Чеееееее? или "Что такое Z-WAVE ZIGBEE...?" Блог Нуба №3.

01 июня 2019, 16:20

Наверняка вы задавались подобными вопросами. Что такое HomeBridge, HomeAssistant, Node-RED, нужны ли хабы, почему Z-WAVE или ZIGBEE и тому подобное. Моя заметка направлена именно на вас. Хочу поделиться знаниями, которые я приобрел по всем этим ништякам. 

Добро пожаловать новичкам, надеюсь, вы найдете ответы. Добро пожаловать опытным гвардейцам автоматизации домов, вы можете поправить меня и тем самым помочь всем новичкам.

Итак начнем.

Протоколы:

Протокол — это стандартизированный набор правил передачи данных между устройствами или программами. Простыми словами, это язык, на котором общаются устройства и/или программы между собой.

В системе умных домов (далее УД) хочу выделить следующие основные протоколы:

  • Z-Wave
  • Zigbee
  • Wi-Fi \ Bluetooth

Давайе рассмотрим по порядку. (Иногда будем обращаться к Википедии)

Z-Wave является запатентованным беспроводным протоколом связи, разработанным для домашней автоматизации.

Z-Wave — это беспроводная радио технология с низким энергопотреблением, разработанная специально для дистанционного управления.  Z-Wave работает в диапазоне частот до 1 ГГц и оптимизирована для передачи простых управляющих команд с малыми задержками (например, включить/выключить, изменить громкость, яркость и т. д.). Такой диапазон частот не пересекается с фоном от Wi-Fi точек в многоквартирном доме.

Каждое Z-Wave устройство имеет в себе специальный чип и сертефицированно. Это дает гарантию того, что любое Z-Wave устройство (даже сделанное маленьким человеком с Али) будет работать с другими устройствами и контроллерами. 

Z-Wave устройства объеденяются в mesh сеть. У стройства, которые имеют постоянное питание (не батарейка или аккумулятор) усиливают сигнал и передают его дальше. Т.е. это большая паутина, которая может расширяться и сигнал должен дойти от контроллера до самого дальнего устройства. Оптимальный маршрут выбирается контроллером (центром УД) автоматически. 

Дальность сигнала не более 30м прямой видимости.

1600x_image.png?1586102626
На изображении видно, как сигнал от контроллера передается через устройства с постоянным питанием к конечным устройствам на батарейках. Те, в свою очередь отчитываются о приеме сигнала.

Относительно недавно вышел релиз Z-Wave® 700. Мы имеем очень экономный расход батареек (обещают до 10 лет) и 100м сигнал в прямой видимости (а не 30).

Безопасность:

 Z-Wave использует надежный алгоритм шифрования данных AES 128. Помимо алгоритма AES 128 для защиты Z-Wave теперь применяется механизм обмена сетевыми ключами на основе криптографического протокола Диффи-Хеллмана, а также система аутентификации устройств, устраняющая возможность взлома путем так называемой «атаки посредника» (man in the middle). Кроме того, стал еще безопаснее обмен данными между устройствами Z-Wave и различными облачными сервисами: он выполняется через защищенный туннель.

Забегу на перед — это мой любимый протокол.

ПЛЮСЫ:

  • При включении, устройство само интегрируются в ячеистую сеть. Например можно купить счетчик на воду, выключатели света и контроллер с легкостью сконфигурирует их и добавит в сеть.
  • Альянс Z-Wave задает единые команды для всех производителей Z-Wave устройств, из-за чего все устройства совместимы друг с другом.
  • Z-Wave работает в диапазоне частот до 1 ГГц
  • Гарантирует совместимость со всеми устройствами от разных производителей, имеющих соответствующий логотип Z-Wave.
  • 4,3 млрд. зашифрованных кодов безопасности для предотвращения клонирования. (шифрование трафика)

МИНУСЫ:

  • Стоимость устройств на порядк выше своих аналогов на других протоколах

Спецификация ZigBee ориентирована на приложения, требующие гарантированной безопасной передачи данных при относительно небольших скоростях и возможности длительной работы сетевых устройств от автономных источников питания (батарей).

