Кіріспе

Зиялы ғимараттар желілері үшін сымсыз стандарт Тұрғын үй, коммерциялық, MDU және құрылыс нарықтарына бағытталған басқа да протоколдар мен жүйелер сияқты Z Wave жүйесін ақылды телефоннан, планшет немесе компьютерден және ақылды динамик, сымсыз кілтпен немесе Z Wave шлюзі немесе орталық басқару құрылғысы бар диуарға орнатылған панель арқылы басқаруға болады. Z Wave өзінің одағының бөлігі болып табылатын әр түрлі өндірушілердің үй басқару жүйелері арасындағы қолданбалық қабаттың өзара іс-қимылын қамтамасыз етеді. Өзара әрекеттесетін Z Wave өнімдерінің саны артып келеді; 2017 жылы 1700-ден астам, 2019 жылға қарай 2600-ден астам,

Тарих

Z Wave протоколын 1999 жылы Копенгагендегі Zensys компаниясы әзірледі. Сол жылы Zensys тұтынушы жарық басқару жүйесін енгізді, ол Z Wave-ге 900 МГц диапазонындағы лицензиясыз жиілік жолағында чип (SoC) үй автоматтандыру протоколындағы меншік жүйесі ретінде дамыды. Оның 100 сериялы чиптері 2003 жылы, ал 200 сериясы 2005 жылы мамыр айында шығарылды. Оның 500 сериялы чипі, Z Wave Plus деп те аталады, 2013 жылдың наурызында төрт есе көп жадымен, сымсыз қашықтықты жақсартумен, батареяның ұзақтығын жақсартумен, жетілдірілген S2 қауіпсіздік жүйесімен және SmartStart орнату функциясымен шығарылды. Оның 700 сериялы чипі 2019 жылы шығарылды, 100 метрге дейін тікелей нүктеден нүктеге немесе 800 метрге дейін Z Wave желісі арқылы, батареяның ұзақтығы 10 жылға дейін, S2 және SmartStart технологиясымен қамтамасыз етіледі. 2019 жылдың шілдесінде Z Wave Plus v2 сертификаты жарияланды. Ол 700 платформасында жасалған құрылғылар үшін жасалған. Технология Солтүстік Америкада 2005 жылы, бес компания, соның ішінде Danfoss, Ingersoll Rand және Leviton Manufacturing, Z Wave-ті қабылдаған кезде пайда бола бастады. Сатып алудан кейін Z Wave-дің АҚШ-тағы штаб-пәтері Фримонт қаласында, Калифорния штаты, Сигма штаб-пәтерімен Мильпитас қаласында біріктірілді. Өзгерістердің бір бөлігі ретінде Z Wave сауда белгісінің мүдделерін Sigma Designs АҚШ-та сақтап қалды және оны Aeotec Group-тың Еуропадағы еншілес компаниясы сатып алды. 2018 жылдың 23 қаңтарында Sigma компаниясы Z Wave технологиясы мен бизнес активтерін Silicon Labs компаниясына 240 миллион долларға сатуды жоспарлап отырғанын мәлімдеді. Сату 2018 жылдың 18 сәуірінде аяқталды. 2005 жылы Z Wave технологиясын қолданатын нарықта алты өнім болды. 2012 жылы ақылды үй технологиясы кеңінен танымал бола бастағандықтан, АҚШ-та Z Wave технологиясын қолданатын шамамен 600 өнім болды. Ашық бастапқы кодтың болуы бағдарламалық қамтамасыз ету әзірлеушілеріне Z Wave-ді аз шектеулермен құрылғыларға қосуға мүмкіндік береді. Z Wave S2 қауіпсіздігі, Z/IP IP желілері арқылы Z Wave сигналдарын тасымалдау үшін және Z Wave орталық бағдарламалық жасақтамасы 2016 жылдан бастап ашық бастапқы код болып табылады. 2020 жылы Z Wave Alliance Z Wave спецификациясын ратификациялады, бұл қосымшаны ашық бастапқы кодты дамытуға қосты. Альянстың техникалық жұмыс тобы Z Wave спецификациясын әзірлеуді басқарады және Z Wave талаптарына сай өнімдер үшін стандарттық іске асыру кітапханасын жүргізеді.

