خانه هوشمند

خانه هوشمند Z-Wave

خانه هوشمند Z Wave

معرفی خانه هوشمند Z-Wave

خانه هوشمند Z-Wave یک استاندارد بین المللی برای اتوماسیون بی سیم خانه است. اتوماسیون خانگی اجازه می دهد تا همه عملکردهای مربوط به برق مانند نور ، گرمایش ، آشپزی ، سرمایش ، امنیت و غیره را به یکدیگر متصل کرده و اتوماسیون این عملکردها را اعمال کنیم. این باعث امنیت بیشتر و راحتی بیشتر در خانه ها و ادارات می شود. اتوماسیون خانه همچنین به صرفه جویی در انرژی و سایر منابع کمک می کند.

اتصال همه این عملکردها را می توان با استفاده از سیم یا فناوری بی سیم انجام داد. به ویژه برای اتوماسیون خانگی سیمی ، اتوبوس موسوم به European Installation یا KNX بسیار محبوب و استاندارد defacto است.
راه حل های سیمی بسیار قابل اعتماد هستند ، اما نیاز به برنامه ریزی مناسب سیم ها و دستگاه ها در حین ساخت خانه و نصب کلیه خدمات دارد.

برای مقاوم سازی یا راه حل های جزئی ، سیستم اتوماسیون خانگی سیمی قابل استفاده نیست. در اینجا راه حل های بی سیم وارد بازی می شوند. متأسفانه هنوز هیچ استاندارد مشخصی برای پروتکل اتوماسیون خانگی بی سیم در بازار وجود ندارد.

الزامات سیستم بی سیم برای کنترل خانه هوشمند Z-Wave

برای شناسایی یک فناوری بی سیم خوب برای اتوماسیون خانه ، لیستی از الزامات باید در نظر گرفته شود. اینها هستند:

1. قابلیت اطمینان ارتباطات:

عملکردهای مهم مانند پنجره کور یا حتی تاسیسات امنیتی باید از طریق سیگنال بی سیم کنترل شوند. بنابراین ضروری است که همه پیامها به مقصد برسند و توسط دستگاه دریافتی به فرستنده تأیید شود. همه پروتکل های بی سیم با این الزام مطابقت ندارند.

2. امنیت ارتباطات:

باید تضمین شود که شخص ثالث غیرمجاز نمی تواند – عمداً یا تصادفی – ارتباط سیستم بی سیم را درک یا دخالت دهد. به طور معمول رمزگذاری فناوری ها و مکانیزم های دست دادن ، این امر را تضمین می کند.

3. انتشار کم رادیو:

فناوری بی سیم برای اتوماسیون خانه در اتاق نشیمن استفاده می شود. بنابراین مسائلی مانند انتشار الکترومغناطیسی باید مورد توجه قرار گیرد.

4. استفاده ساده:

اتوماسیون خانگی باید زندگی کاربر را آسان تر و پیچیده تر نکند.

5. قیمت مناسب:

6. حفاظت از سرمایه گذاری:

راه حل های اتوماسیون خانگی به طور معمول در حین ساخت ساختمانهای جدید یا بازسازی نصب می شوند و نیاز به رعایت چرخه عمر معمولی محصول تجهیزات نصب خانه دارند. بسیار مهم است که مطمئن شوید کاربر می تواند دستگاه ها را تعویض کند یا سیستم های خود را حتی پس از سالها گسترش دهد و با مشکلات سازگاری روبرو نشود.

7. قابلیت همکاری:

عملکردهای اتوماسیون خانگی مانند گرمایش ، روشنایی یا کنترل پنجره با محصولات فروشندگان مختلف با تخصص در زمینه مربوطه اجرا می شود. قابل قبول نیست که مجبور شوید به یک فروشنده پایبند باشید و به عنوان مثال فناوری گرمایشی را از فروشنده ای که دارای تخصص اصلی در زمینه روشنایی است بخرید ، فقط برای فعال کردن قابلیت همکاری. هر فناوری بی سیم نصب شده باید مستقل از چندین تولید کننده استفاده شود.

1.2 جایگزین برای کنترل بی سیم خانه

در بازار فن آوری های مختلف بی سیم وجود دارد که کم و بیش با الزاماتی که ذکر شد مطابقت دارد.