ZigBee еще один беспроводной протокол. Всеми любимые УД от Xiaomi работает по данному протоколу. Частоты радиоволн аналогичный Wi-Fi. Устройства ZigBee так же работают по принцыпу самоорганизующейся ячеечной топологии (mesh) как и Z-Wave. Не каждое устройство ZigBee может усиливать и передавать сигнал (команды) дальше. Для этого введем понятие Роутер. Роутер — ZigBee устройство, которое имеет стационарное питание (проводной выключатель, лампа, розетка). Именно он усиливает и передает дальше  сигнал до конечных устройств (на батарейках).  

На моей памяти все ZigBee устройства от разных компаний работают исключительно со своими Хабами. Хаб от Xiaomi и к нему подключаются остальные датчики. К хабу Xiaomi вы не подключите устройства ZigBee от мегафона или еще кого-то. (Бывают интеграции с между производителями, но это редкость)

Забегая наперед, можно купить ZigBee USB адаптер или ему подобный (например Deconz) и к нему подклють практически любое ZigBee устройство. Но я говорю и решениях "из коробки".

ПЛЮСЫ:

  • Масштабируем и расширяем в любой момент новыми устройствами.
  • Конечная цена устройств самая низкая из всех
  • Шифрование трафика.

МИНУСЫ:

  • Каждый производитель делает свой хаб (центр) и свое приложение. Можем наплодить MiHome, Philips, Мегафон и т.д. (дальш мы узнаем как уйти от это
  • Wi-Fi в многоэтажках могут мешать, ведь частоты те же, хоть и используется более современная техника модуляции и передача сигналов с расширенным спектром (но это не точно)

HomeKit Ready устройства работают на данных технологиях

Много писать про данную технологию не вижу смысла. Мы все прекрасно знаем что это. Многие HomeKit устройства довольно экономичные, ведь работают на BLE, который позволяет прожить на одном заряде около 2 лет. 

Bluetooth так же поддерживает ячеистую сеть. 

ПЛЮСЫ:

  • Работают сами по себе без всяких хабов и центров (например универсальный пульт Broadlink)
  • Конечная цена устройств небольшая

МИНУСЫ:

  • Если у вас не "Apple дом", будьте готовы плодить приложения.
  • Wi-Fi фон и помехи
  • При смене роутера устройства придется добавлять в сеть заново, ибо они привязаны к MAC роутера

Так же есть множество других каналов связи, как RF, NB-LTE и NB-CIoT, Dash7. С ними не знаком и как понял не очень распространены (кроме RF). 

Wireless RF

Беспроводные радио (Wireless RF) датчики и исполнительные механизмы дешевы и просты в развертывании. Они характеризуются ультранизким энергопотреблением. Дальность действия составляет до 100м в прямой видимости и до 500м с внешними антеннами. Работают они обычно на частоте 315 или 433 МГц  и поддерживают AES шифрование 128 бит.

Хотел вместить все в одной записи, но уж очень длинная простыня получается. На этом я сделаю паузу. В следующей заметке напишу про Малину и HomeBridge, Home Assistant, Node-Red и прочее.


Спасибо за внимание.


Все новости мира умных домов - t.me/SprutAI_News или Instagram
Остались вопросы? Мы в Telegram - @SprutAI

Хочешь умный дом но нет времени разбираться?
Посмотри примеры работ и выбери себе интегратора.
  1. Андрей Паневин (gfyz)
    Андрей Паневин (gfyz) 2 года назад

    Для общего развития очень даже хорошо!

  2. Михаил Радьков (mike02)
    Михаил Радьков (mike02) 2 года назад

    Неплохая статья, кроме одного недочета: к сожалению,  устройства z-wave не все являются 'роутерами', а также, как и zigbee только те, которые имеют 220 В. 

