Z-Wave — протокол бездротового зв'язку, який використовується переважно для домашньої автоматизації. Це мережева сітка, що використовує радіохвилі низької енергії для зв'язку між пристроями, що дозволяє здійснювати бездротовий контроль житлових приладів та інших пристроїв, як-от керування освітленням, системи безпеки, термостати, вікна, замки, басейни та гаражні двері. Як і інші протоколи та системи, призначені для ринку домашньої та офісної автоматизації, система Z-Wave може керуватись через Інтернет за допомогою бездротової клавіатури, настінної клавіатури або через смартфони, планшети чи комп'ютери, через шлюз Z-Wave або центральний контрольний пристрій, який виконує функції контролера та порту для зовнішнього підключення. Це забезпечує сумісність між системами управління домашньою автоматизацією різних виробників, що є членами його альянсу. Станом на травень 2017 року налічується понад 1700 сумісних продуктів Z-Wave.
Як і інші протоколи та системи, спрямовані на ринки житлових, комерційних, багатоквартирних (MDU) будинків та будівель, система Z-Wave може керуватися за допомогою смартфона, планшета або комп'ютера, а також локально через розумну колонку, бездротовий брелок або настінну панель з шлюзом Z-Wave чи центральним контролером, який виконує функції хабу або контролера. Z-Wave забезпечує взаємодію прикладного рівня між системами управління домом різних виробників, які входять до альянсу. Кількість сумісних продуктів Z-Wave постійно зростає: понад 1700 у 2017 році понад 2600 до 2019 року і понад 4000 до 2022 року.
Історія Протокол Z-Wave був розроблений данською компанією Zensys, розташованою в Копенгагені, у 1999 році. представила систему керування освітленням для споживачів, яка згодом еволюціонувала в Z-Wave — пропрієтарний протокол автоматизації будинку на основі системи на кристалі (SoC) на неліцензованому частотному діапазоні в межах 900 МГц. Чіпсет 100-ї серії був випущений у 2003 році, а 200-ї серії — у травні 2005 року при цьому чіп ZW0201 пропонував високу продуктивність за низькою ціною. Чіп 500-ї серії, також відомий як Z-Wave Plus, був випущений у березні 2013 року та мав вчетверо більше пам'яті, покращений бездротовий зв'язок, довший термін служби батареї, розширену систему безпеки S2 і функцію налаштування SmartStart . Чіп 700-ї серії був випущений у 2019 році та забезпечував можливість зв'язку на відстані до 100 метрів безпосередньо від точки до точки або до 800 метрів по всій мережі Z-Wave, із продовженим терміном служби батареї до 10 років та технологіями S2 і SmartStart. У липні 2019 року була анонсована сертифікація Z-Wave Plus v2, призначена для пристроїв на базі платформи 700. Специфікація Z-Wave Long Range (LR) була оголошена у вересні 2020 року, і вона забезпечує бездротовий зв'язок на відстані до чотирьох разів більшій, ніж у стандартного Z-Wave. Чіп 800-ї серії був випущений наприкінці 2021 року, пропонуючи покращену безпеку та довший термін служби батареї порівняно з 700-ю серією.
Технологія почала набирати популярність у Північній Америці близько 2005 року, коли п'ять компаній, включаючи Danfoss, Ingersoll-Rand і Leviton Manufacturing, прийняли технологію Z-Wave. Вони утворили альянс Z-Wave Alliance, метою якого є просування використання технології Z-Wave, при цьому всі сертифіковані продукти компаній-членів альянсу є сумісними між собою. У 2005 році компанія Bessemer Venture Partners очолила третій раунд фінансування для Zensys на суму 16 мільйонів доларів. У травні 2006 року Intel Capital про інвестиції в Zensys, через кілька днів після того, як Intel приєдналася до Z-Wave Alliance. У 2008 році Zensys отримала інвестиції від Panasonic, Cisco Systems, Palamon Capital Partners і Sunstone Capital.
