Protocolo Z-Wave

Z-Wave es un protocolo de comunicación inalámbrica utilizado por aparatos automáticos o automotrices con fines de conexión y comunicación. Es inventado en 1999 por Zensys, una empresa danesa-estadounidense. En este artículo vamos a ver algunas características de Z-Wave, componentes de Z-Wave, pila de protocolos Z-Wave y algunas aplicaciones de Z-Wave.

Pila de protocolo Z-Wave:

La pila de protocolos Z-Wave contiene cinco capas: capa física, capa MAC, capa de transporte, capa de red y capa de aplicación.

• Capa PHY: esta capa tiene muchas funciones, pero la más importante es la modulación y la codificación. En esta capa, los datos se transfieren en bloques de 8 bits y el bit más significativo se envía primero.
• Capa MAC: la capa MAC, como sugiere el nombre, se encarga del control de acceso al medio entre los Nodes esclavos en función de los algoritmos de evitación de colisiones y retroceso. Además, se encarga de las operaciones de red basadas en la ID de inicio, la ID de Node y otros parámetros en el marco de onda z.
• Capa de transporte: la capa de transporte Z-Wave es principalmente responsable de la retransmisión, el reconocimiento de paquetes y la autenticación del origen de los paquetes. la capa de onda z consta de cuatro tipos básicos de tramas: 
  • Marco de fundición simple  
  • marco ACK
  • Trama de multidifusión 
  • Marco de transmisión
• Capa de red: la capa   de red Z-Wave controla el enrutamiento de tramas de un Node a otro Node.
• Capa de aplicación: esta capa es responsable de la decodificación y ejecución de comandos en la red z-wave.

El siguiente diagrama nos muestra varias capas de la pila de protocolos de onda z:

Componentes de onda Z:

Los componentes de z-wave incluyen controladores, Nodes esclavos, ID de inicio, ID de Node y tablas de enrutamiento.

• Controladores: Un controlador es una unidad que tiene la capacidad de compilar una tabla de enrutamiento de la red y puede calcular rutas a los diferentes Nodes. Hay dos tipos de controladores: 
  • Controlador primario: El controlador primario es el dispositivo que contiene una descripción de la red de onda z y controla la salida. Asigna ID de red o ID de hogar o ID de Node al z-wave durante el proceso de inscripción.  
  • Controlador secundario: también tiene una ID de red y se mantiene constante para mantener las tablas de enrutamiento.
• Nodes esclavos: los Nodes  esclavos son los Nodes que no contienen tablas de enrutamiento pero pueden contener un mapa de red. los Nodes esclavos tienen la capacidad de recibir tramas y responder a ellas si es necesario.
• Home ID:  la ID utilizada por z-Wave para la separación de la red entre sí se denomina Home ID. Lo crea el controlador principal y tiene un tamaño de 32 bits. 
• Node ID:  El número de identificación o una dirección que se le da a cada dispositivo durante el proceso de inclusión se llama Node ID. 
• Tabla de enrutamiento:   es utilizada por los controladores para calcular rutas. 

El siguiente diagrama nos muestra la red de ondas z.

Características de Z-Wave:

• Utiliza RF para señalización y control.
• Frecuencia: 900 MHz (ISM)
• Alcance: 30 metros
• Tasas de datos: hasta 100 kbps
• Modulación FSK

  Aplicaciones de Z-Wave:

• Automatización del hogar
• Gestión del agua mediante sensores de inundación
• Escáner de huellas dactilares