eMMC : 8 Go/16 Go/32 Go en option;
• Prend en charge 1 * carte TF, jusqu'à 128 Go;
• Prise en charge Bluetooth 5.2, Zigbee 3.0, Z-Wave; 4G LTE CatM1, Cat1, Cat4; Wi-Fi 2.4 GHz/5 GHz; Ethernet;
• Batterie de secours au lithium (5,000 XNUMX mAh) en option;

Cette passerelle prend en charge jusqu'à 40 sous-appareils et vous pouvez personnaliser les fonctionnalités matérielles telles que l'EMMC, la RAM, le processeur et la mémoire flash en fonction de la solution de maison intelligente spécifique que vous souhaitez créer pour vos clients.

La personnalisation ne s'arrête pas là. Dusun les passerelles sont entièrement programmables jusqu'au firmware (via UART). Vous avez la possibilité d'utiliser des logiciels domotiques prêts à l'emploi ou sur mesure, y compris pour les applications de passerelle qui assurent le contrôle local et automatisent certaines fonctions (edge ​​computing).

Si vous avez besoin d'une passerelle Z-Wave 800 plus personnalisée, nous fournissons des services OEM et ODM pour répondre à vos besoins. Ces services couvrent toutes les demandes complexes, et le Service ODM en particulier, élimine les aspects techniques du matériel de votre côté en nous laissant gérer toutes les étapes de production, du concept à la commercialisation, y compris la conception du produit.

Esclave Z-wave

Les appareils esclaves sont ceux qui sont contrôlés par des contrôleurs. Les appareils esclaves n'ont pas d'identifiant domestique préprogrammé, mais à la place, ils prennent l'identifiant domestique qui leur est attribué par le contrôleur de réseau Z-Wave.

Esclave de routage Z-wave:

Cet appareil esclave Z-Wave peut stocker les informations de ses voisins et a une connaissance limitée de la table de routage. C'est un appareil bidirectionnel et peut répondre au même nœud à partir duquel il a reçu le message. Après réception du message, il peut également le transmettre à plusieurs équipements esclaves prédéfinis auxquels il est déjà connecté par routage dans le réseau.

Liste des appareils Z-wave

Pour un coût minime, vous pouvez transformer l'ordinaire en intelligent avec certains des éléments de base Appareils Z-wave énumérés ci-dessous.

• Passerelle Z-wave Ponts - Smart Home Hub, passerelle de routeur, série Z-wave Pi
• Capteur – Mouvement, Fuite d'eau, Fumée, Gaz, Monoxyde de carbone, CO₂, Qualité de l'AIR, Température, Humidité, Pression, Consommation d'énergie, etc.
• Actionneurs/contrôleurs - Prise d'alimentation, interrupteurs muraux tactiles, serrures intelligentes, contrôleur de vanne, relais, stores, rideaux, moteurs, etc.

En utilisant les produits énumérés ci-dessus, vous pouvez concevoir de nombreuses solutions et applications. Pour votre commodité, j'ai énuméré quelques cas d'utilisation ci-dessous.

• Automatisation de la maison
• Smart Security
• Alarme incendie, fumée et gaz
• Gestion de l'énergie et de l'eau

Installation de l'appareil Z-wave

Nous avons eu de nombreux détails concernant Z-wave avant cette section, il est temps d'aller intelligemment avec la technologie z-wave. Ici, je vais suggérer quelques-uns des produits prometteurs.

Produits Z-wave

Si nous catégorisons largement les produits Z-wave, nous proposons les trois types suivants.

• Hub central
• Capteurs de nœud
• Actionneurs/Contrôleurs

Une centrale hub intelligent Z-wave est nécessaire pour installer le réseau maillé z-wave, alors que le nombre des deux autres produits est facultatif. Vous pouvez en ajouter autant que vous le souhaitez.

