Сеть Z-Wave использует радиоканал (в России это частота 869 МГц), поэтому приходится решать проблемы с качеством связи между модулями. Случайным образом могут возникать зоны плохого приема сигнала или «узкие места» сети, где связь периодически ухудшается.
Впрочем, соблюдая некоторые правила и просчитывая потери сигнала, можно избежать проблем с передачей сообщений между устройствами.
Модули Z-Wave в обязательном порядке сертифицируются компанией-владелицей технологии Z-Wave. Более того, компании-производители и организация Z-Wave Alliance, регулирующая распространение стандарта, контролируют процесс производства и дистрибуции чипов Z-Wave.
На сегодняшний день используется две серии микросхем Z-Wave:
Version 8, 2007г.
«Classic Z-Wave», Series 300/400.
Надстройка на основе Version 8, 2013г.
«Z-Wave Plus», Series 500.
Последняя версия стандарта получила поддержку удобных и широко рекламируемых функций Beaming, Explorer Frames, NWI, Lifeline Association.
Любые устройства на основе любых протоколов обмена данными сегодня можно заказать в онлайн-магазинах по всему миру. Поэтому стоит в первую очередь отметить, что описанные далее действия справедливы только для официально сертифицированных устройств Z-Wave. Информацию по сертификации конкретного устройства всегда можно проверить на одном из сайтов Z-Wave Alliance или Z-Wave. Понятно, что если устройство с фактически проприетарной технологией обмена сообщениями и проприетарной системой организации сети не сертифицировано непосредственно производителем, то никто не сможет поручиться за правильность его работы. Неслучайно заявления о радиусе действия сети Z-Wave или о взаимной совместимости модулей относятся только к сертифицированным устройствам.
Радиосигнал (и здесь Z-Wave не исключение) применительно к обмену информацией внутри помещения характеризуется несколькими параметрами:
- Дистанция распространения сигнала. Без препятствий составляет 100м, в помещениях обычно не превышает 30м.
- Материал и эффективная толщина препятствий. Основной предмет расчета при проектировании. Учитываются все препятствия на пути сигнала от одного модуля к другому, их толщина на этом пути и материал изготовления. Для подсчета существует оценочная таблица по потерям мощности радиосигнала.
- Частота. В этот параметр мы не можем вносить изменения, но частота для задач домашней автоматизации выбрана удачно. На примере домашнего Wi-Fi известно, что снижение частоты с 5 ГГц до 2.4 ГГц ведет к увеличению радиуса покрытия и уменьшению скорости передачи. Модули Z-Wave работают на частоте 864-928 МГц и к скорости совершенно не требовательны (максимальная скорость обмена для чипсетов 500-й серии составляет 100 Кб/с).
Значительное влияние на распространение сигнала оказывают также отражение и интерференция. Оба параметра практически непредсказуемы: отражение в большей степени, интерференция — в меньшей.
Все поверхности в помещении в той или иной мере отражают радиоволны, что либо облегчает, либо усложняет задачу инсталлятора. Отражение может помочь получить стабильную связь с удаленной зоной, а может помешать этому, если наложится на прямую волну и создаст высокий уровень шума. К сожалению, предсказать поведение отраженных радиоволн заранее невозможно.
Частота для работы Z-Wave выбрана в соответствии с классификатором Международного союза электросвязи из диапазона ISM (Industrial/Medical/Scientific, промышленные/медицинские/исследовательские устройства). Правила работы на этой частоте предполагают, в частности, что устройство Z-Wave не должно мешать другим устройствам работать на своей частоте и будет принимать все чужие сообщения, даже если это грозит выходом модуля Z-Wave из строя. Понятно, что это сделано для защиты ответственных устройств сектора ISM, которые могут работать рядом с сетью Z-Wave. Такая логика работы ставит модуль Z-Wave в уязвимое положение перед многими бытовыми устройствами, которые могут вызывать интерференцию и производители которых не слишком серьезно относятся к требованиям регуляторов.
Все перечисленные факторы могут выражаться в появлении «тени» («shadow») — области с локально низким уровнем сигнала недостаточным для радиообмена.
| Материал | Толщина, см | Ослабление сигнала |
| Стекло | 0.7 | 10% |
| Гипсокартон | 10 | 30% |
| Дерево | 8 | 30% |
| Камень | 27 | 70% |
| Бетон | 10 | 70% |
| Бетон | 20 | 90% |
| Бетон армированный | 12 | 95% |
| Бетон | 30 | 98% |
Здесь и далее для расчета толщины препятствий используется т.н. «эффективная толщина». Этот параметр легко определяется на плане помещения с обозначенным на нем расположением модулей. Линии прохождения радиосигнала между модулями изображаются прямыми. Тогда становится видно, что при прохождении радиосигнала через бетонную стену толщиной 10 см под углом 45° даст значение эффективной толщины бетона в 10 см × 1.41 = 14 см.
Пример для двух модулей, между ними гипсокартон, стекло и дерево. Задача: оценить дальность распространения сигнала Z-Wave
| Номер | Дальность до, м | Материал | Ослабление сигнала | Дальность после, м |
| 1 | 100 | Гипсокартон | 30% | 100 × 70% = 70 |
| 2 | 70 | Стекло | 10% | 70 × 90% = 63 |
| 3 | 63 | Дерево | 30% | 63 × 70% = 44 |
| Итоговая дальность: 44 м | ||||
Для встраиваемых модулей важно помнить, что не рекомендуется устанавливать их в металлические монтажные коробки: они экранируют радиосигнал со всех сторон, кроме лицевой. В то же время, толщина бетона стен непосредственно в месте установки модуля будет меньше, а значит сигнал с противоположной стороны стены может проходить лучше. Используя пластиковые «стаканы» для монтажа розеток и выключателей с модулями Z-Wave, вы сможете воспользоваться плюсами такого расположения.
Если помещения в доме разделены металлическими дверьми, то может произойти полная потеря сигнала между комнатами. Еще больше проблем возникает, если такая дверь часто остается открытой: в этом случае связь будет пропадать периодически, а вся Z-Wave сеть будет занята попытками восстановить ее и перестраивать маршруты то через дверной проем, то в обход него. Для таких случаев инсталляцию, тестирование и установку рабочих маршрутов нужно проводить при закрытой двери и стараться построить связь в обход этого сложного элемента. Если выбранный «обходной» маршрут будет бесперебойно работать, то система не будет искать новый.
При проектировании сети Z-Wave в многоуровневом помещении не забывайте, что радиосигнал распространяется в трех плоскостях. Это значит, что зачастую проще установить связь между модулями через пол/потолок, чем в обход стен и перегородок в пределах одного этажа.
Интерференция, или наложение сигналов, — частая проблема при настройке Z-Wave сети. Частоты Z-Wave не самые распространенные для передачи данных, тем не менее используются многими бытовыми устройствами.
Признаки интерференции:
В таком случае для диагностики идеально использовать радиоанализатор. Но часто помогает самый простой способ — осмотреться и найти устройства, которые могут влиять на вашу Z-Wave сеть. Вот примерный список того, что может вызывать интерференцию:
Как устранить интерференцию:
Внезапное пропадание связи с модулем — неприятная проблема для инсталлятора, особенно если после установки у него остался только удаленный доступ к контроллеру Z-Wave сети своего клиента.
Причин потери связи может быть много, от накладной «умной розетки», которую сначала унесли в другую комнату и впоследствии потеряли, до вышедшего из строя модуля реле или срабатывания автоматического выключателя. На этапе проектирования и установки сети Z-Wave действительно сложно предположить, как в действительности она дальше будет использоваться.
Чтобы избежать этой проблемы, старайтесь использовать встраиваемые модули вместо накладных. Устанавливайте больше модулей для резервирования каналов связи. При проектировании и монтаже не забывайте записывать и составлять схемы, чтобы точно знать, с какими группами автоматов связаны ваши модули и где каждый из них физически установлен. Эти меры помогут предотвратить или быстро понять и локализовать возникшую проблему, не затрагивая работоспособность всей сети.
Важной частью решения внезапных проблем клиента является общение. Через 2–6 месяцев стоит задать вопросы клиенту о том, что в работе системы можно было бы изменить или улучшить. За этот срок клиент привыкнет к системе автоматизации, но не настолько, чтобы перестать обращать на нее внимание.
К моменту опроса полезно иметь фотографии комнат с расположением мебели до инсталляции и новые, сделанные с тех же ракурсов. На них стоит отметить, не изменилось ли расположение мебели и бытовых приборов или устройств освещения. Такие фото подскажут, как сделать сеть удобнее путем перемещения или добавления модулей. Кроме того, при изменении маршрутов сообщений или ухудшении качества связи с отдельным модулем причиной может быть перестановка крупной мебели.
Известная проблема после настройки сети Z-Wave — пропадание или ослабление связи с некоторыми конкретными удаленными модулями. Проявляется это зачастую в том, что статус устройства в интерфейсе контроллера отображается некорректно или с задержкой. Также команды могут отправляться с неприемлемо большой задержкой (от 5 до 120 с в худшем случае). Признаком нарушенной топологии также является неверное отображение онлайн/офлайн статуса устройства.
Контроллеры обычно не позволяют пользователю вмешиваться в построение Z-Wave сети, организацию маршрутов и т.п. При настройке новой сети можно столкнуться с тем, что маршруты были построены неправильно. Мы не можем проверить это предположение, но можем судить о нем косвенно. Помимо перечисленных выше симптомов на проблемы с маршрутизацией могут указывать данных об узлах, соседних с проблемным. В плотно построенной сети если у узла есть только один соседний, а у всех остальных по 4–8, этот узел стоит передобавить. Если таких «подозрительных» узлов в сети несколько, то помимо исключения устройств и их повторного добавления в сеть многие контроллеры поддерживают функцию «лечения сети» (Network Heal). Эта функция — предпоследнее средство восстановления работоспособности (если она не помогла, то последнее средство — перестроить сеть заново). Исполнение этой функции может занимать около получаса. В ходе ее работы вся карта сети составляется заново. Управление модулями в это время будет осуществляться некорректно, что негативно повлияет на опрос сети. Возможно, для получения необходимого результата переопрос сети придется провести несколько раз. Функцию «лечения сети» не следует доверять пользователю, который не обладает достаточными знаниями о сети Z-Wave, или если работа сети критична в ближайшие часы.
