Z-Wave là gì? Ứng dụng trong hệ thống nhà thông minh

Cũng giống như Zigbee, khi bạn đang tìm hiểu lắp nhà thông minh cho căn nhà của bạn thì việc chọn giao thức không dây cũng gây phân vân cho bạn.

Hiện này có khá nhiều giao thức không dây để bạn lựa chọn và một trong số đó chính là Z-Wave. Vậy Z-Wave là gì, ứng dụng của nó trong nhà thông minh ra sao.

Hãy cùng với Thiên Phúc Tech chuyên thi công nhà thông minh cùng tìm hiểu về Z-Wave là gì qua bài viết dưới đây

Z-Wave là gì

Z-Wave là một giao thức truyền thông không dây được phát triển bởi Zensys vào năm 2001. Vào 12/2008 thì Sigma Designs đã mua độc quyền công nghệ này. -> https://en.wikipedia.org/wiki/Z-Wave

Giống như Zigbee, Z-Wave bao gồm một mạng lưới sử dụng sóng vô tuyến năng lượng thấp để giao tiếp và kết nối các thiết bị thông minh trong căn nhà của bạn. Z-Wave sử dụng năng lượng ít hơn Wifi và cho phạm vi phủ sóng rộng hơn Bluetooth.

Ngược lại với Zigbee thì Z-Wave là hệ thống đóng, nó chỉ dành cho các khách hàng của Zensys và Sigma Designs. Bạn sẽ cảm thấy rằng nó khá hạn chế, khó mở rộng. Nhưng nó mang thế mạnh đó chính là an toàn, bảo mật. Mỗi sản phẩm của mạng đều có ID duy nhất để sử dụng liên lạc với trung tâm điều khiển, bên cạnh đó, Z-Wave được mã hóa AES-128 còn làm tăng thêm sự bảo mật.

Z-Wave Plus là gì

Gần đây, các công nghệ nhà thông minh mới nhất được trang bị thêm một công nghệ mới gọi là Z-Wave Plus. Thật ra, đây là bản nâng cấp của Z-Wave được ra mắt 2004.

500 Series, sử dụng công nghệ được ra mắt năm 2004 vào bổ sung một số tính năng như tăng phạm vi hoạt động, tăng thời lượng pin, và bổ sung các kênh RF.

700 Series ra mắt năm 2019 nhưng gần đây mới được nhìn thấy trên các thiết bị, khiến mọi thứ nhanh hơn và bền hơn, với năng lượng sử dụng ít hơn 64%, bộ nhớ và sức mạnh sử lý vượt trội hơn nhiều.

Hiện này các sản phẩm thiết bị nhà thông minh cũng đang dần trang bị Z-Wave Plus để thay cho Z-Wave

Z-Wave LR là gì

Z-Wave LR là viết tắt của Z-Wave Long Range ra đời 9/2002. Z-Wave Long Range hứa hẹn tăng phạm vi không dây gấp 4 lần so với thông thường.

So với Zigbee có 65.000 nút, mạng lưới Z-Wave có 232 nút. Thì Z-Wave LR tăng lên 4.000 nút trên một mạng. Điều này làm tăng khả năng kết nối với nhiều thiết bị điện thông minh.

Z-Wave hoạt động như thế nào

Z-Wave hoạt động trên dải tần số vô tuyến 800-900MHz, Còn Zigbee là 2,4GHz trùng với tần số của Wifi. Điều này cho phép Z-Wave hoạt động mà không xung đột, gây nhiễu sóng nào với 2 mạng không dây trên.

Khác với Wifi, các thiết bị cần kết nối với nhau thông qua bộ định tuyến (Router). Còn các thiết bị Z-Wave đều liên kết với nhau để tạo thành một mạng lưới.

Thông thường hệ thống nhà thông minh có 1 bộ thiết bị trung tâm điều khiển (Smart Hub). Thiết bị trung tâm này kết nối với Internet. Còn các thiết bị điện thông minh như bóng đèn, cảm biến, công tắc điện thông minh… không sử dụng ineternet mà chỉ sử dụng Z-Wave để kết nối với nhau. Nghĩa là tín hiệu có thể nhảy từ thiết bị này qua thiết bị khác, tạo thành mạng lưới. Về kỹ thuật nó được gọi là “cấu trúc liên kết mạng lưới định tuyến nguồn”.

Khi bạn ra lệnh từ điện thoại, máy tính bảng, máy tính hay loa thông minh… thì trung tâm điều khiển tiếp nhận thông tin và truyền lệnh cho các thiết bị thực hiện các lệnh đó.

Một mạng Z-Wave có thể kết nối tối đa 232 thiết bị, so với Zigbee là 65000 còn thua xa, nhưng chừng đó là quá đủ cho một hệ thống nhà thông minh rồi.