Fournisseurs de modules Z-wave

De nombreux fournisseurs sourient actuellement les modules z-wave. J'ai fait toutes les recherches et j'ai compilé une courte liste de fournisseurs fiables pour vous.

Silicon Labs

Après l'acquisition de l'activité Z-Wave de Sigma Designs, laboratoires de silicium est l'un des principaux concurrents dans ce domaine. Ils offrent des solutions Z-Wave sub-GHz avec une sécurité de pointe S2+ Secure Vault™, un provisionnement Smart Start, une autonomie de batterie allant jusqu'à 10 ans, une couverture complète de la maison et de la cour, une interopérabilité au niveau du produit client, une rétrocompatibilité et prise en charge à la fois du maillage Z-Wave et de la longue portée.

Vesternet

Ayant une empreinte mondiale depuis plus de 15 ans sur le marché de l'IoT intelligent, Vesternet prétend être un spécialiste de la z-wave. Vous pouvez parcourir leur collection intelligente pour votre prochaine maison intelligente.

Processus de mise en œuvre

Si vous avez les connaissances techniques nécessaires, l'installation de Z-wave sera facile pour vous. Voici un exemple de développement d'un Application Z-Wave communiquer avec les appareils Z-Wave.

Z-wave contre Zigbee

Il existe de nombreuses technologies différentes disponibles sur le marché pour automatiser vos appareils électroménagers. Ici, nous comparerons Z-wave avec Zigbee, qui est le concurrent le plus proche de Z-Wave qui fonctionne sur une topologie similaire. Pour une image claire, j'ai résumé les différences notables dans le tableau suivant.

En outre, certaines différences minimes incluent la consommation d'énergie et le prix. Zigbee a un léger avantage sur z-wave dans ces paramètres. Dans l'ensemble, Z-wave est un choix plus approprié pour les applications domestiques.

Qu'est-ce qui rend Z-wave Excel ZigBee?

• Installation et mise à niveau faciles du réseau.
• Moins de consommation d'énergie et longue durée de vie de la batterie.
• Le contrôle sans fil des appareils ajoute plus de confort et de commodité.
• Les appareils intelligents Z-wave sont interopérables, ce qui signifie que vous n'êtes pas obligé d'acheter des appareils auprès d'un seul fabricant. Tout dispositif d'exploitation sans fil z-wave est compatible avec vos réseaux IoT intelligents.
• Il s'agit d'un réseau fiable et sécurisé car il est livré avec la norme de cryptage AES128 avec une couche supplémentaire de fonctionnalité de sécurité (S2).

Inconvénients et limites de l'onde Z

• Un nombre limité de sauts nécessite plus d'appareils qui agissent comme un répéteur pour améliorer la portée, ce qui augmente le coût du système.
• Fonctionne sur une fréquence inférieure qui réduit sa vitesse de fonctionnement et son taux de transmission de données.

Faits marquants

Voici les principaux points à retenir de la technologie Z-Wave.

1. Il fonctionne dans une plage de fréquences inférieure à Zigbee, Wi-Fi ou Bluetooth, c'est pourquoi c'est une solution parfaite pour les applications d'automatisation.
2. Il ne prend en charge que quatre sauts par transmission, c'est pourquoi il est préférable de le déployer pour un nombre inférieur de nœuds.
3. Il offre une plus grande portée opérationnelle, moins d'interférences et une plus grande autonomie de la batterie.
4. Il dispose d'un large éventail de fournisseurs de modules, d'appareils et d'applications.
5. Il s'agit d'une technologie fiable bénéficiant de 20 ans d'empreinte et d'assistance mondiales.
6. Il est livré avec des fonctionnalités de sécurité de pointe qui garantissent la tranquillité d'esprit tout en le déployant dans votre espace personnel.

C'est le guide complet Dusun IoT a écrit sur Z-Wave, et si vous avez trouvé cet article utile, c'est le moment de le partager!

les références:

https://en.wikipedia.org/wiki/Z-Wave