Wie man Z-Wave-Ger?te entwickelt - elektro.net
Funkkommunikation im Smart Home
Wie man Z-Wave-Ger?te entwickelt
1. Oktober 2014
Die intelligente Vernetzung von Ger?ten in Eigenheimen und Unternehmensgeb?uden z?hlt
zu den Trend-Themen der kommenden Jahre. Der Markt w?chst stetig und nunmehr steigt auch das Interesse der Konsumenten in Europa. Einer der internationalen Standards für die Funkkommunikation in intelligenten H?usern (Smart Home) heisst Z-Wave. Mit mehr als 1000 zertifizierten kompatiblen Ger?ten ist Z-Wave bei weitem das gr?sste und vielf?ltigste Funksystem für die Funkkommunikation im intelligenten Haus weltweit. Der Standard basiert auf der Spezifikation der ITU G.9959 und definiert alle Aspekte der Funk-Kommunikation und der Funknetzorganisation. Wird der Standard komplett implementiert, entsteht eine 100 %ige Kompatibilit?t der Ger?te untereinander. Verschiedene Produkte verschiedener Hersteller k?nnen in einem Funknetz miteinander verwendet werden und erm?glichen damit die Vision eines zentral gesteuerten Hauses. Z-Wave ist ein offener Standard, sodass unterschiedliche Hersteller Produkte auf dessen Basis entwickeln k?nnen. Dieser Artikel beschreibt den Entwicklungsprozess für Hardware,
Firmware, die Kommunikation mit PS-Steuersoftware sowie den bei Z-Wave notwendigen Zertifizierungsprozess.
Was ist Z-Wave?
Bild 1: Sigma Designs ZM5202
Z-Wave ist ein internationaler Funkstandard zur Kommunikation zwischen Ger?ten im intelligenten Haus. Mit mehr als 1000 zertifizierten kompatiblen Ger?ten hat die Technologie das Zeug zu einer der führenden, wenn nicht wie bereits in den USA zur marktführenden, Technologie für das Smart Home zu werden. Die weltweite Verbreitung des Standards und die grosse Unterstützung auf allen Kontinenten und in verschiedenen Branchen bieten insbesondere für Startups aber auch für etablierte Unternehmen eine ideale Basis, eigene Produkte zu entwickeln und entweder durch zugekaufte Fremdprodukte zu erg?nzen oder selbst anderen Z-Wave Herstellern für deren Systeml?sungen anzubieten.
Technisch gesehen ist Z-Wave eine Spezifikation für ein Kommunikationsprotokoll mit niedriger Bitrate. Es erm?glicht unterschiedlichen Ger?ten in Geb?uden per Funk miteinander zu kommunizieren. Zu diesen Ger?ten geh?ren fest installierte Ausstattungen, wie z.B. Lichtschalter und Heizungssteuerungsmodule, aber auch mobile Ger?te sowie Fernbedienungen oder Gateways zu Internetdiensten auf Smartphones etc.. Die Spezifikation deckt alle Aspekte der Kommunikation ab (OSI Schicht 1-7) – von der Funkfrequenz bis zu der Art, wie die Ger?te >>Ereignisse erzeugen<< und Aktionen durchführen. Nur Ger?te mit vollst?ndiger Implementierung aller Aspekte des Kommunikationsprotokolls dürfen als Z-Wave-kompatibel oder kurz Z-Wave-Ger?t bezeichnet werden.
