Z-Wave — это технология беспроводной передачи данных, разработанная для использования в домашней автоматизации. Все элементы Z-Wave изначально создавались для применения в квартирах и небольших домах. Обычно такие системы содержат не более 100 отдельных устройств. Устройства Z-Wave гармонично сочетаются и способствуют развитию формата «сделай сам» (Do It Youself — DIY), то есть установку и настройку Z-Wave-устройств владелец жилья может делать самостоятельно. Технология разрабатывалась специально для управления такими устройствами как свет, жалюзи, ворота, термостаты и другими через передачу коротких команд, не требующих большого энергопотребления. Типичные задачи, решаемые при помощи Z-Wave — это установка проходных выключателей, перенос выключателей на более удобный уровень, дистанционное управление воротами и жалюзи, включение света по датчикам движения, управление диммерами и т.п.
Характерной особенностью Z-Wave является закрытость ключевых компонентов технологии и жесткая стандартизация от физического уровня, до уровня приложения. То есть спецификации Z-Wave покрывают все уровни по классификации OSI, что позволяет обеспечивать совместимость устройств разных производителей при создании гетерогенных сетей. Протокол Z-Wave, а также патенты на используемые технологические решения, является собственностью компании Sigma Designs. Функции координации производителей, развития протокола и проведение рекламных и обучающих мероприятий возложены на Z-Wave Alliance — консорциум производителей оборудования Z-Wave. Контроль совместимости возложен на сертификационные центры, которые сертифицируют все выходящие на рынок устройства, гарантируя полную совместимость между устройствами разных производителей (не следует считать все устройства Z-Wave абсолютно совместимыми, так как есть проблема радиочастотной совместимости устройст, выпускаемых для разных стран). Только пройдя такую сертификацию можно разместить на своём устройстве логотип Z-Wave и продавать его как устройство, работающее по спецификации Z-Wave. К концу 2018 года на рынке было уже доступно не менее 2500 различных устройств.
Уровни протокола Z-Wave от транспортного до канального реализованы в программном коде Sigma Designs и поставляются в прекомпилированном виде (в комплекте SDK). С одной стороны, проприетарный код — это минус, но в закрытости данного протокола есть и свои плюсы: ни один производитель не может изменить нижние уровни протокола, что позволяет легче обеспечивать совместимость — все устройства основаны на одном хорошо отлаженном коде.
Читайте далее в этом разделе:
- Z-Wave и Z-Wave Plus — история развития. Первые устройства на основе Z-Wave появились в 2001 году. В 2005 году для популяризации и развития технологии Z-Wave была создана организация Z-Wave Alliance. К концу 2012 года в США уже было доступно около 600 продуктов, созданных с использованием технологии Z-Wave. Сейчас таких продуктов уже больше 2,5 тысяч, а их продажи превышают миллион единиц в год.
- Проблема безопасности Z-Wave и ее решение. До 2008 года спецификация Z-Wave не содержала никаких упоминаний о способах защиты каналов связи и все устройства Z-Wave общались в открытую. Затем в спецификацию было введено понятие шифрования (Z-Wave S0 Security), а в качестве алгоритма шифрования был выбран очень надежный алгоритм AES-128. В 2016 году спецификация шифрования была доработана, и появилась ее улучшенная версия Z-Wave S2 Security. В 2018 году разразился скандал — пресса по всему миру пишет, что 100 миллионов выпущенных Z-Wave устройств находятся под угрозой взлома методом Z-Shave attack.
- Z-Wave в России. Длительное время Z-Wave вообще не был доступен и не развивался в России из-за отсутствия разрешённой частоты. В 2012 году компания Sigma Designs выделила для России отдельную частоту 869 МГц, которая попадает в диапазон 868,7–869,2 МГц, перечисленный в решении ГКРЧ № 07-20-03-001 от 07.05.2007. В результате в России сложился смешанный рынок, на котором присутствуют устройства как с российской частотой 869 МГц, так и с европейской (она же и китайская) частотой 868,42 МГц.
- Обзор стека протокола Z-Wave. Характерной особенностью Z-Wave является жесткая стандартизация от физического уровня, до уровня приложения. То есть стек протокола Z-Wave покрывает все уровни по классификации OSI.
- Типы узлов, устройств и их включение в сетях Z-Wave. В сетях Z-Wave допускается существование узлов (ячеек) с различными ролями и выполняемыми функциями. Включение устройств в сети Z-Wave осуществляется переводом (обычно какой-то специальной кнопкой или комбинацией клавиш) контроллера в специальный режим включения, а включаемого устройства (обычно одинарным или тройным нажатием на кнопку) — в режим обучения.
- Z-Wave Over IP. Механизм инкапсуляции Z-Wave трафика в IP-коммуникации (Z-Wave Over IP или Z/IP) позволяет узлам Z-Wave предстать в виде IP-хостов внутри IP-сети, которые могут быть найдены с помощью сервиса mDNS — стандартного сетвого механизма поиска и обнаружения. Такие хосты затем могут взаимодействовать с управляющими приложениями путем обмена UDP-пакетами через назначенный UDP-порт.