ما در حال بررسی دقیق پروتکل مهم خانه هوشمند هستیم.
اگر خانه هوشمند دارید یا علاقه خاصی به فناوری خانه هوشمند دارید، احتمالاً با اصطلاح Z-Wave برخورد کرده اید. ممکن است کتیبه ای روی یک محصول خانه هوشمند باشد. یا شاید کلمه ای که شما در حال تلاش برای خرید یک محصول خانه هوشمند بر دیگری هستید.
اما Z-Wave چیست؟ چگونه کار می کند و چگونه در فضای خانه هوشمند قرار می گیرد؟ بیایید دریابیم.
Z-Wave چیست؟
Z-Wave یک فناوری شبکه شبکه بی سیم است که توسط شرکت دانمارکی Zensys به عنوان یک پروتکل ارتباطی که عمدتاً گجت های خانه هوشمند را هدف قرار می دهد، توسعه یافته است. محبوبیت آن در اوایل دهه 2000 افزایش یافت و این به خاطر وعده ساخت محصولات خانه هوشمند از تولیدکنندگان مختلف تا زمانی که با استاندارد Z-Wave مطابقت داشته باشد، قابل کارکرد بود.
گفتیم Z-Wave یک شبکه مش است، اما شبکه مش چیست؟ خوب، به بیان ساده، این یک راه‌اندازی شبکه است که در آن، به‌جای اتصال دستگاه‌ها به یک هاب مرکزی واحد مانند روتر، هر دستگاه در شبکه مانند یک گره عمل می‌کند و به یکدیگر متصل می‌شوند تا شبکه‌ای از دستگاه‌های متصل به هم را تشکیل دهند.
Z-Wave یک شبکه مش است به این معنی که هر ابزار خانه هوشمند در یک شبکه Z-Wave می تواند به عنوان یک نقطه پایانی سیگنال یا یک نقطه توزیع مجدد برای سیگنال عمل کند. به عبارت دیگر، هر گجت می‌تواند سیگنالی را دریافت کند و بر اساس آن عمل کند یا می‌تواند به عنوان مسیری برای توزیع مجدد آن سیگنال به نزدیک‌ترین دستگاه Z-Wave در شبکه باشد.
Z-Wave Plus چیست؟
علاوه بر Z-Wave، ممکن است در مورد دیگر تکرار Z-Wave به نام Z-Wave plus شنیده باشید. اما Z-Wave plus چیست و چه تفاوتی با Z-Wave دارد؟ خوب، Z-Wave plus همچنان Z-Wave در هسته خود است، اما با چندین بهبود عملکرد. تکرار Z-Wave Plus Z-Wave معرفی می کند:
- بهبود قابل توجهی در محدوده 328 فوت تا 492 فوت
- 50% نیاز برق کمتر
- 250 درصد پهنای باند بیشتر
- فرآیند آسان‌تر جفت‌سازی و عدم جفت‌سازی دستگاه‌های سازگار Z-Wave
- بهبود خوددرمانی و تحمل خطا
Z-Wave چگونه کار می کند؟
به عنوان یک پروتکل خانه هوشمند، Z-Wave از نظر عملکرد مشابه بلوتوث و وای فای است، اگرچه هر سه پروتکل های متمایز هستند و متفاوت کار می کنند. برخلاف Wi-Fi، Z-Wave یک پروتکل خانه هوشمند کم مصرف تر و با تاخیر کمتر است که در محدوده فرکانس رادیویی 800 تا 900 مگاهرتز کار می کند. این بسیار کمتر از باندهای 2.4 گیگاهرتز و 5 گیگاهرتز است که Wi-Fi در آنها کار می کند.
اگر از خود می‌پرسید که عملکرد در باند فرکانس پایین‌تر چه معنایی دارد، چند تفاوت منحصر به فرد دارد. اگرچه پروتکل‌های خانه هوشمند که با فرکانس بالاتر کار می‌کنند به طور بالقوه می‌توانند داده‌های بیشتری را حمل کنند (مثلاً Wi-Fi)، اما معمولاً برد کوتاه‌تری دارند و موانع فیزیکی بیشتر با آنها مواجه می‌شوند. پروتکل‌های خانه‌های هوشمند با فرکانس پایین مانند Z-Wave برد طولانی‌تری دارند و کمتر مستعد سرکوب سیگنال توسط موانع فیزیکی هستند.
برای درک نحوه عملکرد Z-Wave، درک اجزای تعاملی آن مهم است. اساسا دو نوع دستگاه Z-Wave وجود دارد، کنترلرها و بردگان. کنترلرها دستگاه های Z-Wave هستند که می توانند سایر دستگاه های Z-Wave را کنترل کنند در حالی که Slave ها دستگاه های Z-Wave هستند که می توانند توسط سایر دستگاه های Z-Wave کنترل شوند.