Um die Funkkommunikation von Z-Wave zu unterstützen, ist ein entsprechender Z-Wave-Funk-Transceiver erforderlich. Der Hauptanbieter für diese Hardware ist das US-amerikanische Unternehmen Sigma Designs (NASDAQ: SIGM). Ein weiterer Anbieter, die Mitsumi Corporation, bietet funktions- und pin-kompatible Bausteine an [Mitsumi2012]. Die aktuelle Chip-Generation von Sigma Designs wird als Series 500 bezeichnet. Alle Produkte der Series 500 haben den gleichen Chipkern, variieren jedoch in Bezug auf die Peripherie. Es existieren die reinen Transceiver-Chips aber auch komplette Module, die neben dem eigentlichen Transceiver die unbedingt notwendigen Bauelemente Quarz, Abblock-Kondensatoren und den Antennenfilter enthalten. Tabelle 1 zeigt die aktuell angebotenen Bausteine mit Z-Wave-Support:
Hersteller
Beschreibung
Sigma Designs
PCBA-Modul, Vorg?ngerversion, immer noch in vielen Produkten eingesetzt, reduzierte Anzahl I/Os
Sigma Designs
Chip-Modul, Standardversion, alle I/Os verfügbar
Sigma Designs
PCBA-Modul, kompatibel (,drop in’- Replacement) für ZM3102
Sigma Designs
Modem-Chip, Low Cost, nur für hohe Stückzahlen
Sigma Designs
PCBA-Modul mit SD3503, aller Peripherie und Antenne, bereits funkzertifiziert
Chip-Modul, kompatibel zu ZM5101
Chip-Modul, kompatibel zu ZM5101, aber eingebauter Antennenfilter
PCBA-Modul mit WML C85 und Schaltungserweiterung für grosse Distanzen
PCBA-Modul mit WML C85 und Schaltungserweiterung für grosse Distanzen und reduzierten Stromverbrauch
Der in allen Bausteinen identische Kern verfügt über eine 8051 kompatible CPU, sowie den Transceiver-Chip, der auf den für unterschiedliche L?nder unterschiedlichen Z-Wave Frequenzen arbeitet. Die technischen Daten des Chipkerns sind:
Frequenzbereich des Transceivers: 779-956 MHz
Datenraten des Transceivers: 9.6 / 40 / 100 kbps
Programm-Speicher: 128 kB Flash
IRAM 256 Byte
Keyboard-Ansteuerung: 128 Tasten
USB: 1 * USB 2.0
SPI Ports: 2
Verschlüsselung: AES 128 Core
Betriebsspannung:; 2.3 &# V
Bild 2: Blockschaltbild des ZM5101 bzw. WML C84
Bild 2 zeigt das Blockschaltbild des Z-Wave-Transceiver-Moduls der Serie 500 mit den einzelnen Funktionsbl?cken. Neben dem eigentlichen IC-Kern befinden sich der Quarz, die Spannungsentkoppelung und die Antennenanpassung (Antennenfilter) auf dem Modul.
Um eine einfache Applikation wie eine Eintasten-Fernbedienung oder einen Türkontaktsensor zu realisieren, braucht es neben dem Modul gerade mal 11 weitere Bauelemente, davon 8 einfache Widerst?nde und Kondensatoren.
Bild 3 zeigt eine m?gliche Beispielschaltung.
Die Module k?nnen entweder direkt bei den Herstellern oder bei Digikey (), dem weltweiten Vertrieb von Sigma Designs, bestellt werden. Der Preis h?ngt vom Volumen ab, aber für kleine Produktionsmengen von wenigen Tausend Modulen kann eine Budgetsch?tzung von 5 bis 6 USD angesetzt werden.
Die Funkschnittstelle von Z-Wave
Bild 3: Schaltungsbeispiel eines einfachen Z-Wave Ger?tes
Z-Wave nutzt Frequenzen unterhalb von 1 GHz. In diesem Bereich liegt das lizenzfreie aber regulierte Frequenzband SRD 860 und das in Nordamerika genutzte ISM Frequenzband (908MHz), innerhalb dessen Z-Wave kommuniziert. Diese Frequenzb?nder k?nnen zwar kosten- und zulassungsfrei genutzt werden, unterliegen aber nationalen Regulierungen. Alle europ?ischen sowie der gr?ssere Teil der asiatischen L?nder (inklusive VR China) haben für Z-Wave zwei einheitliche Frequenzen zugelassen: 868.4 MHz und 869.5 MHz. Andere L?nder wie Russland (869.0 MHz) oder Indien (865 MHz) nutzen andere Frequenzen aber im gleichen Frequenzband. Der Z-Wave Transceiver muss daher auf die Zielfrequenz eingestellt werden. Dies geschieht w?hrend der Firmware-Programmierung: es gibt allerdings einige Anbieter, die einen Frequenzwechsel durch Funkkommandos erm?glichen. Dies ist technisch kein Problem, kann jedoch in einigen L?ndern zu Importproblemen führen.