Tính năng chính của Z-Wave

Cấu trúc lưới (Mesh Architecture): Các thiết bị (gọi là nút) được liên kết với một trung tâm. Bạn có thể thông qua bộ trung tâm này để điều khiển các thiết bị thông minh trong nhà của bạn qua điện thoại, máy tính bảng, loa thông minh…

Mạng lưới (Network): Với cấu trúc liên kết của mình, Z-Wave là một mạng lưới rất mạnh mẽ và đáng tin cậy. Tất cả các tín hiệu đều được định tuyến bằng con đường hiệu quả nhất có thể. Nếu giao thức không thể tìm thấy đường tối ưu, nó sẽ tự thay thế biện pháp khác.

Bảo mật (Scurity): Sử dụng chuẩn AES-128 giúp Z-Wave là mạng không dây an toàn và bảo mật cao.

Định tuyến (Routing): Tất cả thiết bị Z-Wave đều được phân loại và đinh tuyến là routing slaves hoặc slaves. Các slaves được định tuyến hoạt động như các bộ lặp (repeater).

Trạm phát sóng công suất thấp (Low-Power Radio): Nó có nhiệm vụ gửi các gói dữ liệu nhỏ ra một phạm vi rộng lớn để giao tiếp giữa các thiết bị. Chip Z-Wave rất nhỏ nên phù hợp với các thiết bị thông minh có kích thước nhỏ.

Ưu điểm của Z-Wave

Có khả năng kết nối lên đến 232 thiết bị cùng lúc, kết nối tối thiểu ở khoảng cách 15m với nhiều vật cản và hơn 50m nếu không có vật cản. Càng nhiều nút tham gia vào mạng thì tầm phủ sóng càng rộng.

Hiện này có rất nhiều nhà sản xuất trong liên minh Z-Wave với hơn 2400 thiết bị. Và Bất kể thiết bị đến từ hãng nào được chứng nhận Z-Wave đều tương thích và hoạt động tốt với nhau

Với việc mở rộng mạng kết nối dễ dàng, bạn sẽ không có điểm chết nào trong nhà.

Nó có giá rất rẻ

Cài đặt cũng rất đơn giản mà không cần đục khoét nhà của bạn.

Nhược điểm của Z-Wave

Mặc dù theo lý thuyết thì Z-Wave có thể kết nối 232 nút (thiết bị) nhưng nhà sản xuất khuyến nghị nên kết nối từ 40-50 nút để Z-Wave có thể hoạt động ổn định.

Trước khi mua các thiết bị Z-Wave, bạn cần kiểm tra các thiết bị có tương thích với nhau hay không.

So sánh Z-Wave với Zigbee

Z-Wave và Zigbee đều sử dụng tín hiệu vô tuyến tầm ngắn, công suất thấp và công nghệ mạng lưới và cả hai đều được bảo mật bằng AES. Tuy nhiên, có một số khác biệt đáng chú ý.

Z-Wave hoạt động trên băng tần 908,42 GHz còn Zigbee hoạt động ở tốc độ 2,4 GHz. Mặc dù tần số cao hơn cho phép Zigbee truyền nhiều dữ liệu nhanh Z-Wave, nhưng nó làm giảm phạm vi tín hiệu.

Phạm vi của Z-Wave là 30m lớn hơn của Zigbee là 10m.

Một sự khác biệt khác là Zigbee là phần mềm mã nguồn mở, trong khi Z-wave là phần mềm độc quyền được hỗ trợ và chứng nhận bởi Liên minh Z-Wave.

Mạng Zigbee có thể hỗ trợ hơn 65.000 thiết bị, trong khi mạng Z-Wave giới hạn hỗ trợ tối đa 232 thiết bị.

So sánh Z-wave với Wifi

So với Wifi thì Z-wave không bị nhiễu, nghẽn mạng. Các thiết bị wifi hay bị chập chờn, nghẽn khi có nhiều thiết bị kết nối.

Tuy nhiên, WiFi có thể mang nhiều thông tin hơn, truyền tải nhanh hơn. Và để làm được điều này thì cần phải cấu hình dung lượng Wifi phải lớn.

Ví dụ trong nhà thông minh, Camera giám sát khi gởi dữ liệu là video HD bằng Wifi sẽ nhiều và nhanh hơn so với Z-wave hoặc Bluetooth có công suất thấp.

Kết luận

Trên đây là những chia sẻ của Thiên Phúc Tech về những công nghệ không dây Z-wave. Những ưu và nhược điểm của nó để bạn có thể áp dụng cho hệ thống nhà thông minh nhà bạn.