1.2.1 کنترل آنالوگ با استفاده از باند فرکانسی 27 مگاهرتز یا 433 مگاهرتز

سیستم های بی سیم آنالوگ ، که از فروشندگان بدون نام در دسترس هستند ، قیمت بسیار پایینی دارند. تمرکز شدید بر قیمت منجر به کیفیت پایین تولید و امنیت بسیار ضعیف می شود. از آنجا که از یک فرکانس استفاده می شود که با رادیو بچه نگهبان یا گیرنده های CB مشترک است ، اختلالات معمولی است و رفتار این تجهیزات غیرقابل پیش بینی می شود. محصولات آنالوگ به طور گسترده ای برای نصب های جدی تر در خانه ها استفاده نمی شود.

1. قابلیت اطمینان ارتباطات: خیر
2. امنیت ارتباطات: خیر
3. انتشار کم رادیویی: بله
4. استفاده ساده: بله
5. قیمت پایین: بله
6. حمایت از سرمایه گذاری: خیر
7. قابلیت همکاری: خیر

پروتکل های اختصاصی فروشندگان مختلف

چندین تولید کننده راه حل اختصاصی خود را برای کنترل بی سیم توسعه داده اند و برخی از آنها محصولات متنوعی را ارائه می دهند. برخی از نامهای این دسته عبارتند از Intertechno ، Free Control (Kopp) ، Homeeasy ، FS 20 ، Homematic (هر دو ELV) یا Xcomfort (Eaton). اکثر این پروتکل ها از فرکانس 868 مگاهرتز استفاده می کنند و به صورت دیجیتالی ارتباط برقرار می کنند.

برخی از پروتکل ها یک ارتباط دو طرفه را پیاده سازی کرده اند. بزرگترین عیب این راه حلها محدودیت تعداد کمی یا حتی یک فروشنده است. اگرچه این ممکن است برای نصب “از یک طرف” جذاب باشد ، اما برای دسترسی طولانی مدت به قطعات و پایداری پروتکل خطر بزرگی را به همراه دارد. چندین فروشنده قبلاً تمایل خود را برای تغییر پروتکل ها و قدیمی شدن محصولات قبلی ثابت کرده اند.

1. قابلیت اطمینان ارتباطات: تا حدودی
2. امنیت ارتباطات: تا حدودی
3. انتشار کم رادیویی: بله
4. استفاده ساده: بله
5. قیمت پایین: بله
6. حمایت از سرمایه گذاری: خیر
7. قابلیت همکاری: خیر

خط برق

در اصطلاح ارتباط برق از خطوط اصلی 230 ولت به عنوان رسانه ارتباطی استفاده می شود. این یک فناوری بی سیم نیست اما با فناوری های اتوماسیون بی سیم رقابت می کند.

اولین و هنوز مهمترین فناوری ارتباطات خطوط برق X10 نام دارد. تقریباً 20 سال پیش در ایالات متحده معرفی شد و هنوز هم کاربران زیادی در ایالات متحده و اروپا دارد. X10 به پایان عمر خود رسیده است زیرا پهنای باند بسیار محدود است و پروتکل با منبع تغذیه سوئیچ شده رایانه های شخصی که نویز الکتریکی زیادی را به شبکه برق تزریق می کند ، مشکل دارد.

فناوری ارتباطات مدرن خط برق از کدگذاری سیگنال دیجیتال استفاده می کند و در برابر نویز قوی تر است. متأسفانه چندین “استاندارد” مختلف وجود دارد که با یکدیگر سازگار نیستند. علاوه بر این سازگاری با مقررات CE در مورد انتشار کابل مشکوک است.

ابتکار دیگر مبتنی بر خط برق Digitalstrom نام دارد. این تحولی از دانشگاه زوریخ است و تا حدودی در مطبوعات آگاهی پیدا کرده است. تا به امروز این فناوری هنوز ثبات خود را در محیطهای واقعی فراتر از نمونه های اولیه ثابت نکرده است.

1. قابلیت اطمینان ارتباطات: مشکوک
2. امنیت ارتباطات: مشکوک
3. انتشار کم رادیویی: بله
4. استفاده ساده: بله
5. قیمت پایین: بله
6. حمایت از سرمایه گذاری: بله
7. قابلیت همکاری: بله

خانه هوشمند ZigBee

ZigBee” یک بازیکن جدید در بلوک است ، با اولین محصولات در بازار در آغاز سال 2005.

