Z-Wave: надёжный протокол беспроводной связи для умных домов

Знакомясь с миром домашней автоматизации, невозможно обойти вниманием один из самых важных её элементов — беспроводного соединения. Как именно должны общаться между собой стиральная машинка, холодильник, термостат и пульт управления всем этим хозяйством? Очевидные ответы вроде Wi-Fi или Bluetooth имеют свои серьёзные минусы, делающие их не очень подходящими для такой работы: загруженность диапазона 2,4 ГГц приводит к помехам, совершенно лишним в домашней автоматизации. Одним из решений этой проблемы стала разработка низкочастотного протокола Z-Wave, специально заточенного под дистанционное управление и передачи простых управляющих команд (включить свет, запустить стирку, уменьшить громкость) с минимальными задержками.

Пульт управления на 4 устройства, USB-стик Z-Wave.Me, контроллер RaZberry на базе Raspberry Pi и Z-Way, уличный датчик движения, настенный двухклавишный выключатель на батарейках

Особенность Z-Wave в том, что устройства основанные на этой технологии являются полностью автономными и независимыми друг от друга. Z-Wave построен на основе ячеистой сети (Mesh Network) — каждое устройство, в котором есть чип Z-Wave, позволяет не только получать, но и передавать информацию, соединяясь с другим таким же гаджетом через беспроводную сеть на радиочастотах. Поэтому при выходе из строя одного устройства в сети – остальные продолжат функционировать. Каждое устройство является повторителем сигнала, что позволяет легко покрывать площади радиусом в 120-150 метров.

Чип Z-Wave обладает размером меньше чем монета в один евро, что позволяет встраивать его в микросхемы любых размеров. Он может работать на разных частотатх в зависимости от того, в каких странах какие разрешены: 869.0 МГц (Россия), 868.42 МГц (Европа, страны CEPT, Китай, Сингапур, ОАЭ, ЮАР), 908.42 МГц (США, Мексика), 921.42 МГц (Австралия, Бразилия, Новая Зеландия), 919.8 МГц (Гонконг), 865.2 МГц (Индия), 868.2 МГц (Малайзия), Япония (951-956 и 922-926 МГц).

Z-Wave – разработка датской компании ZenSys. В 2009 году компания ZenSys была поглощена крупной компанией, производящей системы на одном чипе, Sigma Design. Теперь Sigma Design выдает лицензию на конструирование и производство устройств основанных на технологии Z-Wave и все что может быть с ними связанно.

Безопасность

Так как Z-Wave это радиопротокол работающий на частоте 869 Мгц, подключиться к сети извне практически невозможно. Для управления Z-Wave устройствами используется контроллер RaZberry, который является шлюзом TCP/IP <--> Z-Wave. С телефона на RaZberry отправляется HTTP запрос посредством WiFi, а контроллер RaZberry, используя одноименную Z-Wave плату отправляет команду Z-Wave устройству.

Шифрование между устройствами в сети зависит от типа устройства которому передается сигнал: если устройсво поддерживает шифрование, то и передается зашифрованный сигнал, иначе в открытом виде.

Вся сеть устройств объединяется при помощи Z-Wave. Чтобы в нее подключиться нужно иметь прямой доступ к контроллеру RaZberry или взломать протокол Z-Wave, что проблематично, т.к. Z-Wave протокол проприетарный и его спецификация доступна только для разработчиков подписавших соглашение о неразглашении.

Контроллер RaZberry полностью автономен и не передает никакой информации ни на какие сервера, поэтому, сли взлом осуществляется в сторону получения доступа к RaZberry, то достаточно отключить контроллер от TCP/IP сети — и он продолжит работать, автономно осуществляя автоматизацию дома.

Если пользователю требуется удаленный доступ к своему умному дому, то можно активировать соединение через сервер. При этом пользователь будет заходить на свой контроллер RaZberry через сервер. В этом случае сервер является транзитным узлом от умного дома до пользователя, на всем пути трафик шифруется, поэтому Z-wave.me не могут посмотреть, какие команды передает пользователь своему умному дому.