کنترلرهای Z-Wave
یک کنترلر Z-Wave، که برخی از آنها می توانند به عنوان یک هاب مستقر شوند، مسئول این موارد هستند:
- راه اندازی و نگهداری شبکه Z-Wave.
- افزودن و لغو جفت کردن دستگاه‌های گره Z-Wave از شبکه.
- باز کردن یک شبکه Z-Wave به گونه ای که به دستگاه هایی مانند تلفن های هوشمند و رایانه ها اجازه می دهد با دستگاه های Z-Wave تعامل داشته باشند.
یک شبکه Z-Wave فقط می تواند یک کنترل کننده اصلی داشته باشد. شناسه منحصربه‌فرد کنترل‌کننده اولیه به‌عنوان شناسه خانگی یک شبکه Z-Wave استفاده می‌شود و برای اتصال همه دستگاه‌های موجود در یک شبکه Z-Wave به یکدیگر برای تسهیل ایجاد یک شبکه مش استفاده می‌شود.
می توانید آن را به عنوان یک برچسب شناسه برای دانش آموزان ببینید. هر دانش آموزی با کارت شناسایی خاص می تواند اجازه ورود به کلاس درس خاصی را داشته باشد در حالی که دانش آموزان با شناسه متفاوت اجازه ورود ندارند. شناسه خانگی Z-Wave چیزی است که تضمین می کند که شبکه Z-Wave در مثلاً خانه همسایه شما این کار را انجام می دهد. با شبکه Z-Wave که دستگاه های شما به آن متصل هستند، تداخل نداشته باشید، مهم نیست چقدر نزدیک هستند.
بردهای موج Z
از سوی دیگر، بردهای Z-Wave دستگاه های سازگار واقعی Z-Wave هستند که در شبکه خانگی خود استفاده می کنید. آنها شامل همه چیز از ترموستات های هوشمند، حسگرهای حرکتی، و قفل درها گرفته تا سوئیچ ها و زنگ های تصویری می شوند. حداکثر 232 برده را می توان به یک شبکه Z-Wave متصل کرد.
بنابراین، اساساً، کنترل‌کننده اولیه، که در این مورد به عنوان یک هاب خانه هوشمند مستقر می‌شود، معمولاً دستگاهی در شبکه Z-Wave است که به اینترنت متصل می‌شود. بنابراین هنگامی که کنترل کننده اولیه فرمان روشن کردن چراغ یا جوشاندن یک کتری را از مثلاً تلفن هوشمند یا رایانه شما دریافت می کند، دستورالعمل ها را به دستگاه های گره هدف در شبکه Z-Wave هدایت می کند.
اکنون، با توجه به الگوی فناوری مش استفاده شده توسط Z-Wave، سیگنال را می توان از یک دستگاه گره یا برده تا زمانی که به دستگاه گره هدف برسد، مجدداً توزیع کرد. این توپولوژی مش چیزی است که به گسترش دامنه شبکه Z-Wave فراتر از محدوده معمول گره به گره آن کمک می کند.
مزایای استفاده از Z-Wave
در اینجا چند مزیت استفاده از Z-Wave نسبت به سایر پروتکل های ارتباطی خانه هوشمند آورده شده است:
1. تداخل کمتر
بلوتوث، ZigBee و Wi-Fi همگی در فضای فرکانس رادیویی 2.4 گیگاهرتز کار می کنند. گاهی اوقات، همه چیز ممکن است به هم ریخته و شلوغ شود و منجر به تداخل شود. این مانند تلاش برای برقراری ارتباط در یک بازار شلوغ است، این احتمال وجود دارد که طرف مقابل هر چیزی را که شما می‌گویید نشنود. Z-Wave با عملکرد در طیف کمتر شلوغ، 0.8 تا 0.9 گیگاهرتز، احتمال درگیری و تداخل را به طور موثر کاهش می دهد.
2. تضعیف کمتر
یکی از مزایای استفاده از Z-Wave میرایی کمتر است. تضعیف کمتر به این معنی است که سیگنال های رادیویی می توانند از موانع عبور کنند، مثلاً دیوارهای اتاق خواب شما بدون از دست دادن مقدار زیادی از استحکام خود. از دست دادن قدرت بیش از حد به این معنی است که سیگنال‌ها می‌توانند حتی در محدوده معمولی یک شبکه تحریف یا غیرقابل تشخیص باشند.