“ZigBee” یک پروتکل شبکه بی سیم باز است که به طور مشابه عمل می کند ، اما بهتر از بلوتوث است. در حالی که بلوتوث فقط با هفت دستگاه جفت می شود ، “ZigBee” می تواند با صد دستگاه دیگر جفت شود! بخشی از عملکرد بر اساس مشخصات IEEE IEEE 802.15.4 است که به شما امکان می دهد لوازم خانگی ، حسگرها و غیره را در فواصل کوتاه (10 تا 100 متر) متصل کنید.

نکته منفی این است که دستگاه های ZigBee از تولید کنندگان مختلف با یکدیگر سازگار نیستند زیرا Zigbee فقط لایه های پروتکل پایین (لایه رادیویی) را استاندارد می کند ، در حالی که تولید کنندگان مختلف لایه های نرم افزاری بالاتر خود را تعریف کرده اند.

1. قابلیت اطمینان ارتباطات: معمولاً بله
2. امنیت ارتباطات: بله
3. انتشار کم رادیویی: بله
4. استفاده ساده: –
5. قیمت پایین: هنوز نه
6. حمایت از سرمایه گذاری: –
7. قابلیت همکاری: خیر

خانه هوشمند En-Ocean

EnOcean GmbH یک شرکت جداگانه از شرکت آلمانی Siemens AG است که در سال 2001 تأسیس شد. بازیگران و حسگرهای EnOcean بدون باتری با استفاده از تکنیک های جمع آوری انرژی کار می کنند. در همین حال ، بیش از 100 تولید کننده ، عمدتا از اروپا ، EnOcean را انتخاب می کنند. Pricewise Enocean سعی می کند با سطح قیمت بالاتر KNX هماهنگ شود.

1. قابلیت اطمینان ارتباطات: خیر
2. امنیت ارتباطات: خیر
3. انتشار کم رادیویی: بله
4. استفاده ساده: بله
5. قیمت پایین: ندارد
6. حمایت از سرمایه گذاری: بله
7. قابلیت همکاری: بله

خانه هوشمند Z-Wave

فناوری خانه هوشمند Z-Wave کلید کنترل کامل بر امنیت خانه و راه حل های انرژی شما با حداقل سر و صدا است. با سیستم اتوماسیون خانگی خانه هوشمند Z-Wave، می توانید تمام عناصر الکتریکی اصلی خانه مانند نور ، گرمایش ، آشپزی ، سرمایش و حتی امنیت خانه خود را برنامه ریزی کنید.

مزایا به اینجا ختم نمی شود ، اگرچه سیستم پیچیده ای است ، اما استفاده از آن ساده است و گزینه ای کم مصرف و مقرون به صرفه است.

این سیستم از طریق کنترل از راه دور کار می کند و از امواج رادیویی کم توان استفاده می کند. شبکه مش آن تمام مناطق خانه را پوشش می دهد ، زیرا امواج رادیویی به راحتی از طریق دیوارها ، کف و مبلمان عبور می کنند و اتصال را 100٪ قابل اعتماد می کند.

این آزادی اتصال به این معنی است که شما به راحتی می توانید با یک بسته اصلی شروع کنید و آن را در طول زمان با اجزای اضافی تقویت کنید ، سیستم انرژی و امنیت خانه خود را منحصر به فرد در خانه و به راحتی خود شخصی سازی کنید. هر ماژول Z-Wave می تواند به عنوان یک تکرار کننده RF عمل کند و دستورات می توانند حداکثر در چهار دستگاه مسیریابی کنند.

این سیستم حداکثر برد 400 فوت را در اختیار سیستم قرار می دهد و مسیریابی به طور خودکار مدیریت می شود. قطعات شامل سوکت ، سوئیچ ، کنترل از راه دور و Z-Wave Internet Gateway VERA است که می توانید صحنه ها ، رویدادها و تنظیمات زمان سنج را برای شخصی سازی لوازم برقی خود مانند خانه خود ایجاد کنید. از نظر قیمت محصولات خانه هوشمند Z-Wave بالاتر از راه حل های اختصاصی برخی از تولید کنندگان است ، اما به وضوح پایین تر از راه حل های قابل مقایسه Zigbee یا Enocean است.