Die Funkschnittstelle von Z-Wave ist in der ITU-Spezifikation G.9959 festgelegt. Es existieren drei verschiedene Funkverfahren, die von Z-Wave zeitgleich genutzt werden. Der Transceiver wird immer versuchen, mit der h?chsten Bitrate zuerst zu senden und kann die Datenrate und damit die Modulation umschalten, wenn dies aufgrund schwieriger Funkverh?ltnisse notwendig ist. Dieses Verfahren heisst >>frequency agility<< und ist insbesondere bei zuverl?ssigkeitskritischer Kommunikation gefordert. Die Frequenzumschaltung erfolgt automatisch und kann vom Anwender bzw. der Firmware nicht beeinflusst werden.
Tabelle 2 zeigt die Daten zu den Kodierverfahren:
Modulation
Bitkodierung
Besonderheiten
Manchester
erst ab Serie 500 verfügbar
Der Transceiver sendet mit einer Sendeleistung zwischen – 24 dBm und + 6 dBm, die ebenfalls w?hrend der Programmierung der Firmware festgelegt werden kann. Je h?her die Sendeleistung ist, desto mehr Strom braucht der Chip. Daher begrenzen die meisten Hersteller die Sendeleistung auf 0 dB. Hier werden im Sendemoment ca. 30 mA Strom an 3 V ben?tigt.
Das Z-Wave Netzprotokoll
Bild 4: Z-Wave-Kommunikations-Stapel
4 zeigt den Kommunikations-Stapel von Z-Wave. Er besteht aus drei Teilen. Die PHY- und MAC-Ebene ist wie bereits erw?hnt als ITU-T Empfehlung G.9959 [ITU2012] spezifiziert. Die Netzwerkebene ist ein propriet?rer Code von Sigma Designs und durch mehrere Patente geschützt. Die Anwendungsebene wird in Umfang und Funktion vom Produkthersteller definiert. Die einzelnen Funktionen und Kommandos müssen jedoch der Z-Wave Spezifikation entsprechen, damit die Interoperabilit?t gew?hrleistet bleibt.
Das Netzprotokoll definiert, wie die einzelnen Z-Wave Ger?te Daten austauschen.
Die Adressierung der Z-Wave Ger?te erfolgt anhand einer gemeinsamen 4 Byte langen Home ID sowie einer nur innerhalb des Netzes gültigen 1 Byte langen Node ID. Damit k?nnen mehrere Funknetze parallel in einem Haus betrieben werden. Der Prozess der Zuweisung einer gemeinsamen Home ID und einer individuellen Node ID an ein neues Ger?t heisst bei Z-Wave Inclusion und wird vom das Netz organisierenden Prim?rcontroller aus gesteuert. Als Prim?rcontroller kann in kleinen Netzen eine mobile Fernbedienung genutzt werden. In gr?sseren Netzen wird meist eine Zentralsteuerung mit IP-Zugang zur Konfiguration und Steuerung des Hauses eingesetzt. Es k?nnen insgesamt 232 einzelne Ger?te in einem Netz adressiert werden. Mittels sogenannter Multichannel-Befehle k?nnen pro physischem Z-Wave Ger?t bis zu 128 logische Endpunkte adressiert werden. Dies ist bei Ger?ten mit mehreren identischen Funktionen wie zum Beispiel einer Stromverteilleiste mit einem Relais pro Stromausgang sinnvoll. Die meisten Ger?te nutzen allerdings nur einen logischen Kanal.
