Een erg bekende term, maar wat is Zwave eigenlijk? Als je je een beetje verdiept hebt in de smart home wereld, ben je vast en zeker de term ‘Z-wave’ tegengekomen. Wij leggen uit wat Zwave is en hoe het verbonden is aan Smart Home en Domotica.
De oorsprong van Z-Wave
Zwave is een draadloos mesh netwerktechniek dat ontstond in 1999 door het Deense bedrijf Zensys. Het was specifiek ontworpen voor het gebruik in huis en gebouw automatisering. In de eerste jaren gebruikte verschillende fabrikanten hun eigen nét iets aangepaste Zwave protocol, waardoor de producten van verschillende merken niet met elkaar konden communiceren.
Een paar jaar nadat Zwave uit was kwamen er een aantal smart home fabrikanten bijeen en vormden een samenwerking, de Zwave Alliance in 2005. Het doel was om Zwave toegankelijker te maken door één standaard Zwave protocol te gebruiken wat alle fabrikanten zouden gebruiken in hun producten. Hierdoor konden producten van verschillende fabrikanten met elkaar praten en was het gebruikersgemak verhoogd voor de consument. Vandaag de dag zijn er meer dan 1700 bedrijven geregistreerd in de Zwave Alliance.
Wat is Zwave beantwoord
Zwave is netzoals Zigbee een draadloos mesh netwerk dat zich focust op een laag energie gebruik en weinig vertraging in de verbinding. Dit in tegenstelling tot bedrade domoticasystemen zoals Loxone en KNX. Het opereert in de 800 tot 900 Mhz radiogolven bereik, wat een stuk lager is dan de 2,4 Ghz van Wifi en Zigbee. Zwave netwerk heeft 2 soorten apparaten; de controller (hub) en de Slave.
Verschillende apparaten in een Z-Wave netwerk
De controller, ook vaak de hub genoemd, start en onderhoudt het Z-wave netwerk, toevoegen en verwijderen van apparaten op dit netwerk en tenslotte koppelt het Zwave netwerk aan het internet netwerk. Deze stap zorgt ervoor dat onze mobieltjes en laptops de apparaten in het Zwave netwerk kunnen aansturen. Je kan de laatste stap dus zien als een vertaal taak. In een Zwave netwerk kan maar één controller oftwel hub aanwezig zijn.
Een Zwave slave is een apparaat dat je daadwerkelijk gebruikt voor je home automatisering. Bijvoorbeeld een slimme lamp, bewegingssensor of draadloze dimmer. Slaves kunnen opgedeeld worden in subcategorieën zoals routing slaves, enhanced slaves en nog een paar andere soorten. Om het simpel te houden kunnen sommige slaves het Zwave netwerk doorsturen om andere apparaten te bereiken en andere slaves die zijn aangesloten op 220V kunnen daarnaast ook dienen als netwerk versterker. Doordat er in het netwerk dus meerdere versterkers zitten en alle slaves naar elkaar kunnen doorlinken bestaat dus het zogenaamde ‘mesh’ netwerk.
Het Z-wave netwerk kan een maximum van 232 apparaten bedienen. Om Z-wave apparaten toe te voegen aan het netwerk moet het netwerk in koppelmode gezet worden via bijvoorbeeld een app op je telefoon en op het apparaat moet dan de koppelknop worden ingedrukt. Binnen een aantal seconden verschijnt je apparaat in de app en is deze toegevoegd. De verbinding is beveiligd middels AES 128-bi encryptie.
De voordelen van Zwave
Laag energie verbruik
Zwave heeft veel handige opties dat het uitstekend maakt voor een Smart Home protocol beginnende met het lage energie gebruik. Omdat Zwave specifiek is ontworpen voor huis automatisering hebben ze gekozen voor een techniek die weinig energie gebruikt en zelfs op batterijen kan werken. Hierdoor hoeven bijvoorbeeld sensoren niet bedraad te zijn met de netstroom maar voldoen kleine batterijtjes. Zwave slaves bevinden zich in een slaapstand tot ze data hebben om te verzenden of tot ze iets moeten uitvoeren. Hiermee besparen ze veel stroom wat resulteert in een batterijwissel na een jaar en soms zelfs na een paar jaar.