1. قابلیت اطمینان ارتباطات: بله
2. امنیت ارتباطات: بله
3. انتشار کم رادیویی: بله
4. استفاده ساده: بله
5. قیمت پایین: هنوز نه
6. حمایت از سرمایه گذاری: بله
7. قابلیت همکاری: بله

تاریخچه و ویژگی های خانه هوشمند Z-Wave

خانه هوشمند Z-Wave توسعه شرکت دانمارکی Zen-Sys است. دو مهندس دانمارکی Zen-Sys را در پایان دهه نود قرن گذشته تاسیس کردند. از ایده اولیه توسعه راه حل اتوماسیون خانگی خود ، این شرکت به زودی تبدیل به یک ارائه دهنده تراشه شد که ASIC اتوماسیون خانگی را به همراه سیستم عامل خود به سایر تولیدکنندگان می فروخت. این یک اکوسیستم از تولید کنندگان با محصولات سازگار را تشکیل داد.

چیپ Z-Wave خانه هوشمند

شکل 1.1: تراشه Zen-Sys نسل سوم

اولین نسل سخت افزار Zensys از سال 2003 فروخته شد – در آن زمان هنوز به عنوان ترکیبی از یک میکروکنترلر استاندارد (Atmel) و یک گیرنده رادیویی. این پلت فرم سخت افزاری طی سالهای بعد با نسل تراشه های 100 (2003) ، 200 (2005) ، 300 (2007) و 400 آخرین (2009) توسعه یافت.

Zen -Sys اولین مشتریان بزرگ را در ایالات متحده پیدا کرد که در آن – به لطف X10 – بازار و آگاهی مربوطه از قبل برای اتوماسیون خانه وجود داشت.

اولین تولید کننده بزرگتر دستگاه خانه هوشمند Z-Wave در اروپا ، تولید کننده سوئیچ آلمانی Merten (که اکنون بخشی از اشنایدر الکتریک است) بود ، که سیستم روشنایی مبتنی بر Z-Wave CONNECT را به صورت عمومی در پایان سال 2007 معرفی کرد. از ابتدای سال 2009 پویایی بازار در اروپا به شدت افزایش یافته است و  خانه هوشمند Z-Wave نیز پذیرای بیشتری در آسیا دارد. این امر با تصاحب Zen-Sys توسط تولید کننده تراشه تحت تأثیر آسیا Sigma Designs نیز تقویت می شود. سیگما در دسامبر 2008 Zen -Sys را سرمایه گذاری کرد – از جمله دیگر سرمایه گذاری شده توسط Intel Ventures -.

سایت خانه هوشمند Z-Wave

شکل 1.2: وب سایت اتحاد Z-Wave (از سال 2009)

یکی دیگر از نشانه های دیگر توسعه Z-Wave ، پایه گذاری اتحاد Z-Wave در سال 2005 بود. در این اتحاد صنعتی ، تولیدکنندگان محصولات سازگار با خانه هوشمند Z-Wave گرد هم آمده اند. این اتحاد در پایان سال 2009 بیش از 200 تولید کننده داشت. اتحاد Z-Wave استاندارد را افزایش می دهد و همچنین از رویدادهای بازاریابی مرکزی مانند نمایشگاه های تجاری مراقبت می کند. وظیفه اصلی دیگر اتحاد ZWave حفظ قابلیت همکاری دستگاه ها بر اساس پروتکل Zave است. این توسط یک برنامه صدور گواهینامه تضمین می شود ، که منجر به ایجاد یک لوگو بر روی دستگاه می شود که انطباق با پروتکل خانه هوشمند Z-Wave را تضمین می کند.

خانه هوشمند Z-Wave

شکل 1.3: برنامه سازگاری خانه هوشمند Z-Wave

در حالی که همه تولیدکنندگان محصولات خود را بر اساس سخت افزار ZenSys بنا می کنند ، آزادی اجرای برنامه را دارند. Zen-Sys سطح رادیو را با کدگذاری خط تعریف می کند و همچنین عملکردهایی را برای سازماندهی خود شبکه تعریف می کند. کتابخانه های سیستم عامل از پیش تدوین شده این کار را انجام می دهند. سازندگان نمی توانند آنها را تغییر دهند.

خانه هوشمند Z-Wave همچنین عملکردهای خاص برنامه را تعریف می کند (به عنوان مثال سوئیچ A با فشار دادن دکمه B روشن می شود) ، اما سازندگان مسئول اجرای آن هستند. اکثر تولیدکنندگان عملکردها را در لایه برنامه بهینه سازی و ارتقا می دهند. از این رو ، آزمایش های صدور گواهینامه متمرکز می شوند تا مطمئن شوند که عملکرد لایه برنامه دستگاه با استاندارد مطابقت دارد تا امکان کارکرد و تضمین قابلیت کارکرد در محدوده عملکرد و محدوده تولیدکنندگان را تضمین کند.

