پروتکل Z-Wave چیست

پروتکل Z-Wave چیست

پروتکل Z-Wave چیست

تنظیمات شبکه، توپولوژی و انتقال اطلاعات 

پروتکل Z-Wave یک پروتکل ارتباطی بیسیم (Wireless) می باشد که در ابتدا برای اتوماسیون خانگی بوجود آمد. این پروتکل از شبکه مش (Mesh) با امواج رادیویی کم مصرف (استفاده از انرژی پایین در زمان ارتباط) برای ارتباط بین دستگاه های هوشمند با یکدیگر و با کنترلر مرکزی استفاده می کند. این دستگاه های هوشمند می توانند یک روشنایی هوشمند، سیستم سرمایش و یا گرمایش، تهویه مطبوع، قفل درب و یا پنجره و انواع سنسورها و ماژول های هوشمند باشد.

همانند سایر پروتکل های خانه هوشمند که در بازار اتوماسیون خانگی وجود دارند، پروتکل Z-Wave را می توان از طریق گوشی هوشمند، تبلت، ساعت هوشمند، لپ تاپ و یا کامپیوترهای شخصی (PC) کنترل و مدیریت نمود. پروتکل Z-Wave توانسته است محبوبیت روز افزونی در اتوماسیون خانگی و یا همان خانه هوشمند را کسب کند. بطوری که تنوع محصولات هوشمند با این پروتکل از 1700 محصول در سال 2016 به 2600 محصول در سال 2019 رسیده است.

پروتکل Z-Wave از توپولوژی مش (Mesh) که یکی از معماری های شبکه های کامپیوتری است، برای انتقال اطلاعات و ارتباط دستگاه ها با یکدیگر استفاده می کند. در شبکه های بیسیم (Wireless) توپولوژی به دو دسته Infrastructure و Ad Hoc تقسیم می شود.

در Infrastructure یک دستگاه مرکزی به نام Access Point وجود دارد که به عنوان نقطه اتصال بین دستگاه ها فعالیت می کند. به عنوان مثال اگر دستگاه A بخواهد با دستگاه B در یک شبکه ارتباط برقرار کند، می بایست پیام خود را فقط از طریق Access Point به دستگاه B برساند. اگر دستگاه B در دید و محدوده Access Point قرار داشته باشد، پیام دستگاه A به او می رسد و اگر در محدوده و یا دید Access Point نباشد، پیام دستگاه A را دریافت نمی کند.

یک مثال ساده که امروزه اکثر ما با آن روبرو هستیم مودم ADSL است. گوشی هوشمند شما تا زمانی به مودم اینترنت متصل است که در محدوده و دید مودم قرار داشته باشد.

در شبکه های Ad Hoc هر دستگاه بجز اینکه یک دریافت کننده پیام هست، می تواند یک منتقل کننده پیام و یا اطلاعات نیز باشد. به مثال بالا باز می گردیم. همانطور که گفتیم گوشی هوشمند ما تا زمانی می تواند به مودم ADSL متصل باشد که در محدوده آنتن دهی آن قرار داشته باشد. برای اینکه بتوانیم این فاصله (محدوده) را بیشتر کنیم می بایست از یک دستگاه تکرار کننده امواج (Repeater) استفاده کنیم. دستگاه Repeater سیگنال را دریافت، تقویت و مجددا ارسال می کند. در شبکه های Ad Hoc نیز منوال کار به همین صورت می باشد. دستگاه های درون شبکه سیگنال های موجود را دریافت می کنند. اگر سیگنال برای خودشان باشد که آن را اجرا می کنند. اما اگر سیگنال برای آنها نبود، سیگنال را تقویت و برای دستگاه های دیگر ارسال می کنند.

این کار دارای مزایای جالبی هست. اول اینکه اگر دستگاه مقصد در دید دستگاه ارسال کننده پیام نباشد (مانند یک نقطه کور) پیام می تواند از طریق دیگر دستگاه های موجود در شبکه به دستگاه مقصد برسد. دوم اینکه اگر یک دستگاه بنا به هر دلیلی از شبکه خارج شود (اتمام انرژی باتری و یا خرابی) شبکه از کار نمی افتد و دستگاه های دیگر کار انتقال پیام و اطلاعات را بر عهده می گیرند.

پروتکل Z-Wave از توپولوژی Mesh و از نوع Ad Hoc برای انتقال اطلاعات استفاده می کند.

در شبکه های Z-Wave یک دستگاه به عنوان کنترلر مرکزی وجود دارد که وظیفه شناسایی تمامی دستگاه های موجود در شبکه را دارد. این دستگاه دارای یک لیست از سخت افزارهای هوشمند درون شبکه است. مانند انواع سنسورها، ماژول ها و ...

اضافه کردن دستگاه به کنترلر مرکزی در شبکه Z-Wave بسیار ساده می باشد. فشردن و نگه داشتن دکمه Learn روی دستگاه به مدت چند ثانیه. به همین راحتی می توانید یک دستگاه را به کنترلر مرکزی اضافه نمایید. برای حذف یک دستگاه نیز همین فرایند را انجام دهید تا دستگاه از لیست دستگاه های کنترلر مرکزی حذف شود. این یک حسن بزرگ می باشد که شما می توانید هر زمان که مایل بودید یک دستگاه را براحتی اضافه و یا حذف نمایید. کاری که بر روی شبکه های سیمی خانه هوشمند براحتی امکان پذیر نیست.

هر شبکه Z-Wave دارای یک Network ID با طول 4 بایت (32 بیت) و هر دستگاه هوشمند (دارای تراشه Z-Wave) نیز دارای یک Node ID منحصر بفرد با طول یک بایت (8 بیت) می باشد (مانند Mac Address). با این کار هر دستگاه در شبکه Z-Wave با دستگاه هم نوع خود اشتباه نمی شود.

به عنوان مثال کنترلر مرکزی یک پیام برای ماژول روشنایی در اتاق استراحت ارسال می کند. اگر در این بین یک ماژول روشنایی دیگر نیز وجود داشته باشد و پیام را دریافت کند، با دیدن آدرس مقصد در Packet (پیام) متوجه می شود که پیام برای او نیست، آن را تقویت و برای دستگاه های بعدی ارسال می کند.

تراشه Z-Wave یک ویژگی بسیار جالب دارد. این تراشه به دستگاه های هوشمند با منبع تغذیه باتری این امکان را می دهد فقط زمانی که می خواهند عملی را انجام دهند از باتری خود استفاده کنند (به اصطلاح بیدار شوند). در غیر اینصورت می توانند در حالت Saving Mode (ذخیره انرژی) قرار بگیرند. این کار باعث صرفه جویی در مصرف باتری می شود. دستگاه های هوشمندی که از تراشه Z-Wave استفاده می کنند و منبع تغذیه آنها باتری است، دارای طول عمر باتری نزدیک به دو سال می باشند.

فقط باید به این نکته توجه داشته باشید که دستگاه های هوشمندی که دارای منبع تغذیه باتری هستند نمی توانند به عنوان تکرار کننده (Repeater) امواج Z-Wave در شبکه فعالیت کنند. چون اینکار باعث می شود انرژی باتری آنها زود به پایان برسد.

 

نظرات بازدیدکنندگان