Z-Wave: cos’è, come funziona, vantaggi

Z-Wave è una tecnologia di comunicazione wireless che utilizza onde radio affidabili a bassa potenza che viaggiano facilmente attraverso pareti, pavimenti e mobili. Tramite Z-Wave puoi creare facilmente una smart home, ​​controllando luci, elettrodomestici, riscaldamento, sicurezza e multimedia grazie alla sua interoperabilità tra dispositivi di produttori diversi.

Negli ultimi anni l’utilizzo di Z-Wave è aumentato notevolmente, tanto che dal 2020 ci sono oltre 3000 dispositivi certificati sul mercato che appartengono a 700 marchi differenti.

 

Indice dei Contenuti

  1. Cos’è Z-Wave e come funziona
  2. Cos’è Z-Wave Plus
  3. Z-Wave Alliance
  4. Vantaggi
  5. Confronto con altri protocolli

 

Cos’è Z-Wave e come funziona

Se stai creando la tua casa intelligente, probabilmente avrai visto il termine “Z-Wave” sui dispositivi smart. Ma cos’è Z-Wave e come funziona?

Z-Wave, come Zigbee, è dei più recenti protocolli wireless focalizzato essenzialmente sulla connettività all’interno della smart home. E’ un tipo di protocollo che i dispositivi intelligenti utilizzano per comunicare tra loro. Appartiene alla stessa categoria di Bluetooth e WiFi, ma Z-Wave possiede alcune caratteristiche uniche che si traducono in importanti vantaggi per la demotica.

Zensys, dalla Danimarca ha sviluppato Z-Wave nel 2001. L’obiettivo era quello di creare un’alternativa più economica di Zigbee che permettesse a dispositivi di diverse marche di comunicare tra loro senza difficoltà.

Venne rilasciato nel 2004 e conquistò il mercato di massa nel 2005 con la formazione della Z-Wave Alliance. Successivamente, questa start up venne acquistata da Sigma Designs nel 2009 e venduta a Silicon Labs nel 2018.

Come funziona Z-Wave

Z-Wave funziona sulla gamma di frequenze radio 800-900MHz, molto meno trafficate rispetto la banda 2,4 GHz utilizzata dal WiFi. Questo significa avere molte meno interferenze di connessione.

La frequenza effettiva su cui opera un dispositivo Z-Wave dipende dal paese in cui viene utilizzato. I paesi Europei utilizzano 868,40, 868,42, e 869,85 MHz.

Il protocollo Z-Wave con i suoi dispositivi collegati formano una rete mesh. In un sistema wifi i dispositivi si connettono direttamente ad un hub centrale (di solito un router o un altro punto di accesso). Invece, nella rete mesh, l’hub centrale si connette alla rete internet, mentre i singoli dispositivi Z-Wave (sensori, lampadine, telecamere, serrature e così via) no. Questi usano solo il protocollo Z-Wave per parlare con l’hub, ma la connessione all’hub centrale può non essere diretta in quanto il segnale può passare da un dispositivo all’altro e i singoli dispositivi fungono da ripetitore.

Una rete mesh wireless con Z-Wave può supportare fino a 232 dispositivi. E, se nelle reti RF standard, più dispositivi creano problemi di congestione, nella rete mesh più dispositivi rafforzano la rete.

Ogni rete Z-Wave ha un suo ID univoco (32 bit) che garantisce che i dispositivi su reti differenti non possano parlare tra loro. All’interno di ogni rete, ogni dispositivo riceve un ID  univoco (8 bit) di rete.

Ogni singolo dispositivo viene aggiunto alla rete Z-Wave tramite un processo di inclusione che non solo assegna loro un ID di rete, ma aggiunge una chiave di crittografia e fa la mappatura del segnale per l’instradamento dei messaggi.

Il processo di installazione è molto semplice. Sull’interfaccia utente dell’hub si avvia la procedura per l’aggiunta di un nuovo dispositivo, si preme il pulsante Z-Wave e l’associazione avviene in automatico. Il dispositivo dovrebbe apparire nell’interfaccia del hub pronto per l’uso.

Cos’è Z-Wave Plus?

I dispositivi più recenti portano la scritta “Z-Wave Plus”. Significa che utilizzano la piattaforma aggiornata, conosciuta anche come serie Z-Wave 500. Essenzialmente, è stata presa la tecnologia originale e si hanno aggiunto cose come una maggiore portata, una maggiore durata della batteria, l’aggiornamento OTA e canali RF aggiuntivi.

L’ultima versione disponibile è la certificazione Z-Wave Plus V2 che include un framework di sicurezza S2 migliorato e SmartStart, una funzione di configurazione che consente un vero plug and play per la casa intelligente dei consumatori.

Infine, ora è disponibile anche la serie 700, che rende le connessioni ancora più veloci e durature, con una riduzione di energia utilizzata del 64% e con memoria e potenza di elaborazione di gran lunga superiori.

Z-Wave Alliance

Il protocollo Z-Wave è una tecnologia proprietaria di proprietà di Silicon Labs. La società concede in licenza la tecnologia e gestisce la Z-Wave Alliance.

La Z-Wave Alliance è responsabile della certificazione e garantisce che tutti i dispositivi siano conformi a rigidi standard. All’alleanza fanno parte oltre 700 produttori che producono più di 3000 dispositivi Z-Wave.

Vantaggi

Questo protocollo è stato sviluppato per il controllo wireless di elettrodomestici, come luci, sensori, serrature, termostati e simili. E attraverso il suo utilizzo, una casa diventa smart, guadagnando numerosi vantaggi.