Z-Wave була придбана компанією Sigma Designs у грудні 2008 року. Після придбання штаб-квартира Z-Wave у США, розташована у у Фремонті, Каліфорнія, була об'єднана зі штаб-квартирою Sigma в Мілпітасі, Каліфорнія. У рамках змін права на торгову марку Z-Wave у США залишилися за Sigma Designs, а в Європі їх придбав дочірній підрозділ Aeotec Group.
23 січня 2018 року Sigma оголосила про намір продати технологію Z-Wave та бізнес-активи компанії Silicon Labs за 240 мільйонів доларів, а продаж був завершений 18 квітня 2018 року.
У 2005 році на ринку було шість продуктів, які використовували технологію Z-Wave. До 2012 року, коли технологія розумного дому все популярнішою, у США було доступно близько 600 продуктів, на основі Z-Wave Станом на червень 2022 року існує понад 4000 сертифікованих Z-Wave сумісних продуктів.
Сумісність Сумісність Z-Wave на прикладному рівні забезпечує обмін інформацією між пристроями та дозволяє всьому апаратному і програмному забезпеченню Z-Wave працювати разом. Технологія бездротової мережі з топологією mesh дозволяє будь-якому вузлу спілкуватися з сусідніми вузлами безпосередньо або опосередковано, керуючи додатковими вузлами. Вузли, що перебувають у межах досяжності, взаємодіють безпосередньо. Якщо вони поза межами досяжності, то можуть зв'язуватися через інші вузли, що знаходяться в зоні досяжності обох для обміну інформацією. У вересні 2016 року деякі частини технології Z-Wave стали публічно доступними, коли тодішній власник Sigma Designs випустив публічну версію рівня сумісності Z-Wave, а програмне забезпечення було додане до бібліотеки з відкритим кодом Z-Wave. MAC/PHY рівні Z-Wave були стандартизовані Міжнародним союзом електрозв'язку як радіопротокол ITU 9959. Наявність відкритого коду дозволила розробникам програмного забезпечення інтегрувати Z-Wave у пристрої з меншими обмеженнями. Безпека Z-Wave S2, Z/IP для передачі сигналів Z-Wave через IP-мережі та проміжне програмне забезпечення Z-Wave стали доступними з відкритим кодом у 2016 році. У 2020 році альянс Z-Wave затвердив специфікацію Z-Wave з відкритим кодом. Технічна робоча група альянсу керує розробкою специфікації Z-Wave та підтримує бібліотеку стандартних реалізацій для продуктів, сумісних із Z-Wave.
Стандарти та Z-Wave Alliance Створений у 2005 році та перетворений на некомерційну організацію у 2020 році, альянс Z-Wave Alliance є організацією з розробки стандартів, керованою учасниками, яка присвячена розвитку ринку, технічній специфікації Z-Wave та сертифікації пристроїв, а також навчанню щодо технології Z-Wave. Альянс Z-Wave Alliance є консорціумом з понад 300 компаній на ринку підключених технологій для житлового та комерційного використання. Альянс Z-Wave сертифікує пристрої за стандартами, які гарантують сумісність з повною зворотною сумісністю всіх поколінь пристроїв Z-Wave. Ці стандарти включають вимоги до надійності, діапазону, енергоспоживання та сумісності пристроїв.
У жовтні 2013 року було анонсовано новий протокол та програму сертифікації сумісності під назвою Z-Wave Plus, засновану на нових функціях та більш високих стандартах сумісності, об'єднаних разом та обов'язкових для систем на кристалі (SoC), серії 500, включаючи деякі функції, доступні з 2012 року для SoC серії 300/400. У лютому 2014 року перший продукт отримав сертифікацію Z-Wave Plus.
У 2016 році альянс запустив програму навчання сертифікованих інсталяторів Z-Wave Certified Installer Training, щоб надати інсталяторам, інтеграторам і дилерам інструменти для розгортання мереж і пристроїв Z-Wave у їхніх житлових і комерційних проєктах. Того ж року альянс оголосив про інструмент сертифікованого інсталятора Z-Wave Certified Installer Toolkit (Z-CIT), пристрій для діагностики та усунення несправностей, який можна використовувати під час налаштування мережі та пристроїв, а також для дистанційної діагностики.