مدل لایه عمومی ارتباطات بی سیم

سیستم های بی سیم پیچیده هستند و از تعداد زیادی توابع تشکیل شده اند. همانطور که قبلاً خوانده اید ، مسیرهای متعددی برای انتخاب وجود دارد ، اما مهمتر از همه ، هر چیزی را که انتخاب می کنید ، باید با محصولاتی که استفاده می کنید سازگار باشد. برای کمک به مدیریت تعداد زیادی از توابع ، تقسیم آنها به لایه های مختلف مفید است.

پایین ترین لایه همیشه برای رسانه های ارتباطی استفاده می شود. در مورد پروتکل بی سیم ، این هوا است. بالاترین لایه همیشه کاربر است ، در این مورد ، یک انسان است. در مورد خانه هوشمند Z-Wave یک ساختار سه لایه مفید بوده است.

1. لایه رادیوئی:

این لایه راه را مشخص می کند. یک سیگنال بین فرستنده و گیرنده مبادله می شود. این شامل مواردی مانند فرکانس ، رمزگذاری ، دسترسی به سخت افزار و غیره است.

2. لایه شبکه:

این لایه نحوه مبادله داده های کنترل واقعی بین دو شریک ارتباطی را مشخص می کند. این شامل مواردی مانند آدرس دهی ، سازماندهی شبکه ، مسیریابی و غیره است.

3. لایه کاربرد:

این لایه مشخص می کند که کدام پیامها باید با برنامه های خاص مانند تغییر چراغ یا افزایش دمای دستگاه گرم کننده مبادله شوند.

لایه های خانه هوشمند Z-Wave

شکل 1.4: مدل کلی معماری ارتباطات

دیدگاهتان را بنویسید

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد. بخش‌های موردنیاز علامت‌گذاری شده‌اند *

smart home

Z-Wave Smart Home

خانه هوشمند Z Wave

Introduction of Z-Wave smart home

Z-Wave smart home is an international standard for wireless home automation. Home automation allows to interconnect all functions dealing with electricity such as light, heating, cooking, cooling, security etc with each other and to apply automation of these functions. This results in more security and more convenience in homes and offices. Home automation also helps to save energy and other resources.

The interconnection of all these functions can be accomplished using wires or a wireless technology. Particularly for wired home automation the so-called European Installation bus or KNX is very popular and the defacto standard. Wired solutions are very reliable but require proper planning of wires and devices during the construction of the home and the installation of all the utilities.
For retrofitting or partial solutions a wired home automation system is not applicable. Here wireless solutions come into play. Unfortunately there is no clear standard for wireless home automation protocol in the market yet.

1.1 Requirements of a wireless system for home control

To identify a good wireless technology for house automation a list of requirements must be considered. These are:

1. Reliability of the communication:

Important functions such as window blind or even security installations are to be controlled via wireless signal. Hence it is essential that all messages will reach its destination and will be confirmed by the received device back to the transmitter. Not all wireless protocols comply with this requirement.

2. Security of communication:

It must be guaranteed that an unauthorized third party cannot – on purpose or accidently – intercept or interfere the communication of the wireless system. Typically encoding technologies and handshake mechanisms ensures this.

3. Low radio emission:

Wireless technology for home automation is used on living rooms; hence issues like electromagnetic emission need to be taken into account.

4. Simple usage:

Home automation shall make the life of the user easier and not more complicated.

5. Adequate price:

6. Protection of investment:

Home automation solutions are typically installed during the construction of new buildings or renovation and need to comply with typical product life cycles of home installation equipment. It is important to make sure, that the user can replace devices or extends their systems even after years and do not run into compatibility issues.

7. Interoperability:

Home automation functions such as heating, lighting or window control are implemented with products of different vendors with expertise in their respective area. It is not acceptable to be forced to stick with one vendor and buy – as an example – heating technology from a vendor with core competence in lighting just to enable interoperability. Each installed wireless technology has to be used independent from several manufacturers.

Alternatives for wireless home control

On the market there are various wireless technologies, which comply more or less with the requirements just outlined.

Analogue Control using 27 MHz or 433 MHz frequency band

Analogue wireless systems, which are available from no-name vendors, have a remarkably low price. The strong focus on the price will result in low manufacturing quality and very poor security.
Because a frequency is used which is shared with baby sitter radio or CB transceivers malfunctions are typical and the behaviour of this
equipment becomes unpredictable. Analogue products are there not widely used for more serious installations in homes.

1. Reliability of communication: no
2. Security of communication: no
3. Low radio emission: yes
4. Simple usage: yes
5. Low price: yes
6. Protection of investment: no
7. Interoperability: no

Proprietary Protocols of different vendors

Multiple manufacturers have developed their own proprietary solution for wireless control and some of them offer a variety of different products. Some names from this category are Intertechno, Free Control (Kopp), Homeeasy, FS 20, Homematic (both ELV) or Xcomfort (Eaton). Most of these protocols use the frequency of 868 MHz and communicate digitally.

Some protocols have implemented a two-way communication. The by far biggest disadvantage of these solutions is the limitation of few or even one single vendor. While this may be attractive for the installation “out of one hand” it bears a great risk for long-term availability of components and stability of the protocol. Several vendors have already proven their willingness to change protocols and make the former products obsolete.

1. Reliability of communication: partly
2. Security of communication: partly
3. Low radio emission: yes
4. Simple usage: yes
5. Low price: yes
6. Protection of investment: no

7. Interoperability: no

Power line

The so-called power line communication uses the 230 V mains lines as communication medium. This is not a wireless technology but it competes with wireless automation technologies. The first and still important technology for power line communication is called X10. It was introduced almost 20 years ago in the US and still has plenty of users both in US and Europe. X10 has reached its end of life since the bandwidth is very limited and the protocol has problems with the modern switched power supplies of PCs injecting a lot of electrical noise into the power network.

Modern power line communication technology uses digital signal coding and is more robust against noise. Unfortunately multiple different “standards” exists which are not compatible with each other. Furthermore the compatibility to the CE regulation on cable emission is questionable.

Another initiative based on power line is called Digitalstrom. This is a development from the University of Zurich and has gained some
awareness in the press. As of today the technology hasn’t yet proven its stability in real environments beyond prototype installations.

1. Reliability of communication: questionable
2. Security of communication: questionable
3. Low radio emission: yes
4. Simple usage: yes
5. Low price: yes
6. Protection of investment: yes
7. Interoperability: yes

Zigbee

„ZigBee“ is quite a new player on the block, with the first products on the market in the beginning of 2005. „ZigBee“ is an open wireless networking protocol which works similarly, but better than Bluetooth. Whereas Bluetooth will pair up with a mere seven devices, „ZigBee“ can pair with many hundred!

A part of the functionality is based on the IEEE specification IEEE 802.15.4, which enables to connect household appliances, sensors, etc. on short distances (10 to 100 metres). The downside is ZigBee devices from different manufacturers are not compatible with each other because Zigbee standardises only the lower protocol layers (radio layer), whereas different manufacturers have defined their own higher software layers.

1. Reliability of communication: usually yes
2. Security of communication: yes
3. Low radio emission: yes
4. Simple usage: –
5. Low price: not yet
6. Protection of investment: –
7. Interoperability: no

En-Ocean

EnOcean GmbH is a spin-off company from the German company, Siemens AG, founded in 2001. EnOcean actors and sensors work without battery using energy harvesting techniques.

In the meantime, more than 100 manufacturers, primarily from Europe, adopt EnOcean. Pricewise Enocean tries to align with the higher pricing level of KNX.

1. Reliability of communication: no
2. Security of communication: no
3. Low radio emission: yes
4. Simple usage: yes
5. Low price: no
6. Protection of investment: yes
7. Interoperability: yes

Z-Wave Smart Home

Z-Wave Smart Home technology is the key to having complete control over your home security and energy solutions, with the minimum of fuss. With a Z-Wave Smart Home, home automation system, you can program all major electrical elements of the home, such as light, heating, cooking, cooling and even your home security.

The benefits don‘t end there, although its a sophisticated system, it is simple to use, and works out to be an energy efficient and cost effective option.

The system works via a remote control, and uses low-powered radio waves. Its mesh network covers all areas of the home, as the radio
waves travel easily through walls, floors and furniture, making connectivity 100% reliable.

This freedom of connectivity means that you can easily start with a basic package, and build it up over time with additional components, personalizing your home energy and security system, unique to your home and at your convenience. Each Z-Wave Smart Home module can act as an RF repeater and commands can route through a maximum of four devices.