Стандарттар және Z-Wave Альянсы

2005 жылы құрылған және 2020 жылы коммерциялық емес ұйым ретінде қайта құрылған Z Wave Alliance - бұл нарық дамуына, техникалық Z Wave спецификациясына және құрылғы сертификатына және Z Wave технологиясына арналған стандарттарды әзірлеу ұйымы. Z Wave Alliance - тұрғын үй және коммерциялық технология нарығындағы 300-ден астам компанияны қамтитын консорциум. Z Wave Alliance барлық ұрпақ Z Wave құрылғыларының толық артқа қарай үйлесімділігімен өзара іс-қимыл қабілеттілігін кепілдендіретін стандарттарға сәйкес құрылғыларды сертификаттауды жүзеге асырады. Бұл стандарттарға сенімділік, қашықтық, қуат тұтыну және құрылғылардың өзара әрекеттесуі бойынша ерекшеліктер кіреді. 2013 жылдың қазан айында Z Wave Plus деп аталатын жаңа протокол және өзара іс-қимыл сертификаттау бағдарламасы жарияланды, ол 500-ші жүйедегі жүйеге (SoC) қажетті жаңа мүмкіндіктер мен жоғары өзара іс-қимыл стандарттарына негізделген және оған 300/400 сериялы SoC-тер үшін 2012 жылдан бастап қол жетімді кейбір мүмкіндіктер кіреді. 2014 жылдың ақпан айында Z Wave Plus сертификат берген алғашқы өнім. 2016 жылы Альянс Z Wave сертификатталған орнатушыларды оқыту бағдарламасын іске қосты, бұл бағдарламаны іске асырушылар, интеграторлар және дилерлер Z Wave желілері мен құрылғыларын тұрғын үй және коммерциялық жұмыстарында қолдануға арналған құралдарды береді. Сол жылы Альянс Z Wave Certified Installer Toolkit (Z CIT) диагностикалау және ақауларды жою құрылғысын жариялады, оны желі мен құрылғыны орнату кезінде қолдануға болады, сондай-ақ қашықтан диагностикалау құралы ретінде жұмыс істей алады. Z Wave Long Range (LR) 2020 жылдың қыркүйегінде жарияланды, бұл Z Wave сигналдарына қарағанда кеңейтілген қашықтықты қамтитын жаңа ерекшелік. LR спецификациясы Z Wave Plus v2 сертификаты бойынша басқарылады және сертификатталады. Z Wave Alliance Z Wave сертификаттау бағдарламасын қолдайды. Z Wave сертификатының екі компоненті бар: техникалық сертификат және нарықтық сертификат. 2019 жылдың желтоқсанында Z Wave жаңадан құрылған OS жұмыс тобының қадағалауымен стандартты дамытуға өз үлестерін қосу үшін мүшелері үшін өзінің платформасына бастапқы кодын шығаратын Z Wave Source Code Project жобасын жариялады. Жоба альянс мүшелеріне GitHub-та қол жетімді. 2019 жылдың желтоқсан айында Z Wave Alliance Z Wave спецификациясы ратификацияланған, көп көзді сымсыз стандартқа айналатындығын жариялады. Оған ITU кіреді. G9959 PHY/MAC радиосының спецификациясы, қолданбалық қабат, желілік қабат және хост құрылғысының байланыс протоколы. Бір ғана дереккөзді стандарттаудың орнына Z Wave Alliance жұмыс тобының мүшелері әзірлеген, сымсыз ақылды үйдің көп көзді стандарты болады. Z Wave Alliance стандарттарды әзірлеу ұйымына (SDO) айналады, сонымен бірге сертификаттау бағдарламасын басқаруды жалғастырады. 2020 жылдың тамызында Z Wave Alliance ресми түрде тәуелсіз коммерциялық емес стандарттарды әзірлеу ұйымы ретінде құрылды, оның жаңа SDO құрылымы: Alarm аясында жеті құрылтайшы мүшесі болды. Com, Assa Abloy, Leedarson, Ring, Silicon Labs, StratIS және Qolsys. SDO аясында жаңа мүшелік деңгейлері, жұмыс топтары мен комитеттер, соның ішінде ерекшеліктерге арналған техникалық жұмыс топтары, сертификаттау, қауіпсіздік және маркетинг топтары бар.

Радиожиіліктер

Z Wave 100 кбит/с жылдамдықпен шағын дерек пакеттерін сенімді, аз күтуді қамтамасыз етуге арналған, ол бақылау және сенсорлық қосымшаларға жарамды, ал түйіндер арасында хабарды төрт есеге дейін жіберу мүмкіндігімен, ол көпшілік тұрғын үйлерге жеткілікті қамтуды қамтамасыз етеді. Модуляция Манчестер кодтауымен жиілік ауысуы (FSK) болып табылады, ал басқа қолдау көрсетілетін модуляция схемаларына GFSK және DSSS OQPSK кіреді. Z Wave 15-бөлімді лицензиясыз өнеркәсіптік, ғылыми және медициналық (ISM) жолағын пайдаланады, ол әлемде әр түрлі жиіліктерде жұмыс істейді. Мысалы, Еуропада ол 868 869 МГц жолағында жұмыс істейді, ал Солтүстік Америкада бұл жолақта 908 916 МГц-тен Z Wave торлы желі ретінде жұмыс істегенде және 912 920 МГц-тен Z Wave LR режімінде жұлдыз топологиясымен жұмыс істегенде. Жиілік МГц-те865.2 Үндістан868.4 Қытай, Оңтүстік Африка868.4, 869.85 Армения, Бахрейн, CEPT елдер (Еуропа және басқа да елдер), Египет, Француз Гвианасы, Грузия, Ирак, Иордания, Қазақстан, Кувейт, Ливан, Ливия, Нигерия, Оман, Филиппин, Катар, Сауд Арабиясы, Оңтүстік Африка, Түрікменстан, БАӘ, Біріккен Корольдік, Өзбекстан, Йемен869Ресей908.4, 916Аргентина, Багам аралдары, Барбадос, Бермуда, Боливия, Британдық Виргин аралдары, Канада, Кайман аралдары, Колумбия, Гватемала, Гаити, Гондурас, Ямайка, Мальдивы, Маврикий, Мексика, Молдова, Марокко, Никарагуа, Панама, Тринидад және Тобаго, Түрік және Кайкос аралдары, Уругвай, АҚШ, Израиль916919.98, 921.4 Австралия, Бразилия, Чили, Доминика, Эквадор, Эквадор, Сальвадор, Ливан, Ливия, Ливия, Нигерия, Нигерия, Парагва, Перу, Уругвай, Венесуэла, Венесуэла, Уругвай, Венесуэла, 9220.920, Вьи, 921.919, Вь 921.37, Вь 921.3,31, Вь, Боливия, Боливия, Макао, Боливия, Мальга, Маль, Мальга, Мальдива, Мальдива, Маль, Мальдива, Маврикий, Мексика, Мексика, Мексика, Мексика, Мексика, Мексика, Мексика, Мориция, Мориси, Мориси, Мориси, Мориси, Мориси, Мориси, Мориси, Мориси, Сури, Маврикий, Сури, Сури, Сури, Сури, Сури, Сури, Сури, Трини, Трини, Трини, Трини, Трини, Тринидад, Тринидад, Тринидад, Тринидад, Тринидад, Тринидад, Тринидад, Тринидад, Тринидад, Тринидад, Тринидад, Тринидад, Тринидад, Тринидад, Тринидад, Тринидад, Тринидад, Тринидад,

Желілерді орнату, топология және маршруттау

Дәстүрлі хаб және спик желілері барлық құрылғылар қосылған бір орталық хаб немесе қолжетімділік нүктесін қамтиды, мысалы, роутерге қосылатын сымсыз құрылғы. Z Wave құрылғылары желі желісін жасайды, онда орталық хабтан басқа құрылғылар бір-бірімен байланыс жасай алады. Желілі желілердің артықшылықтары - кеңірек қашықтық, үйлесімділік және мықты желі. Z Wave LR құрылғылары орталық нүктеде хабты қамтитын жұлдыздық желі топологиясында жұмыс істейді, содан кейін әрбір құрылғыға тікелей байланыс орнатады, ал желлі желідегідей, белгілерді көзделген мақсатқа жеткенше түйіннен түйінге жіберуден гөрі. Жұлдызды желі мен торлы желі арасындағы басты айырмашылық - құрылғыға тікелей байланыс. Z Wave LR және дәстүрлі Z Wave түйіндері бір желіде бірге өмір сүре алады. Қосымша құрылғыларды кез келген уақытта қосуға болады, сондай-ақ екінші реттік контроллерлер, соның ішінде дәстүрлі қолмен ұсталатын контроллерлер, кілтпен қосқан контроллерлер, қабырғалы коммутаторларды басқарушылар және Z Wave желісін басқаруға арналған компьютерлік қосымшалар. Z Wave желісі 232 құрылғыдан немесе Z Wave LR-мен бір ақылды үй желісінде 4000 түйіннен құралуы мүмкін. Екі құрылғыда да, егер қосымша құрылғылар қажет болса, желілерді көпірлеу мүмкіндігі бар. Z Wave чипі батареямен жұмыс істейтін құрылғыларға арналған, және көп жағдайда энергияны үнемдеу режимінде қалып, энергияны аз тұтыну үшін, тек өз қызметін орындау үшін оянады. 2019 жылдың желтоқсан айында Silicon Labs Z Wave Alliance сертификаттауға арналған ашық сымсыз стандарт ретінде Z Wave спецификациясын шығаратынын жариялады. 2016 жылдың 17 қарашасында Z Wave Alliance 2017 жылдың 2 сәуірінен бастап Z Wave сертификатын алатын құрылғылар үшін қауіпсіздік стандарттарын күшейту туралы жариялады. Security 2 (немесе S2) деп аталатын бұл жүйе ақылды үй құрылғылары, шлюздер мен хабтарға озық қауіпсіздікті қамтамасыз етеді. Ол түйіндер арасындағы трансляцияларды шифрлау стандарттарын бекітеді және әр құрылғыда бірегей PIN немесе QR кодтары бар әр құрылғы үшін жаңа жұптастыру процедураларын талап етеді. Жаңа аутентификация деңгейі хакерлердің қауіпсіз емес немесе нашар қорғалған құрылғыларды басқаруына жол бермеуді көздейді. Z Wave Alliance-тің айтуынша, жаңа қауіпсіздік стандарты - ақылды үй құрылғылары мен контроллерлері, шлюздер мен хабтар үшін нарықтағы ең озық қауіпсіздік. 2021 жылдың соңында шығарылған 800 сериялы чип стандартты S2 қауіпсіздік мүмкіндіктерін, сондай-ақ Silicon Labs Secure Vault технологиясын қолдайды, бұл PSA сертификаттау деңгейі 3 қауіпсіздігі бар сымсыз құрылғыларды іске асырады. 2022 жылы зерттеушілер 700 серияға дейінгі Z Wave чипсеттерінде бірнеше осалдықтарды жариялады, олар ашық бастапқы кодты протоколды нақтылаушыға негізделген. Нәтижесінде, чипсет пен құрылғыға байланысты Z Wave радио қашықтығында шабуылдаушы қызмет көрсетуден бас тарта алады, құрылғылардың құлауына себепші болады, батареяларды түгелімен, трафикті ұстап алады, бақылайды және қайталайды және осал құрылғыларды басқарады. CERT-те осыған байланысты CVE (CVE 2020 9057, CVE 2020 9058, CVE 2020 9059, CVE 2020 9060, CVE 2020 9061, CVE 2020 10137) жарияланды. 100, 200, 300 сериялы чипсеттері бар Z Wave құрылғыларын осалдықтарды түзету үшін жаңартуға болмайды. 500 және 700 чипсет сериялары бар құрылғылар үшін бұл осалдықтарды прошивка жаңартулары арқылы азайтуға болады.

Жабдық

Z Wave түйіндерінің чипі ZW0500 болып табылады, ол Intel MCS 51 микробасқарушысы бойынша 32 МГц ішкі жүйелік сағатымен құрылған. Чиптің RF бөлігінде бағдарламалық таңдауға болатын жиілік үшін GisFSK қабылдағышы бар. 2.2 3.6 вольт қуат көзімен, ол 23mA тұтынуды өткізеді. 2018 жылдың 8 қаңтарында өткен Тұтынушы электроника шоуында Sigma Designs өзінің Z Wave 700 платформасын таныстырды. 700 сериялы чип 2019 жылы шығарылды. Z Wave LR - бұл Z Wave протоколына қосымша 100 кбит/с DSSS OQPSK модуляциясы. Модуляция төртінші арна ретінде қарастырылады, бұл шлюздерге қолданыстағы Z Wave арнасын сканерлеуге LR тораптарын қосуға мүмкіндік береді. Z Wave LR сонымен қатар жалғыз ақылды үй желісінде масштабталуды 4000 түйінге дейін арттырады, бұл Z Wave-мен салыстырғанда 20 есеге өседі. Z Wave MAC / PHY халықаралық телекоммуникация одағымен ITU 9959 радиосы ретінде стандартталған, ал Z Wave өзара әрекеттесуі, қауіпсіздік (S2), орталық және Z Wave IP-ге қатысты спецификациялар 2016 жылы жалпыға ортақ болды, ал Z Wave даму үшін толық ратификацияланған ашық бастапқы кодты протоколына айналды. 2022 жылдың 17 қарашасынан бастап OpenZWave белсенді түрде сақталмайды. 2019 жылы 19 желтоқсанда құрылған Connectivity Standards Alliance компаниясы біріктірілген құрылғылардың байланысын біріктіруді мақсат етеді, осылайша қосылған құрылғылар сымсыз технологиялар мен ақылды үй экожүйелерінде бірге жұмыс істейді. Z Wave желілерінде шлюз деңгейінде IP бар, бұл бұлтты материяға қосуға мүмкіндік береді. Олар жергілікті желі деңгейінде де бірлесіп жұмыс істей алады.