Специфікація Z-Wave Long Range (LR) була оголошена у вересні 2020 року, що значно збільшила радіус дії порівняно зі звичайними сигналами Z-Wave. Специфікація LR керується та сертифікується в рамках сертифікації Z-Wave Plus v2. 15 березня 2022 року альянс Z-Wave оголосив, що компанія Ecolink, бренд систем безпеки та автоматизації будинку, стала першою, хто пройшов сертифікацію Z-Wave LR, використовуючи контролер для гаражних воріт серії Ecolink 700.
Альянс Z-Wave підтримує програму сертифікації Z-Wave, яка включає два компоненти: технічну сертифікацію та сертифікацію ринку.
У грудні 2019 року Z-Wave оголосив про проєкт Z-Wave Source Code Project, в рамках якого вихідний код стане доступним для учасників, щоб вони могли сприяти розвитку стандарту під наглядом новоствореної робочої групи OS Work Group. Проєкт доступний членам альянсу на GitHub.
У грудні 2019 року альянс Z-Wave оголосив, що специфікація Z-Wave стане ратифікованим стандартом бездротового зв'язку з кількома джерелами. Вона включає радіоспецифікацію ITU.G9959 PHY/MAC, прикладний рівень, мережевий рівень і протокол зв'язку між хостом і пристроєм. Замість того, щоб бути специфікацією з єдиним джерелом, вона стане багатоджерельним стандартом бездротового зв'язку для розумного дому, який розробляється колективно членами робочої групи Z-Wave Alliance. Z-Wave Alliance стане організацією з розробки стандартів (SDO), зберігаючи за собою управління програмою сертифікації. У серпні 2020 року Z-Wave Alliance офіційно став незалежною некомерційною організацією з розробки стандартів, з сімома засновниками під новою структурою SDO: Alarm.com, Assa Abloy, Leedarson, Ring, Silicon Labs, StratIS і Qolsys. У рамках SDO створено нові рівні членства, робочі групи та комітети, зокрема технічні робочі групи для конкретних функцій, а також групи сертифікації, безпеки та маркетингу.
Технічні характеристики
Радіочастоти Z-Wave розроблено для забезпечення надійної передачі малих пакетів даних із низькою затримкою зі швидкістю до 100 кбіт/с, і підходить для додатків керування та датчиків, на відміну від Wi-Fi та інших систем бездротової локальної мережі на основі IEEE 802.11, які розроблені переважно для високих швидкостей передачі даних. Відстань зв'язку між двома вузлами становить 200 метрів прямої видимості на відкритому просторі та 50 метрів прямої видимості в приміщенні, а завдяки можливості передавати повідомлення до чотирьох разів між вузлами, це забезпечує достатнє покриття для більшості житлових будинків. Модуляція — це частотна маніпуляція (FSK) із манчестерським кодуванням, а інші підтримувані схеми модуляції включають GFSK і DSSS-OQPSK.
Z-Wave використовує неліцензований промисловий, науковий і медичний (ISM) діапазон Частини 15, який працює на різних частотах у всьому світі. Наприклад, в Європі він працює в діапазні 868—869 МГц, тоді як у Північній Америці діапазон коливається від 908—916 МГц, коли Z-Wave працює як сітчаста мережа, і 912—920 МГц, коли Z-Wave працює з зіркоподібною топологією в режимі Z-Wave LR. Смуга сітчастої мережі Z-Wave конкурує з деякими бездротовими телефонами та іншими пристроями побутової електроніки, але уникає перешкод для Wi-Fi, Bluetooth та інших систем, які працюють у переповненому діапазоні . Нижні рівні, MAC і PHY, описані ITU-T G.9959 і повністю сумісні з попередньою версією. У 2012 році Міжнародний союз електрозв'язку (ITU) включив рівні Z-Wave PHY і MAC як опцію до свого стандарту G.9959 для бездротових пристроїв до 1 ГГц. Швидкість передачі даних включає 9600 біт/с і 40 кбіт/с з вихідною потужністю 1 мВт або 0 дБм.
Z-Wave було випущено для використання частот із такими діапазонами частот у різних частинах світу: