توسط : [vc_row][vc_column][vc_column_text]
راهاندازی شبکه، توپولوژی و مسیردهی
به گزارش BACpress،شبکه Z-Wave از یک معماری شبکه مش مسیردهی-منبع بهره میبرد. شبکههای مش را با نام شبکههای تکموردی بیسیم نیز میشناسند. در این قبیل شبکهها، دستگاهها از کانال بی سیم برای ارسال پیامهای کنترل استفاده میکنند که این پیامها سپس توسط دستگاههای مجاور، به شکلی موجوار، رله میشوند. آن دستگاه منبع که میخواهد کار انتقال را انجام دهد را آغازکننده میگویند. نام مسیردهی تکموردی مش آغازشده-منبع هم از همینجا نشات گرفته است.
دستگاهها میتوانند با استفاده از گرههای بینابین شان با یکدیگر ارتباط بگیرند. به این ترتیب است که می توانند موانع خانگی یا نقاط مرده رادیویی را که ممکن است در حیطه چندمسیره یک خانه رخ دهند، دور زده و از کنارشان فعالانه مسیردهی کنند. یک پیام از گره الف به گره ج را می توان با موفقیت انتقال داد حتی اگر این دو گره در بازه رادیویی یکدیگر نباشند، به شرط آنکه گره سوم ب نیز در کار باشد که بتواند با هر دو گره الف و ج ارتباط بگیرد. اگر مسیر ارجح در دسترس نبود، خاستگاه پیام مسیرهای دیگر را امتحان خواهد کرد تا بالاخره راهی به گره ج پیدا شود. از این رو، یک شبکه Z-Wave میتواند مساحتی بسیار بیشتر از بازه رادیویی یک واحد منفرد را پوشش دهد؛ اما اگر تعداد این جهشها زیاد باشد ممکن است شاهد تاخیر مختصری میان فرمان کنترل و نتیجه مطلوب باشیم.
شبکه در سادهترین شکلش تشکیل شده است از یک دستگاه کنترلپذیر واحد و یک کنترلر اصلی. همیشه امکان اضافه کردن دستگاههای بیشتری وجود دارد، یک شبکه Z-Wave میتوان تا 232 دستگاه را شامل شود، همراه با گزینه شبکههای پلزننده در صورت نیاز به دستگاههای بیشتر.
طریقه اضافه و یا حذف کردن دستگاه به شبکه Z-Wave
برای آنکه بتوان دستگاهی را از طریق Z-Wave کنترل کرد آن دستگاه باید در شبکه Z-Wave گنجانده شود. این فرایند (که به آن “جفتکردن” و “اضافه کردن” هم میگویند) اغلب با فشار دادن توالیای از دکمهها بر روی کنترلر و بر روی دستگاهی که دارد به شبکه اضافه میشود، انجام میگیرد. این توالی را کافی است فقط یک بار وارد کنید، بعد از آن دیگر کنترلر همیشه آن دستگاه را میشناسد.
دستگاهها را می توان با فرایند مشابهی از شبکه Z-Wave جدا کرد. طی فرایند گنجاندن، کنترلر با میزان قدرت سیگنال میان دستگاهها آشنا میشود و از این رو در معماری شبکه از دستگاهها انتظار میرود که قبل از آنکه به سیستم اضافه شوند در مکان نهاییای که برایشان درنظر گرفته شده است باشند. معمولا کنترلر یک بکآپ باطری داخلی کوچک دارد که به آن امکان میدهد موقتا برای جفت کردن یک دستگاه جدید، از برق کشیده شده و به محل آن دستگاه برده شود. بعد از جفت کردن، کنترلر به مکان معمول خودش بازگردانده شده و متصل میشود.
آیدی شبکه Z-Wave
هر شبکه Z-Wave با یک آیدی شبکه شناخته میشود، و هر دستگاه هم با یک آیدی گره. آیدی شبکه (که به آن آیدی خانه هم میگویند) نام مشترک همه گرههایی است که به یک شبکه منطقی Z-Wave تعلق دارند. طول آیدی شبکه 4 بایت است (32 بیت) و زمانی که دستگاهی در داخل شبکه گنجانده میشود، کنترلر اصلی، این آیدی را به آن دستگاه جدید نیز تخصیص میدهد. گرههایی که آیدی شبکهشان با یکدیگر یکی نیست نمیتوانند با یکدیگر ارتباط برقرار کنند. آیدی گره، نشانی یک گره واحد در شبکه است. طول آیدی گره 1 بایت است (8 بیت) و این آیدی در داخل شبکهاش باید منحصربهفرد باشد.
چیپ Z-Wave را برای دستگاههایی که با باطری کار میکنند بهینه میکنند، و اغلب اوقات این چیپ در یک حالت صرفه جویی در برق است تا انرژی کمتری مصرف کند و فقط زمانی بیدار میشود که بخواهد کارکردش را اجرا کند.
در شبکههای مش Z-Wave، هر دستگاه خانه، سیگنالهای بیسیم به اطراف خانه میپراند که این منجر به مصرف کم برق میشود و اجازه میدهد که دستگاهها سالها بی آنکه نیازی به تعویض باطریها باشد کار کنند. برای آنکه واحدهای Z-Wave قادر باشند پیامهای ناخواسته را مسیردهی کنند، لازم است که در حالت خواب نباشند. از این رو دستگاههایی که با باطری کار میکنند قادر نیستند به عنوان واحدهای تکرارکننده (سیگنال) کار کنند. کارکرد تکرار کردن را به دستگاههای متحرک نظیر ریموت کنترلها نیز نمیسپرند چون فرض Z-Wave این است که همه دستگاههای قادر به تکرارکردن باید در همان مکان تشخیصداده شده اصلی خودشان باقی بمانند.