Z-Wave.me

Z-Wave.me ^[1] – являются партнерами iRidium mobile в разработке интерфейсов и устройств для умных домов с Ноября 2014 года. Так же Z-Wave.me являются одной из трехсот компаний альянса Z-Wave Alliance, наряду с такими гигантами индустрии как Samsung, LG, Bosch, Dlink и многие другие. Это первый и крупнейший на данный момент дистрибьютор устройств основанных на Z-Wave технологии в России. Помимо импортирования забугорных устройств, Z-wave.me разрабатывают свои примочки для умного дома.

Z-Wave.me выпускают различные устройства для умных домов на технологии Z-wave: от обычных выключателей на батарейках до платы RaZberry, которая превращает простой компьютер в полноценный контроллер Z-Wave, с помощью которого можно настраивать автоматизацию любой сложности и управлять любыми Z-wave устройствами. Есть версии в виде USB-стика и готовый контроллер с этой платой внутри. Плата RaZberry продается в более чем 10 странах по всему миру.

Z-Wave.me и iRidium mobile

Z-Wave.me и iRidium mobile являются технологическими партнерами с осени 2014 года. Z-Wave.Me создали драйвер, позволяющий с помощью iRidium GUI Editor создавать приложения для панелей с поддержкой Z-Wave. iRidium владеет мощным инструментом визуализации и возможностью объединять разные технологии автоматизации на одной панели управления, Z-Wave.me имеют контроллер RaZberry, позволяющий работать с более чем 1000 Z-Wave устройств.

По отзывам разработчиков Z-Wave.me, разработка модуля не составила проблем благодаря базе видоуроков и богатой Wiki ^[2] iRidium. При написании драйвера для iRidium используются стандартные приемы программирования, поэтому у человека немного знакомого с JavaScript не должно возникнуть трудностей. Разработка драйвера заняла всего неделю, из которой один день был потрачен на написание драйвера и еще 4 — на отлов мелких ошибок.

С помощью драйвера Z-Wave, iRidium получил доступ к управлению еще 1000 устройств, а Z-Wave.Me, в свою очередь, получил инструмент для создания панелей управления для своего оборудования и возможность работать с другими технологиями умного дома через панель iRidium.

iRidium mobile — Z-Wave starter kit

Модуль разрабатывался при помощи инструмента iRidium Script API ^[3] — cобытийно ориентированные скрипты, позволяющие решить различные задачи:

• Работа с графическими объектами (страницы, попапы, итемы). Возможно создание, изменение свойств и удаление элементов.
• Работа со звуком.
• Работа с драйверами: отправка команд, приём данных
• Работа с системными тегами
• Работа с токенами (системными, драйверными, внутренними переменными проекта)

Инструменты iRidium являются мультиплатформенными — однажды созданный скрипт или драйвер будет одинаково работать на любой поддерживаемой iRidium операционной системе (iOS/Windows/Android/OS X).

При помощи iRidium Script API, любой желающий и знающий Java Script может написать свои скрипты к любому оборудованию. Именно это и позволяет говорить, что с iRidium можно управлять любыми устройствами, в том числе и устройствами на базе Z-Wave.

Редактор iRidium GUI Editor и настройка проекта на Z-wave

Благодаря инструменту от iRidium mobile были созданы модули для Sonos, Philips HUE, Samsung Smart TV, iTunes и многих других ^[4]. С появлением Bongo ^[5], модули станут типизированными, что позволит добавлять их в любые проекты без лишних настроек.

Чтобы попробовать Z-Wave с iRidium самостоятельно, нужно скачать модуль Z-Wave с iRidium ^[6] и воспользоваться пошаговой инструкцией ^[7].

Выключателей начальник и стиралок командир
^[8]

Автор: iRidiumMobile

Источник ^[9]