  3. Сергей Пушкин (SergeyP)
    Сергей Пушкин (SergeyP) 2 года назад

    "Каждое Z-Wave устройство имеет в себе специальный чип и сертИфицированно. Это дает гарантию того, что любое Z-Wave устройство (даже сделанное маленьким человеком с Али) будет работать с другими устройствами и контроллерами."

    Не совсем так.. Чип, да, каждое устройство имеет, но это не имеет отношения к сертификации. Сертифицируются, как раз, готовые устройства на предмет соответствия требованиям протокола. Поэтому маленький человек с Али может сделать устройство, которое не будет работать так, как это описано в протоколе. И такое устройство он никогда не сможет сертифицировать.

  4. (Sergee)
    (Sergee) 2 года назад

    Bluetooth Low Energy (BLE), который используется в IoT, сильно отличается от обычного Bluetooth. Он близок к Zigbee по энергопотреблению и возможности mesh-сети. Стоит ли писать-публиковать статьи настолько нубского уровня? 

    • Богдан Корда (bkorda)
      Богдан Корда (bkorda) 2 года назад

      Многоуважаемый Sergee, это не стать, я блог. Блоги вас не заставляет никто читать. Я могу здесь написать, что лучшее в мире решение на ардуино делается с паяльником. Описал свой опыт и часть приобретенных знаний. А про BLE и эффективность... эм, покдлюченые Apple Watch и AirPods чуть ли не в 2 раза быстрей высаживаю аккум телефона.

      • (Sergee)
        (Sergee) отредактировано 2 года назад

        В спецификациях BLE нет поддержки потоковой передачи звука. Есть частные решения для этого (в том числе от Apple), но энергопотребление в таком режиме мало отличается от Bluetooth Classic. Это физика, тут чудес не бывает. Там же, где BLE использется по назначению, ситуация другая. Например, сенсор Xiaomi Mi Flora работает от CR2032 около года.   

  5. (Sergee)
    (Sergee) 2 года назад

    Конечно, я не буду вас читать. И другим не советую тратить время на ваш блог, поэтому и оставил свой комментарий. 

    • Богдан Корда (bkorda)
      Богдан Корда (bkorda) 2 года назад

      Я обновил запись и внес правки, ваши в том числе.

      • (Sergee)
        (Sergee) 2 года назад

        Зачем? Это же запись в блоге, а не статья. Она отражает личный путь автора, его ошибки и заблуждения. Исправлять надо в другой записи.

  6. Илья Гитлин (iGitlin)
    Илья Гитлин (iGitlin) 2 года назад

    Для общего понимания протоколов вполне доступно описано, но как говорили выше у z-wave меш так же работает как и у zigbee, роутер это устройство с питанием от сети - димер, розетка и тд. и сигнал идёт через них к батареечным, если контроллер общается с датчиком напрямую то скорее всего роутер стоит далеко или просто надо пролечить сеть после добавления устройств. 

    • Богдан Корда (bkorda)
      Богдан Корда (bkorda) 2 года назад

      Спасибо, я готовлю обновление и дополнение записи. Учту многие моменты, в том числе этот, и дополню некие провалы.

    • Богдан Корда (bkorda)
      Богдан Корда (bkorda) 2 года назад

      Спасибо, обновил запись и внес некие правки.

  7. (Peterblack)
    (Peterblack) 2 года назад

    Ну хоть кто-то снизошёл до нормального объяснения!!! Спасибо Вам! 

  8. (Sergee)
    (Sergee) отредактировано 2 года назад

    Не каждое устройство ZigBee может передавать сигнал. 

    Вы сами-то понимаете, что написали смешную ерунда? Как же устройство шлёт данные и получает команды, если не умеет "сигналить"?

    Для этого введем понятие Роутер. Роутер — ZigBee устройство, которое имеет стационарное питание (проводной выключатель, лампа, розетка). Именно он ретранслирует сигнал до конечных устройств (на батарейках).  

    Zigbee-сеть не может работать без координатора. А вот без роутера может. Но ни тот ни другой ни разу не ретранслятор.