Weinig storing in het frequentie bereik
Omdat Zwave in de 800 tot 900 Mhz frequentie opereert zijn de radiogolven veel krachtiger dan bijvoorbeeld de 2,4 Ghz van Wifi en Zigbee. Door de krachterige radiogolven is het bereik ook veel verder. In een open veld is dit zo’n 100 meter, echter ga je dit in de praktijk niet redden door muren en andere obstructie. Door de lagere frequentie is er ook minder verstoring in het signaal. Zigbee en Wifi werken namelijk beide op 2,4Ghz. Omdat Zwave hier ver onder zit kan het signaal makkelijk onverstoord blijven wat resulteert in een stabiel netwerk.
Een stabiel Mesh netwerk
Over een stabiel netwerk gesproken, het mesh netwerk van Zwave is een groot pluspunt. Omdat de bedraade slaves zoals slimme lampen en bedienbare stopcontacten ook als signaal versterker werken wordt de afstand wat overbrugt kan worden in meters aanzienlijk vergroot. Ook zorgen deze apparaten voor een groter mesh netwerk waar apparaten aan kunnen koppelen en data naartoe kunnen zenden.
Omdat de apparaten elkaar allemaal overlappen in het mesh netwerk is het geen probleem als er een apparaat uitvalt. De overige slaves hebben meerdere routes om alsnog de data via het mesh netwerk bij de controller (hub) te krijgen. Tussen een sensor slave kunnen namelijk wel 4 signaal versterkers zitten tot de data aankomt bij de controller. Dit zelf helende systeem is een groot voordeel in huis automatisering.
Verschillende merken kunnen aan elkaar koppelen
Het grootste voordeel en verkooppunt van Zwave is de onderlinge compatibiliteit. Sinds de Z-wave Alliance is er een standaard protocol wat de aangesloten fabrikanten moeten gebruiken in hun producten. Hierdoor kunnen producten van verschillende fabrikanten gegarandeerd met elkaar communiceren. Zo weet je zeker dat als je een product koopt met een Z-wave logo erop dat het werkt op je andere Z-wave apparaten. Na al die jaren sinds 2005 is het proces voor fabrikanten niet veranderd. Om gecertificeerd te zijn voor de Z-wave Alliance worden strenge eigen gesteld. Alleen de bedrijven die voldoen aan deze strenge eisen hebben het recht om het Zwave logo te gebruiken op hun producten.
De nadelen van Z-Wave
Z-Wave is duur
Wat zijn dan de nadelen van Z-wave, er moeten wel een paar zijn toch? Laten we beginnen met het laatste punt, de certificatie. Het is geweldig dat de certificatie ervoor zorgt dat alle apparaten met elkaar comptabel zijn natuurlijk, maar dit hele proces kost een hoop geld. En wie denk je dat deze extra kosten uiteindelijk betaald?
Fabrikanten die hun eigen Smart Home producten met het Z-wave protocol willen maken moeten ten eerste lid zijn van de Z-wave alliance op het fabrikanten niveau, wat 10.000 Dollar per jaar kost. Wanneer de fabrikant een nieuw product gecertificeerd wil hebben moet dit product aangeboden worden om getest te worden. Voor elk product dat de fabrikant gecertificeerd wilt hebben komt ook nog een flink bedrag overheen. Dit resulteert uiteindelijk in een hogere verkoopprijs van Zwave producten ten opzichte van bijvoorbeeld Zigbee.
Z-wave heeft verschillende frequenties over de hele wereld
Nog een nadeel van Zwave is de radiofrequentie. We hebben het de hele tijd over de frequentie van 800 tot 900 Mhz gehad met een reden. Elk gebied en soms land heeft een eigen frequentie. Deze frequentie ligt nét even uit elkaar. Zo gebruiken Z-wave producten in Nederland 868,42 Mhz maar producten uit Taiwan 920,9 Mhz. Je kan je wel voorstellen dat het snel fout kan gaan als je even van Aliexpress wat goedkope Zwave producten wilt bestellen. Zolang de frequenties niet overeenkomen is het namelijk mooi dat de producten dezelfde protocol spreken, maar als ze elkaar niet horen kan er alsnog niet gecommuniceerd worden.
Samenvattend
Hopelijk heb je nu een beeld gekregen over wat is Z-wave en wat de sterke en zwakke punten van dit smart home protocol zijn. Eerlijk gezegd heeft Zwave een aantal mooie features en geloven wij ook sterk in de toekomst van dit protocol. Er zijn een hoop grote bedrijven die Zwave gebruiken zoals Ring, Aeotec en Homey. Er zijn wel een hoop overeenkomsten tussen het Z-Wave en Zigbee protocol. Als je onze blog over Zigbee nog niet hebt gelezen, lees deze dan nu!
