Хабр, привет! Это Антон Комаров, автор команды спецпроектов МТС Диджитал. Сегодня поговорим про Z-Wave Long Range — новое поколение популярной технологии беспроводной связи, предназначенной для умных домов и IoT-систем. Расширение возможностей стандартного Z-Wave позволяет подключать устройства на большем расстоянии, улучшает их автономность и снижает нагрузку на сеть. Что стоит за этой инновацией, зачем она нужна и как скоро появится в вашем доме?

История создания

Z-Wave — протокол беспроводной связи, анонсированный еще в 2001 году. Первые устройства с таким модулем появились в 2004. Зачем этот протокол? Преимущественно для управления разными системами в умных домах. Главная его особенность — использование менее загруженного радиочастотного диапазона. Это позволило снизить количество помех и сделать систему надежнее.

Со временем технология завоевала популярность: она поддерживает тысячи устройств и используется более чем в 100 миллионах продуктов. Создана организация, которая заведует всем этим «зоопарком». Z-Wave Alliance — ассоциация, объединяющая больше 600 производителей и поставщиков услуг, занимающихся разработкой и выпуском продуктов для беспроводной автоматизации дома на базе технологии Z-Wave.

Что касается самого протокола, то не обошлось, конечно, и без недостатков. У классической версии Z-Wave ограничения по дальности связи и количеству подключаемых устройств. Теоретически максимальная «дальнобойность» сигнала в пределах прямой видимости составляет около 30–40 метров в помещении и до 100 метров на открытом пространстве. Но в реальных условиях дальность часто снижается из-за препятствий — стен, мебели или других помех.

Z-Wave поддерживает до 232 устройств. Этого более чем достаточно для обычного умного дома. Но для крупных объектов, таких как офисы, производственные предприятия или здания с высоким уровнем автоматизации, этого уже не хватает — систем может быть и больше.

Такие ограничения привели к необходимости создания новой версии, Z-Wave Long Range (LR), анонсированной в 2020 году компанией Silicon Labs. Цель разработки — расширение возможностей Z-Wave, чтобы обслуживать крупные объекты и объединять тысячи устройств в одну сеть.

Одна из главных особенностей Z-Wave Long Range — дальнобойность примерно 2,4 километра при работе на полной мощности в режиме дальнего действия. В реальных условиях городской застройки радиус действия может быть меньше из-за препятствий и помех. В любом случае это решает проблему охвата в больших домах, офисах или даже в сельской местности. К тому же стандарт поддерживает до 4 000 устройств в одной сети, что в десять раз больше, чем в классической версии. То есть хватит даже для очень крупных объектов, теперь лимит никому не мешает. Важно, что новый стандарт сохранил обратную совместимость с предыдущими поколениями Z-Wave, а это делает его удобным для интеграции.

Основные преимущества новинки:

1. Больший охват. Технология использует диапазон частот 800–900 МГц, который снижает эффект затухания сигнала. А значит, можно подключать устройства, находящиеся на большом удалении друг от друга, без необходимости использования ретрансляторов. 

2. Повышенная энергоэффективность. Устройства на базе Z-Wave LR потребляют минимальное количество энергии. Это особенно важно для датчиков, работающих на батарейках.

3. Надежность. Сеть Z-Wave Long Range менее подвержена помехам, чем технологии, работающие на частоте 2,4 ГГц (например, Wi-Fi или Zigbee). А значит, она лучше подходит для работы с критически важными устройствами.

4. Увеличение количества устройств. Поддержка до 4 000 систем в одной сети позволяет применять Z-Wave LR в масштабных проектах, таких как автоматизация офисов или складских помещений.

5. Совместимость. Новый стандарт работает с уже существующими устройствами Z-Wave. Это упрощает переход на технологию без необходимости полной замены оборудования. Хотя топология сетей Z-Wave и Long Range различается, устройства с классическим Z-Wave и новые узлы Z-Wave Long Range могут работать в одной сети. Так что без проблем можно комбинировать устройства обоих стандартов для достижения максимальной производительности и удобства при использовании различных беспроводных протоколов.

Где может применяться Z-Wave Long Range

Основное назначение Z-Wave Long Range — создание масштабных, надежных и энергоэффективных сетей для управления умными устройствами. Технология нашла применение в нескольких ключевых направлениях:

• Умные дома: Z-Wave LR позволяет подключать устройства на большом расстоянии. Устанавливать системы автоматизации и управлять ими в жилых помещениях становится проще.

• Коммерческая недвижимость: технология подходит для небольших объектов, обеспечивает надежную связь между устройствами автоматизации. 

• Гостиничный бизнес: Z-Wave LR может использоваться для управления системами освещения, климат-контроля и безопасности в отелях.

• Многоквартирные дома (MDU): технология позволяет эффективно управлять системами автоматизации в зданиях, обеспечивает связь между устройствами на больших расстояниях.

Когда появится

Первая спецификация Z-Wave Long Range утверждена в конце 2020 года. С тех пор разработчики и производители начали тестирование устройств с поддержкой нового стандарта. В 2022 году на рынке появились первые контроллеры и датчики, поддерживающие Z-Wave LR.

Пример — Ecolink 700 Series Garage Door Controller. Это контроллер для управления гаражными воротами, который обеспечивает надежную связь на больших расстояниях. Еще один пример — Shelly Plug. Умная розетка, позволяющая контролировать энергопотребление и управлять приборами. Ну и Ring Alarm Pro Base Station сюда же — центральный хаб для контроля системы безопасности с поддержкой Z-Wave LR.

По-настоящему массовое распространение технологии ждем в 2024–2025 годах. Причины задержки — необходимость обновления экосистемы Z-Wave, включая разработку новых устройств и адаптацию существующих решений.

В целом, Z-Wave Long Range — серьезный прогресс в плане развития IoT и умных домов. Благодаря увеличенному радиусу действия, энергоэффективности и поддержке тысяч устройств новая технология обещает стать ключевым инструментом для автоматизации и управления большими объектами. Остается только дождаться, когда она станет доступна всем желающим.