2.1 Основные принципы беспроводных технологий

Z-Wave использует радиоволны, и по сравнению с другими аналогичными системами, оказывается сильнее и надежнее. В идеальной ситуации, радиоволны распространяются как световые волны во всех направлениях, создавая сферическую область. Из основ физики длина волны и частота связаны друг с другом формулой:

λ = c / f

В отличие от инфракрасного света или световых волн, радиоволны могут проникать сквозь потолки, стены, мебель и другие объекты. Однако, такие препятствия ослабляют радиосигнал и снижают диапазон распространения.

Рисунок 2.1: Ослабление радиосигнала в стене

В идеале, если вы собираетесь установить беспроводные устройства, чем меньше препятствий, тем более эффективными они будут. На практике это означает, что беспроводные устройства нельзя устанавливать в произвольных местах.

Z-Wave использует полосу ISM (Industrial-Scientific-Medical) в Европе, которая открыта для различных индустриальных и научных целей. Частота составляет 868.42 МГц и соответствует длине волны приблизительно 34 см.

Устройства могут использовать эту полосу без сертификации и согласования; однако максимальная мощность сигнала и время передачи ограничивается. Мощность сигнала измеряется в милливаттах, передатчики имеют строго отрегулированное максимальное эфирное время, чтобы минимизировать интерференцию. Отправка постоянного действующего сигнала строго запрещена.

Передатчики, используют полос у ISM разрешенную в большинстве европейских стран, которые подписали соглашение CEPT. К ним относятся Великобритания, Германия, Нидерланды, и даже страны Ближнего Востока приняли положения CEPT в свои национальные схемы контроля беспроводной связи.

2.1.1 Оценки расстояний беспроводной передачи

При планировании беспроводной сети необходимо продумать различные аспекты. Как при любой установке все необходимо планировать заранее. Процесс установки после этого значительно облегчится.

Основные моменты для рассмотрения:

• расстояние до источников помех; 
• толщина стен; 
• экранирование материалов; 
• ослабление в строительных материалах и мебели. 

ЗАТУХАНИЕ

Главное, изучить путь между передатчиком и приемником. Расстояние должно быть меньше максимального параметра технического устройства (50 или 100 м). Затем найти все возможные препятствия между передатчиком и приемником.

С помощью таблицы ниже можно определить общее ослабление радиосигнала (см. табл. 2.1).

Таблица 2.1: Определение макс расстояния передачи беспроводного сигнала

Если радио сигнал проникает в препятствие не под прямым углом, то эффект затухания увеличится. Если результирующая граница получится больше, чем измеренное расстояние между передатчиком и приемником,
устройства должны взаимодействовать хорошо.
Предметы мебели, установка устройств, металлические покрытия, насаждения и высокая влажность воздуха – все должно быть рассмотрено при планировании оптимального маршрута для вашей беспроводной системы. Так как описываемые затухания приблизительны, перед физической установкой устройств рекомендуется сделать тест.

Таблица 2.2: Затухание в строительных материалах

2.1.2 Общие Основы установки

Следующие основные правила следует учитывать при каждом планировании системы беспроводного управления:

• расстояние до источников помех; 
• толщина стен; 
• экранирование материалов; 
• ослабление в строительных материалах и мебели. 

2.1.3 Электромагнитное излучение

От инфракрасного до Bluetooth, WiFi и Z-Wave – множество беспроводных сигналов передаются по воздуху. Это вызывает беспокойство у пользователей по поводу их здоровья. Мощность излучения радиопередатчиков является ключевым фактором. Так как большинство из нас используют мобильные телефоны, можно сделать сравнение с ними.

Мобильные телефоны передают постоянный радиосигнал с пиковой мощностью 2000 мВт в мозг. Без каких-либо других средств защиты разговаривая и приложив телефон к уху, голова человека потребляет около 100 мВт. Это воздействие продолжается в течение всего телефонного разговора! Z-Wave гораздо меньше угрожает здоровью по сравнению с мобильными телефонами.

Система работает с пиковой мощностью передачи не более 10 мВт в течении короткого времени. Это соответствует средней мощности излучения всего лишь в 1 мВт. Это связано с тем, что ни пульт дистанционного управления, ни выключатель, ни датчики движения не работают непосредственно вблизи тела.

Рисунок 2.2: Мощность излучения Z-Wave по сравнению с сотовым телефоном

Затухание сигнала, которое сгенерировано на расстоянии только 1 м является причиной сокращения мощности излучения в 40 раз. Человеческое тело поражается мощностью излучения в 0.025 мВт. Это приблизительно в 4000 раз ниже излучения мобильного телефона.

Если принять во внимание, что Z-Wave сигнал передается в течение короткого периода времени, когда нажата кнопка или передается сигнал от датчика, электромагнитное излучение Z-Wave сети практически не увеличивает электромагнитное загрязнение в доме и отрицательный эффект для человека отсутствует.

2.2 Z-Wave кодировка

Z-Wave использует диапазон час тот ISM в Европе, который зафиксирован на 868,42 и использует очень надежную частоту модуляции (Гауссова частотная модуляция), которая позволяет передавать данные до 40 KB/с . Старые устройства до сих пор используют 9,6 кб/с , так что (для обратной совместимости), все устройства также понимают кодирование на основе 9,6 кб/с.

Новое семейство чипов Z400, которое было введено в 2009 году, предлагает дополнительное радио, используя частоту 2,4 ГГц. Хорошая антенна для 868 МГц позволит преодолеть расстояния до 200м на открытом воздухе. Тем не менее, внутри зданий максимальное расстояние ограничено 30 м или даже ниже, в зависимости от конструкций и уровня затухания в здании. Так как все устройства используют совместимые аппаратные средства, то детали модуляции и кодирования не представляет интереса для конечного пользователя.

• Назад
• Вперёд