امنیت Z-Wave
Z-Wave مبتنی است بر یک طراحی اختصاصی که مورد حمایت زیگما دیزاینس، به عنوان تامینکننده اصلی چیپ آن، میباشد اما واحد کسبوکار Z-Wave در سال 2018 به تملک سیلیکونلبز درآمد. در سال 2014، مستسومی به دومین منبع صاحبِ لاینس برای چیپهای سری 500 بدل شد. چند تحقیق آکادمیک و عملی درخصوص امنیت بر روی سیستمهای اتوماسیون خانه که مبتنی بر پروتکلهای Zigbee و X10 هستند انجام شده است اما تحقیقات برای تحلیل لایههای پشته پروتکل Z-Wave هنوز در آغاز راه است.
معلوم شده است که در قفلهای در Z-Wave با-رمز گذاری-AES آسیبپذیریای وجود دارد و این قفلها را میتوان از راه دور چنان دستکاری کرد که بتوان بدون دانستن کلیدهای رمزگذاری بازشان کرد و از آنجا که پس از این کار، کلیدها هم تغییر داده میشوند پیامهایی که متعاقبا در شبکه صادر میشوند، مثلا پیام “در باز است”، از سوی کنترلر مستقر شبکه نادیده گرفته میشود. این آسیبپذیری به خاطر نقصی در مشخصات پروتکل Z-Wave نبود بلکه یک خطای پیادهسازی از سوی سازنده قفل در بود.(در این متن بخوانید:ادعای شرکت انگلیسی در رابطه با هک قفل هوشمند)
در 17 نوامبر 2016، ائتلاف Z-Wave اعلام کرد که دستگاههایی که که از 2 آوریل 2017 گواهی Z-Wave دریافت خواهند کرد استانداردهای امنیت قویتری خواهند داشت. این استاندارد که با نام سکیوریتی 2 یا S2 شناخته میشود امنیت پیشرفتهتری برای خانه هوشمند فراهم میآورد. S2 استانداردهای رمزگذاری برای انتقالهای میان گرهها بنا کرده است و فرایندهای جدید جفتسازی را برای هر دستگاه الزامی ساخته است که در آن هر دستگاه یک PIN منحصربهفرد یا کدهای QR دارد. یک لایه جدید تصدیق صحت که هدف آن باز داشتن هکرها از به دست گرفتن کنترل دستگاهها فاقد امنیت یا با امنیت ضعیف است. ائتلاف Z-Wave این استاندارد جدید امنیت را پیشرفتهترین امنیت موجود در بازار دستگاهها و کنترلرها و هابهای خانه هوشمند میداند.
سختافزار
چیپ برای گرههای Z-Wave ZW0500 است که حول یک میکروکنترلر Intel MCS-51 و با یک ساعت داخلی سیستم 32 مگاهرتزی ساخته شده است. بخش RF چیپ حاوی یک ترنسیور GisFSK برای فرکانس قابلِ گزینش نرمافزار است. این چیپ با یک برق 2.3 الی 3.6 ولت، و در حالت انتقال، 23 میلیآمپر مصرف میکند. ویژگیهایش یک رمزگذار AES-128، یک کانال بیسیم 100 کیلوبیت بر ثانیه، گوشسپاری همجریان بر روی چند کانال، و پشتیبانی USB VCP میباشند.
مقایسه Z-Wave با سایر پروتکلها
در شبکهبندی بیسیم خانه هوشمند چندین فناوری داریم که برای تبدیل شدن به استاندارد منتخب تبدی با یکدیگر در رقابتند. وایفای خیلی برق مصرف میکند و بازه سیگنال بلوتوث و تعداد دستگاههای بلوتوث محدود است. سایر استانداردهای شبکهای رقیب Z-Wave عبارتند از Wi-Fi HaLaw، بلوتوث 5، Insteon، Thread و ZigBee.
بازه عملیاتی هوای-آزاد Z-Wave طولانی و برابر با 90 متر (در بیرون) و 24 متر (در داخل) است. عدد قابلیت حداکثر دستگاههای Insteon بزرگ و برابر با 17.7 میلیون است (در مقایسه با 65 هزار ZigBee و 232 Z-Wave).
نرخ انتقال دادههای Thread سریع است و برابر است با 250 کیلوبیت بر ثانیه. Z-Wave در مقایسه با ZigBee تعاملپذیری بهتری دارد اما نرخ انتقال دادهها در ZigBee سریعتر است.(در این متن بیشتر درباره مقایسه Z-wave و Zigbeeبخوانید:فناوری Z-Wave در مقایسه با Zigbee)
Thread روی فرکانس شلوغ 2.4 گیگاهرتز کار میکند که فرکانس استاندارد وایفای است، حال آنکه Z-Wave در آمریکا روی 908 مگاهرتز کار میکند که نویز کمتری دارد و ناحیه بزرگتری را پوشش میدهد.
ZigBee هم روی فرکانس 915 مگاهرتز کار میکند و هم روی فرکانس 2.4 گیگاهرتز. هر سه تا شبکه مش هستند.
MAC/PHY متعلق به Z-Wave از سوی “اتحادیه بینالمللی ارتباطات از راه دور” و به عنوان رادیو ITU 9959 برای تمام جهان استاندارد شده است. تعاملپذیری Z-Wave، سکیوریتی 2 (S2)، میانافزار و مشخصات IP Z-Wave همگی در سال 2016 در دسترس عموم قرار گرفتند و این باعث شده است که Z-Wave برای توسعهدهندگان اینترنت اشیاء بسیار دسترس پذیر باشد.
[/vc_column_text][/vc_column][/vc_row][vc_row][vc_column][ult_ihover][/ult_ihover][/vc_column][/vc_row]