Installazione semplice

La maggior parte dei dispositivi Z-Wave sono semplici da installare. Basta accenderli, aggiungerli alla rete del protocolloe iniziare subito a controllarli dal PC, tablet o cellulare. Inoltre, dato che si sta parlando di una tecnologia wireless, la sua installazione non richiede alcun cablaggio aggiuntivo.

Accessibilità

Un importante vantaggio di questo standard rispetto alle tradizionali soluzioni per la casa intelligente, è la sua convenienza. Poiché l’installazione non richiede un installatore specializzato, puoi scegliere di espandere il tuo sistema in qualsiasi momento. Le soluzioni di automazione domestica Z-Wave sono adatte e disponibili a basso costo.

Affidabilità e sicurezza

Tutti i dispositivi che utilizzano questo protocollo comunicano tra loro in modalità wireless, quindi è di fondamentale importanza che la loro comunicazione sia affidabile e sicura. Lo standard Z-Wave richiede che ogni comunicazione sia riconosciuta (ACK).

Inoltre, la sicurezza del trasferimento dei dati è di vitale importanza. Ecco perché Z-Wave utilizza lo stesso standard di sicurezza crittografia usato dalle applicazioni di internet banking.

Portata del segnale wireless

Le tecnologie wireless di solito soffrono di problemi di corto raggio e interferenze. La frequenza Z-Wave utilizzata in Europa è 868,42 MHz. Ciò significa che, a differenza di altre tecnologie wireless, non subisce interferenze esterne.

La portata comune di un segnale Z-Wave è di 100 metri all’aperto e di 50 metri all’interno degli edifici. Inoltre, dato che il protocollo utilizza una rete mesh, la portata della rete aumenta con l’aumento del numero di dispositivi collegati. In poche parole, più dispositivi Z-Wave hai in casa, maggiore è la portata e le dimensioni della rete.

Interoperabilità e disponibilità dei dispositivi

Z-Wave è attualmente la tecnologia di automazione domestica più utilizzata al mondo. Attualmente ci sono oltre 3000 prodotti offerti da più di 700 produttori in tutto il mondo.  Tutti i dispositivi Z-Wave sono completamente interoperabili. Ciò significa che non sei legato ad un singolo produttore. Puoi tranquillamente abbinare dispositivi di produttori differenti perché sono tutti compatibili tra loro.

Efficienza energetica

La capacità di risparmiare energia sta diventando un fattore sempre più importante. I dispositivi Z-Wave sono ottimizzati per l’efficienza energetica con una durata tipica della batteria di un anno e più.

Salute

Altrettanto importante è la protezione della salute e il problema dello smog elettromagnetico (emissioni di segnale wireless e suoi effetti sull’uomo). Tutti i dispositivi Z-Wave hanno emissioni elettromagnetiche molto basse: 4.000 volte inferiori a quelle di un telefono cellulare.

Confronto con altri protocolli

Z-wave vs Bluetooth

Il più grande miglioramento che questo protocollo apporta al Bluetooth è la potenza del segnale. Il segnale Bluetooth è soggetto a interferenze e interruzioni perché tutti i dispositivi Bluetooth inviano e ricevono informazioni sulla stessa banda a 2,4 GHz e quindi competono tra loro per l’utilizzo della banda. E a meno che tu non abbia una rete WiFi a 5 GHz, sono in competizione anche con i dispositivi sulla tua rete WiFi.

Con Z-wave, ogni ripetitore di segnale Z-wave (dispositivo) lavora insieme per rafforzare la rete. Ogni dispositivo effettivamente rafforza il segnale. Più dispositivi hai, più facile è creare una rete forte in grado di aggirare gli ostacoli e passare attraverso muri, soffitti e pavimenti.

Z-wave vs WiFi

Z-wave batte anche il WiFi in termini di interferenza di rete. Come il Bluetooth, i dispositivi WiFi competono tra loro, quindi la potenza del segnale e la velocità della rete ne risentono quando sono collegati molti dispositivi. Tuttavia, il WiFi può contenere più informazioni. La tecnologia Z-wave invia e riceve molti dati per dispositivi intelligenti come lampadine, rilevatori di movimento e altri piccoli elettrodomestici, ma i dispositivi che inviano molte informazioni richiedono la maggiore capacità di una rete WiFi. Ad esempio, una telecamera di videosorveglianza HD invia più dati di quelli che una rete Z-wave o Bluetooth a bassa potenza può gestire.

Z-wave vs Zigbee

Spesso Z-Wave compete con ZigBee per la creazione della smart home perfetta. Anche ZigBee è un tipo di tecnologia mesh wireless. Come Z-wave, ogni dispositivo su una rete Zigbee aiuta a rafforzare il suo segnale. Però, a differenza di Z-wave, funziona sulla frequenza di 2,4 GHz condivisa con WiFi e Bluetooth. È meno probabile che si verifichino problemi di segnale con Zigbee rispetto al solo WiFi o Bluetooth, ma questo protocollo ha una propria frequenza dedicata.

Un’altra differenza è che Zigbee è un software open source, mentre Z-wave è un software proprietario supportato e certificato.

Entrambe le tecnologie stanno prendendo piede, ma la tecnologia Z-wave è supportata dai leader del settore che la perfezionano costantemente. Il protocollo è sul mercato da oltre un decennio e ha subito numerosi aggiornamenti e miglioramenti.

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