Z-Wave nutzt eine Zweiwege-Kommunikation mit Rückbest?tigung. Nur erfolgreich
best?tigte Datagramme gelten als erfolgreich versendet. Bei Kommunikationsfehlern wird der Sendevorgang bis zu dreimal wiederholt. Z-Wave implementiert als Netzwerktopologie eine Funkvermaschung, bei der jedes netzbetriebene Ger?t Datagramme anderer Ger?te im eigenen Netz weiterleiten kann. Das damit entstehende vermaschte Netz wird ebenfalls vom Prim?rcontroller gesteuert und die Routen bei Ver?nderungen des Netzes aktualisiert. Routen k?nnen sich über bis zu 4 Zwischen-Hops erstrecken.
Alle netzbetriebenen Ger?te sind st?ndig funkaktiv und k?nnen daher als Router dienen. Batteriebetriebene Sensoren und Aktoren sind meist inaktiv und wecken periodisch auf,
um Kommandos entgegenzunehmen und auszusenden.
Zum Entwickeln von Z-Wave-Software ist ein System Development Kit (SDK) erforderlich. Sigma Designs, Mitsumi und Digikey bieten SDKs in unterschiedlichen Versionen in einer Preislage zwischen 1500 und 3500 USD an. Sie unterscheiden sich in der mitgelieferten Hardware. Die teureren SDK-Versionen enthalten nicht nur Hardware zur EEPROM-Programmierung sondern auch unterschiedliche Testhardware für Sensoren, Aktoren und unterschiedliche Frequenzen. Alle SDKs enthalten das Software- und Dokumentationspaket. Um Zugang zur Dokumentation, den Softwarecodes und den Tools zu erhalten, muss der Entwickler eine Vertraulichkeitsvereinbarung mit Sigma Designs unterzeichnen. Durch Unterzeichnen der Vertraulichkeitsvereinbarung stimmt der Hersteller zu, alle im SDK bereitgestellten Informationen als vertraulich zu behandeln.
Das SDK enth?lt die gesamte Dokumentation und den Code, der ben?tigt wird, um eine Firmware zu programmieren, die alle drei Teile des Kommunikations-Stacks abdeckt. Die unteren Protokollebenen sind komplett definiert und dürfen vom Hersteller auch nicht ge?ndert werden, da dies die Interoperabilit?t der Ger?te untereinander gef?hrden k?nnte. Sie stehen deshalb auch nicht als Quellcode, sondern nur in vorkompilierten Libraries zur Verfügung. Die Libraries wurden durch viele Muster-Quellcodes erg?nzt, um die Nutzung der Libraries zu demonstrieren und die Implementierung eines mit Z-Wave kompatiblen Codes zu dokumentieren.
Der geschlossene Code der Libraries hat Vor- und Nachteile:
Nachteil: Fehler in der Bibliothek k?nnen nur von Sigma Designs selbst erkannt und behoben werden, was teilweise l?nger dauern kann und auch das Debugging schwieriger macht.
Vorteil: Niemand kann die unteren Protokollebenen ?ndern. Dies gew?hrleistet, dass zumindest in diesem Bereich alle Z-Wave-Produkte problemlos zusammenarbeiten, da sie sich alle auf dieselbe gut gepflegte Code-Basis beziehen.
Um mit einem SDK von Sigma Designs eine Firmware für die Z-Wave-Module zu kompilieren, ist ein KEIL C-Compiler erforderlich [KEIL]. Die vorkompilierten Libraries für die PHY- und NET-Ebene erzwingen jedoch die Nutzung bestimmter Versionen des KEIL-Compilers und seiner Umgebung. Das SDK enth?lt die folgenden Teile:
vorkompilierte Libraries für unterschiedliche Anwendungen,
Beispiel-Quelltexte,
Quellcode für bestimmte Tools und die
vollst?ndige Dokumentation des Z-Wave-Protokolls.
