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Technologie domotique Z-Wave

Technologie domotique Z-Wave

Le concept de la technologie Z-Wave est qu'elle utilise un circuit radio RF de faible puissance intégré dans les appareils et systèmes électroniques domestiques.

La technologie Z-Wave est destinée à un certain nombre de domaines de la domotique sans fil, notamment l'éclairage, le contrôle d'accès résidentiel, les systèmes de divertissement et toutes les formes d'appareils électroménagers. Z-Wave peut être utilisé au sein d'un réseau (Home Area Network, HAN), et peut donc être utilisé pour configurer tous les domaines de la domotique, éventuellement contrôlés par un seul contrôleur.

De plus en plus d'appareils domestiques étant contrôlés à distance, la technologie Z-Wave est considérée comme une grande opportunité de marché, en particulier avec le discours sur l'Internet des objets, l'IoT se généralisant.

Les modules Z-Wave sont disponibles à partir d'une variété de sources à un prix relativement bas et offrent donc un excellent format pour la domotique.

L'Union internationale des télécommunications, l'UIT, a inclus les couches Z-Wave PHY et MAC en option dans sa norme G.9959. Ceci définit un ensemble de directives pour les appareils sans fil à bande étroite inférieurs à 1 GHz.

Alliance Z-Wave

Pour soutenir et promouvoir la technologie Z-Wave, une organisation connue sous le nom de Z-Wave Alliance a été fondée.

Il s'agit d'un consortium de fabricants qui ont des produits dans son secteur. En ayant une norme commune, la part de marché augmente car les utilisateurs peuvent sélectionner des produits de différents fabricants pour répondre plus exactement à leurs besoins.

L'Alliance fournit également la certification des produits, permettant ainsi de maintenir les normes et de sélectionner les produits dont ils savent qu'ils fonctionneront les uns avec les autres.

Principes de base de la technologie Z-Wave

Z-Wave utilise une topologie de réseau maillé et, par conséquent, tout appareil non alimenté par batterie agit comme un répéteur de signal, permettant des connexions fiables d'un nœud à l'autre. Les appareils alimentés par batterie n'agissent pas comme des répéteurs car cela entraînerait des niveaux élevés de décharge de la batterie.

L'approche du réseau maillé signifie que plus il y a d'appareils dans le réseau, plus il devient résilient.

les fréquences utilisées pour Z-Wave sont inférieures à celle de la bande Wi-Fi 2,4 GHz normale et cela permet une meilleure pénétration des murs et autres éléments trouvés dans toutes les maisons, mais en plus de cela, le réseau maillé signifie que les données à transférer peuvent routé intelligemment par le réseau pour contourner les obstacles et ainsi obtenir une couverture robuste dans toute la maison.

Z-Wave a généralement une portée d'environ 100 mètres ou 328 pieds en plein air. Cependant, les murs et autres éléments de la maison réduiront considérablement ce problème et il est donc recommandé que l'espacement maximal entre les appareils du réseau Z-Wave soit d'environ 10 mètres sur 30 pieds. Tout ce qui est plus proche permettra de meilleures communications.

Le signal Z-Wave peut sauter environ 600 pieds et les réseaux Z-Wave peuvent être reliés entre eux pour des déploiements encore plus importants. Chaque réseau Z-Wave peut prendre en charge jusqu'à 232 appareils Z-Wave, ce qui permet de fournir suffisamment d'appareils pour une maison entièrement automatisée.

Interface RF Z-Wave

La technologie Z-Wave utilise une interface RF simple pour garantir que les fonctions d'encodage et de décodage peuvent être réalisées avec un niveau minimum de traitement et donc de consommation d'énergie. Il garantit également que le signal RF peut être transmis avec une efficacité maximale.

Certains des paramètres clés de l'interface Z-Wave RF sont résumés dans le tableau ci-dessous.


Résumé de la technologie Z-Wave
ParamètreDétails
Débit de données9,6 ou 40 kbit / s; les vitesses sont totalement interopérables.
Schéma de modulationEncodage de canal GFSK Manchester
Portée maximale approximativeEnviron 30 m en quasi alignement des situations de chantier. Une réduction de la portée est attendue dans les bâtiments.
Bandes de fréquenceBande SRD 868,42 MHz (Europe)
Bande ISM 900 MHz: 908,42 MHz (États-Unis)
916 MHz (Israël)
919,82 MHz (Hong Kong)
921,42 MHz (Australie / Nouvelle-Zélande)
Cycle de serviceEn Europe, la bande 868 MHz a une limitation de cycle de service de 1%
Économie d'énergieLes unités Z-Wave ne sont actives que 0,1% du temps pour réduire la consommation d'énergie

Couche réseau Z-Wave

La couche réseau Z-Wave est la zone de la pile de protocoles qui contrôle l'échange de données entre les différents appareils, en envoyant des données sur la couche RF ou radio.

La couche réseau se compose de trois couches:

  • Couche d'accès aux médias: Appelée MAC, cette couche contrôle l'utilisation de base du matériel sans fil. Il le fait d'une manière qui n'est pas visible pour l'utilisateur final.
  • Couche de transport: La couche de transport au sein de la pile de protocoles de la technologie Z-Wave contrôle le transfert des messages entre deux nœuds sans fil et garantit une transmission sans erreur.
  • Couche de routage: La couche de routage gère les capacités de maillage sans fil Z-Wave. Il permet aux différents nœuds de se lier et d'acheminer les messages d'un nœud à un autre si un nœud est hors de portée d'un autre.

Appareils Z-Wave

Afin d'avoir une hiérarchie au sein d'un réseau sans fil, différents types d'appareils Z-Wave sont spécifiés:

  • Manette: Comme son nom l'indique, ces appareils sont ceux qui contrôlent d'autres appareils Z-Wave. Les dispositifs de contrôle sont programmés en usine avec ce qu'on appelle un ID de domicile. Cela ne peut pas être modifié par l'utilisateur.
  • Esclave: Les appareils esclaves sont ceux qui sont contrôlés par les contrôleurs. Les appareils esclaves n'ont pas d'identifiant de domicile préprogrammé, mais utilisent à la place l'identifiant de domicile qui leur est attribué par le contrôleur de réseau Z-Wave.
  • Routage esclave: Cette forme d'esclave Z-Wave est celle qui connaît ses voisins et a une connaissance partielle de la table de routage. Il peut répondre au nœud à partir duquel il a reçu le message. Il peut également envoyer des messages non sollicités à un certain nombre de nœuds prédéfinis vers lesquels il a des routes.

Afin de répondre à une grande variété d'applications, l'attribution des ID est réglementée et permet une variété de scénarios. Un contrôleur principal a pour fonction d'inclure d'autres nœuds dans le réseau. Il le fait en leur attribuant son propre ID de domicile. Si un nœud accepte l'ID d'origine du contrôleur principal, ce nœud esclave fait alors partie du réseau. Le contrôleur principal attribue également un ID de nœud individuel à chaque nouveau périphérique ajouté au réseau - c'est ce qu'on appelle l'inclusion.

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