This gives the system a maximum range of 400 ft. and routing is managed automatically. Components include sockets, switches, remote controls, and the Z-Wave Internet Gateway VERA where you can create scenes, events and timer settings to personalize your electrical appliances as you would your home. In terms of pricing Z-Wave Smart Home products ranges above proprietary solutions of some manufacturers but are clearly lower than comparable solutions by ZigBee or Enocean.

1. Reliability of communication: yes
2. Security of communication: yes
3. Low radio emission: yes
4. Simple usage: yes
5. Low price: not yet
6. Protection of investment: yes
7. Interoperability: yes

History and Characteristics of Z-Wave Smart Home

Z-Wave Smart Home is a development of the Danish company of Zen-Sys. Two Danish engineers founded Zen-Sys at the end of the nineties of the last century. From the initial idea of developing their own home automation solution the company soon evolved into becoming a chip provider selling a home automation ASIC together with own firmware to other manufacturers. This formed an ecosystem of manufacturers with compatible products.

چیپ Z-Wave خانه هوشمند

Figure 1.1: 3rd Generation Zen-Sys Chip

The first generation of Zensys hardware was sold from 2003 – at that time still as a combination of a standard microcontroller (Atmel) and a radio transceiver. This hardware platform was extended during the following years with the chip generations 100 (2003), 200 (2005), 300 (2007) and last 400 (2009).

Zen-Sys found the first big customers in the USA where – thanks to X10 – a relevant market and market awareness already existed for
home automation.
The first larger Z-Wave Smart Home device manufacturer in Europe was the German switch manufacturer Merten (now a part of Schneider Electric), which publicly introduced the Z-Wave based lighting system CONNECT in the end of 2007. Since beginning of 2009 the market dynamics has strongly increased in Europe and Z-Wave Smart Home also gets more and more adopters in Asia. This is also fostered by the takeover of Zen-Sys by the Asian-influenced chip manufacturer Sigma Designs. Sigma bought the venture capital funded Zen-Sys – among other funded by Intel Ventures – in December 2008.

سایت خانه هوشمند Z-Wave

Figure 1.2: Z-Wave Alliance Website (as of 2009)

One other landmark of the Z-Wave development was the foundation of the Z-Wave Smart Home Alliance in 2005. In this industrial alliance the manufacturers of Z-Wave compatible products are gathered. The alliance had more than 200 manufacturers in the end of 2009. The Z-Wave alliance enhances the standard and also takes care of central marketing events such trade shows. Another central duty of the Z-Wave alliance is the maintenance of the interoperability of the devices on the basis of the Z-Wave Smart Home protocol. This is guaranteed by a certification program, which results in a logo on the device guaranteeing the compliance to the Z-Wave protocol.

خانه هوشمند Z-Wave

Figure 1.3: Z-Wave Compatibility Program

While all manufacturers base their products on the hardware of ZenSys, they have some freedom to implement application. Zen-Sys defines the radio level with the line encodings and also defines the functions to organize the network itself. Precompiled firmware libraries accomplish this. The manufacturers cannot change them. Z-Wave Smart Home also defines application specific functions (e.g. switch A is switched when button B is pressed) but the manufacturers are responsible to implement this. Most manufacturers optimize and enhance functions on application layer. Hence, the certification tests concentrate to make sure that the application layer functions of the device comply with the standard to allow and guarantee interoperability across functionality and manufacturers boundaries.

General Layer Model of wireless communication

Wireless systems are complex and consist of a huge number of functions. As you have already read, there are numerous routes to choose from, but importantly, whatever you choose, has to be compatible with the products you are using. To help manage the huge number of functions, its useful to split them into different layers.

The lowest layer is always used for communication media. In the case of a wireless protocol, this is the air. The highest layer is always the user, in this case, a human being. In case of Z-Wave a three-layer structure has turned out to be useful.

1. Radio Layer:

This layer defines the way; a signal is exchanged between a transmitter and a receiver. This includes issues like frequency, encoding, hardware access, etc.

2. Network Layer:

This layer defines how real control data are exchanged between two communication partners. This includes issues like addressing, network organization, routing, etc.

3. Application Layer:

This layer defines which messages need to be exchanged to specific applications such as switching a light or increasing the temperature of a heating device.

لایه های خانه هوشمند Z-Wave

Figure 1.4: General model of an communication architecture

دیدگاهتان را بنویسید

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد. بخش‌های موردنیاز علامت‌گذاری شده‌اند *