В сетях Z-Wave допускается существование узлов (ячеек) с различными ролями и выполняемыми функциями.
- Портативный контроллер (Portable Controller) — устройство, хранящее информацию о соседях для всех узлов сети (топологию сети) и способное на базе этой информации сформировать маршрут к любому узлу сети. Кроме того данное устройство может перемещаться в сети и способно связаться со всеми узлами сети из любой точки сети (конечно при условии, что сеть односвязна). К самим устройствам данного типа нельзя обратится, так как они не фигурируют в таблице маршрутизации (будучи портативными) — им можно только отвечать на их запросы. Возможный пример: пульт дистанционного управления.
- Статический контроллер (Static Controller) — аналогичен портативному контроллеру, но он не должен перемещаться в пространстве и призван быть всегда доступным другим участникам сети. Типичное применение: хаб, исполнитель.
- Дочернее устройство (Slave) — устройство, способное только ответить на пришедший к нему запрос, так как не знает топологии сети и не хранит никаких маршрутов. Такие устройства могут быть только датчиками, питающимися от сети и опрашиваемыми другими узлами, или исполнителями. Они не умеют инициировать отправку данных самостоятельно (отправлять незапрошенные пакеты — unsolicited packets). Таких устройств уже не производят, но на рынке они ещё встречаются.
- Дочернее маршрутизирующее устройство (Routing Slave) — устройство, способное хранить до 4 маршрутов для 5 узлов (так называемые «обратные маршруты»). Эти устройства могут инициировать отправку данных (отправлять незапрошенные пакеты — unsolicited packets), а также могут быть спящими или часто слушающими (см. далее). Типичное применение: датчики, исполнители, неподвижные пульты управления (датчик движения, кнопка включения на батарейках).
- Расширенное дочернее маршрутизирующее устройство (Routing Enhanced Slave) — как и дочернее маршрутизирующее устройство, но хранящее маршруты ко всем узлам сети, а не только к 5.
В сети Z-Wave большинство узлов знает маршруты до некоторых узлов через своих соседей. Полные списки соседей всех узлов хранятся на контроллерах, которые полагаются на их достоверность при формировании маршрутов. Это означает, что все устройства (кроме портативных контроллеров) не следует перемещать в пространстве. Однако, с появлением функции Explorer Frame это условие стало менее жёстким. Благодаря ей, после перемещения устройств сети нерабочие маршруты автоматически исправляются при первой необходимости.
Контроллеры (как статические, так и портативные) могут иметь разные роли в сети:
- Первичный контроллер (Primary Controller) — координатор сети. Это единственный узел, способный включать в сеть новые узлы и исключать существующие. Он же хранит самую свежую информацию о топологии сети и может обновлять списки соседей для всех остальных (вторичных) контроллеров и формировать маршруты во всех дочерних узлах. Первичный контроллер может быть только один в сети. Обычно первичным является тот контроллер, с которого началось построение сети. Однако в дальнейшем первичный контроллер может включить в сеть новый контроллер, передав ему свою роль.
- Вторичный контроллер (Secondary Controller) — так называются все остальные контроллеры в сети. Для нормально работы им следует периодически запрашивать информацию о топологии сети (соседях каждого узла) у первичного контроллера.
Большой плюс протокола Z-Wave — это возможность для устройств работать на батарейках. Существует два типа устройств, работающих от батареек:
- Спящие (Sleeping) — такие устройства не будут участвовать в маршрутизации сети как ретранслятор (повторитель), но сами могут использовать другие узлы для передачи своих пакетов. Оповещение о пробуждении, периоды просыпания и уход в сон регулируются классом команд Wakeup, т.е. на уровне приложения. Проснувшись, эти устройства сообщают, о своём пробуждении, ждут команд от других устройств сети, после чего засыпают назад. Чем раньше устройство уснёт, тем меньше будет израсходовано заряда батареек. При правильном управлении такими устройствами, они могут прожить на одном комплекте батареек год и более (для 700-й серии заявлено до 10 лет). Портативные контроллеры тоже являются спящими устройствами.
- Часто слушающие (Frequently Listening Routing Slave — FLiRS) — это устройства просыпающиеся раз в 0,25 или 1 секунду на короткое время (несколько миллисекунд) для того, чтобы проверить, нет ли в эфире специального пакета «проснись» (wake up beam). Такой пакет им посылают другие устройства перед тем, как начать общение с ними. Данный пакет длится 0,25 или 1 секунду соответственно, занимает эфир на всё это время, и позволяет часто спящему устройству, ненадолго проснувшись, увидеть, что для него есть пакет. Увидев пакет «проснись», оно полноценно просыпается, принимает предназначенные для него данные, обрабатывает их, возможно, посылает ответ, после чего засыпает опять. Такой механизм позволяет создавать устройства, доступ к которым должен быть всегда, но возможности провести сеть электропитания к месту их установки нет возможности. Типичный пример таких устройств: дверные замки, сирены.
Включение устройств в сети Z-Wave осуществляется переводом (обычно какой-то специальной кнопкой или комбинацией клавиш) контроллера в специальный режим включения (Inclusion mode), а включаемого устройства (обычно одинарным или тройным нажатием на кнопку) — в режим обучения (Learning mode). При этом контроллер и включаемое устройство должны находиться в прямой видимости. Многие современные постоянно питающиеся (не спящие) устройства (если они используют версии протокола 4.5x или 6.x) в первые 3-5 минут после включения в сеть электропитания самостоятельно переходят в специальный режим обучения (Network Wide Inclusion — NWI), если они ещё не включены в сеть. При этом условие нахождения в прямой видимости уже не требуется. Это позволяет достаточно легко включать в сеть новые устройства, не бегая по дому. При включении нового узла в сеть первичный контроллер получает информацию о типе включённого узла и его NIF (см. выше).
Исключение из сети происходит аналогично: контроллер переводится в режим исключения (Exclusion mode), а дочерний узел в режим обучения. После исключения Node ID и Home ID устройства сбросятся на 0 (для контроллеров Node ID сбросится на 1, а Home ID — на заводское значение). Большинство устройств при исключении сбросит и все остальные пользовательские настройки на заводские значения.
Стоит отметить, что устройство уже прописанное в одной сети не включится в другую сеть. Но исключить из сети может любой первичный контроллер (даже устройство не из своей сети). Контроллеры и дочерние устройства включаются в сеть и исключаются из неё одинаковым образом.