3. انرژی مورد نیاز کم
یکی از بزرگترین مزیت های Z-Wave نسبت به پروتکل هایی مانند Wi-Fi، حداقل نیاز انرژی آن است. یک سنسور Wi-Fi می‌تواند با دو باتری قلمی کار کند و نیاز به تعویض هر سه ماه یکبار دارد، در حالی که یک سلول به اندازه یک دکمه می‌تواند حسگر مشابهی را که برای یک سال از Z-Wave استفاده می‌کند، تغذیه کند.
4. برد بلندتر
برخلاف برخی دیگر از پروتکل‌های ارتباطی خانه هوشمند، Z-Wave دارای محدوده قابل توجهی است. Z-Wave برد موثری در حدود 330 فوت در فضای باز و 150 فوت در داخل خانه دارد. اما بیشتر وجود دارد. به یاد داشته باشید که Z-Wave یک شبکه مش است که هر گره به طور بالقوه توانایی توزیع مجدد سیگنال ها را دارد؟ این می تواند به طور قابل توجهی برد شبکه Z-Wave را افزایش دهد. هر چه تعداد دستگاه های گره در یک شبکه Z-Wave بیشتر باشد، به طور بالقوه برد شبکه بیشتر می شود.
5. راه اندازی آسان
راه اندازی یک شبکه Z-Wave بسیار آسان است. مکالمه دستگاه های سازگار با Z-Wave با یکدیگر نیز آسان است. هنگامی که دستگاه های سازگار با Z-Wave خود را به خانه آوردید، تنها کاری که باید انجام دهید این است که آنها را روشن کنید، آنها را با شبکه خود جفت کنید، و آنها آماده هستند تا توسط تلفن هوشمند یا رایانه شما کنترل شوند.
معایب استفاده از Z-Wave
به همان اندازه که Z-Wave می تواند یک پروتکل خانه هوشمند خوب باشد، چند جنبه منفی نیز دارد. آیا نمی دانید چه نکات منفی می تواند باشد؟ اینجا چندتایی هستند:
1. تغییر در فرکانس
بر روی کاغذ، همه دستگاه‌های Z-Wave قرار است قابلیت همکاری داشته باشند. این یکی از وعده های کلیدی پروتکل Z-Wave است. با این حال، دستگاه‌های سازگار Z-Wave از کشورهای مختلف به دلیل عملکرد در فرکانس‌های مختلف در باندهای 0.8 تا 0.9 گیگاهرتز (یعنی 800 تا 900 مگاهرتز) مشکلات سازگاری دارند. به عنوان مثال، در ایالات متحده، پروتکل Z-Wave روی باند 908.42 مگاهرتز عمل می کند در حالی که اروپا به سمت باند 868.42 مگاهرتز هماهنگ می شود. اگر بخواهید از دستگاه های سازگار با Z-Wave که برای ایالات متحده در اروپا ساخته شده اند استفاده کنید، ممکن است با مشکل مواجه شوید.
2. دستگاه های گران قیمت
گجت های سازگار با Z-Wave گاهی اوقات می توانند گران باشند زیرا Z-Wave یک فناوری اختصاصی است که توسط گروهی از شرکت های خصوصی به نام اتحاد Z-Wave مدیریت می شود. برای تولید دستگاه های سازگار با Z-Wave، باید هزینه ای را بپردازید و از طریق یک فرآیند صدور گواهینامه خسته کننده که توسط اتحاد Z-Wave تنظیم شده است، بگذرانید.
3. پهنای باند کم
Z-Wave یک پروتکل ایده آل برای استفاده در لوازم خانگی هوشمندی نیست که برای پیشرفت به پهنای باند زیادی نیاز دارند. اگرچه احتمالاً در دستگاه‌های خانه هوشمند فعلی که از Z-Wave استفاده می‌کنند با مشکل پهنای باند مواجه نخواهید شد، توانایی‌های محدود حمل داده آن نشان‌دهنده یک مشکل بالقوه در عصری است که گجت‌های هوشمند به سمت استفاده سنگین‌تر از پهنای باند متمایل هستند.
Z-Wave تنها گزینه نیست
اگرچه احتمالاً بیشتر نگران این هستید که گجت شما با کدام اکوسیستم خانه هوشمند می تواند کار کند، پروتکل ارتباطی که ابزار هوشمند شما استفاده می کند به همان اندازه مهم است.
Z-Wave لیست بلند بالایی از نقاط قوت دارد، اما محدودیت‌های متعددی نیز دارد. خوشبختانه، این تنها پروتکل خانه هوشمند موجود نیست. ZigBee، بلوتوث، و وای فای خوب قدیمی نیز گزینه های مناسبی هستند. یادگیری در مورد هر پروتکل خانه هوشمند به شما مزیتی در تصمیم گیری برای خرید و تصمیم گیری در مورد اینکه کدام ابزار به بهترین وجه با تنظیمات خانه هوشمند شما سازگار است، می دهد.