    • Богдан Корда (bkorda)
      Богдан Корда (bkorda) 2 года назад

      Таки роутер. 

      Существуют три основных типа устройств, в Zigbee-сетях устройства могут выполнять одну из следующих ролей:
      Координатор – может быть только один в сети, никогда не спит.
      Роутер – может быть много в сети, никогда не спит, служит узловой точкой и может выполнять функции оконечного устройства.
      Оконечное устройство – чаще всего кормится от автономного источника питания, в этом случае львиную долю времени дрыхнет, периодически просыпаясь и пингуя своего хозяина (роутера или координатора) и проверяя, нет ли для него сообщений. Может выполнять мелкую работу дергать ногами или семплить входы.

      • (Sergee)
        (Sergee) 2 года назад

        Координатор, по-вашему, не общается с конечными устройствами?

        • Богдан Корда (bkorda)
          Богдан Корда (bkorda) 2 года назад

          Такого никто не говорил. Вы ищите подвохи и придумываете проблемы. Это не техническая документация. Цель ознакомить (примерно) с основами. Все общается. Речь шла об усилении сигнала. Что через 150 метров датчик протечка Акара не будет виден хабом.

          • (Sergee)
            (Sergee) 2 года назад

            Просто вы пытаетесь писать о технических вещах, в которых не разбираетесь совсем. Даже на уровне базовой терминологии. И чем больше пытаетесь объясниться, тем очевиднее это становится. Вот и сейчас. Усиление сигнала, маршрутизация и ретрансляция - это совсем разные, принципиально отличающися действия при передачи сигналов. Не надо писать о том, чего не знаешь на один уровень глубже, чем описываешь.

            Пишите о себе, а не о технике, от которой вы далеки.

  9. Богдан Корда (bkorda)
    Богдан Корда (bkorda) отредактировано 2 года назад
    Комментарий удален
К списку блогов

Скидки для сообщества

z-neco.com

+7 905 830-02-94
Промокод:
sprutai
Размер скидки:
22%

Z-Wave.ru

+7 495 204-27-80
Промокод:
Sprutai
Размер скидки:
10%
Указать в комментариях к заказу

Z-Wave Ukraine

+380 68 641 9670
Промокод:
Sprut-UA
Размер скидки:
15%

Интернет-магазин yourhomekit.ru

+7 914 550-51-11
Промокод:
SPRUT-BLG
Размер скидки:
8%
Cамый большой ассортимент в России аксессуаров Apple HomeKit

LifeControl

+7 495 240-81-01
Промокод:
sprut15
Размер скидки:
15%
На весь ассортимент Lifecontrol

Тематические чаты

FAQ

Похожие записи

06 февраля 2019, 12:02
Автоматизированное открытие/закрытие окна
27 января 2019, 10:55
Избавляемся от wi-fi реле на ESP в пользу zigbee без прошивок и танцев с бубном.
30 января 2019, 12:39
Я построю свой луна-парк, с блекджеком и шлюхами! Хотя, к черту лунапарк !
28 июня 2019, 09:50
Расскажу о планах на ближайшие несколько недель и немного упрощу вам жизнь.
03 июля 2020, 16:45
Пример добавления неподдерживаемого устройства в zigbee2mqtt
03 февраля 2019, 08:41
Нам потребуется система на Deconz с установленным GUI, лампа Hue c обновленной прошивкой по предыдущей заметке (потребуется Hue Hub)
17 января 2020, 07:22
Подборка наиболее полезных статей и инструкций
27 апреля 2020, 14:45
Мини статья как я сделал систему перекрытие воды при протечке.
13 июня 2019, 11:49
Рассказываем о новых Z-Wave чипах, стике DEFARO UZB7, а также о способах его применения
08 ноября 2019, 19:07
Во многих роутерах Mikrotik есть USB-порт. Можно его использовать для того, чтобы устройства из роутера по сети пробросить в контроллер УД. Я расскажу, как это сделать для macOS