Z-Wave-Ger?te k?nnen unterschiedliche Funktionen im Netzwerk ausfüllen. Es wird zwischen Controllern – sie übernehmen Steueraufgaben des Netzes – und Slaves unterschieden. Diese unterschiedlichen Rollen im Netzwerk nutzen im Protokoll in Z-Wave unterschiedliche Funktionen. Als Ergebnis bietet das SDK verschiedene Library-Versionen für unterschiedliche Ger?teaufgaben im Netzwerk. Der Hauptgrund dafür ist die Speichergr?sse, da die Implementierung aller Funktionen in einer Library den verfügbaren EEPROM-Speicher für den Betriebscode übersteigen würde. Die meisten Funktionen der Library, insbesondere die Versionen, die sich mit der Netzwerkorganisation befassen, aber auch die Initialisierung des Chips und die Behandlung der Ein- und Ausgangsschlange des Empf?ngers, werden für den Entwickler ausgeblendet. Die Hauptfunktionen, die der Entwickler nutzt, sind:
Senden und Empfangen von Anwendungsbefehlen
Einbinden und Entfernen von Ger?ten
Netzwerkmanagement
Unterstützung der Peripheriefunktionen wie Watchdogs, TRIAC-Steuerung etc.
Das SDK enth?lt auch Quellcode-Templates zum einfachen Entwurf neuer Anwendungen. Unterschiedliche Beispielcodes für Z-Wave Funktionen vereinfachen die Nutzung der Beispiel-Vorlagen und helfen beim Entwickeln von Anwendungen. Leider verfügen die Z-Wave ICs nur über ungenügende Debugging-M?glichkeiten. Es gibt weder eine JTAG-Schnittstelle noch einen Emulator oder Simulator für den Chip. Im Z-Wave-?kosystem gibt es jedoch mehrere Serviceanbieter, die Hilfe und professionelle Entwicklungsdienste anbieten. [Z-Wave.Me].
Entwicklung kompatibler Produkte
Z-Wave-Ger?te bestehen aus dem Z-Wave Chip bzw. Modul sowie weiterer peripherer Hardware. Wenn keine besonderen Anforderungen an die Firmware bestehen, l?sst sich die gesamte Funktion des Ger?tes in der Regel direkt im 8051 Microcontroller des Z-Wave Chips implementieren. Die Funk-Kommunikation mit anderen Ger?ten unterliegt dabei besonderen Einschr?nkungen. Im ersten Schritt sind einige Systementscheidungen zu f?llen:
Rolle im Netzwerk: Ein Controller kann eigene Netzwerke aufbauen, wobei er zus?tzlich zwischen mobilen Controllern (z. B. Fernbedienungen) und statischen Steuerungen (z. B. Gateways) unterscheidet. Ein Slave implementiert nur die eigenen Steuerfunktionen für das Ger?t.
Stromversorgungsmodell: batteriebetrieben mit regelm?ssigem Wecken, über das Hauptnetz, batteriebetrieben, kann durch Nutzung des Hauptstroms geweckt werden.
Funktion der Ger?te: Schalter, Dimmer, Ger?t zur Motorsteuerung, Thermostat etc.
Die Grundfunktion des Z-Wave Ger?tes ist in den sogenannten Ger?teklassen beschrieben. Der Hersteller muss genau eine Ger?teklasse ausw?hlen, die der Produktgrundfunktion entspricht. Dadurch werden bereits einige Kommunikations-Funktionen und Dienste definiert, die dieses Ger?t unterstützen muss. Die Funkfunktionen und Dienste eines Ger?ts werden in den sogenannten Befehlsklassen beschrieben. Befehlsklassen sind Gruppen von Funkbefehlen, die genutzt werden, um bestimmte Aspekte eines Ger?ts zu steuern oder um Daten in Bezug auf diesen Aspekt auszugeben.
Die Befehlsklassen werden z. B. bezeichnet als bin?rer Schalter, Batterie oder Motorsteuerung und kombinieren alle Funktionen zur Handhabung eines bin?ren Ein-/Aus-Schalters, des Batteriestatus oder der Steuerung eines Motors. Die Befehlsklassen, die durch das W?hlen einer Ger?teklasse erforderlich werden, sind als verpflichtende Befehlsklassen bezeichnet. Im Z-Wave Standard werden mehr als 20 Ger?teklassen und 100 Befehlsklassen beschrieben. Der Hersteller kann zus?tzlich freiwillige Befehlsklassen hinzufügen und nutzt diese M?glichkeit im Allgemeinen auch. Es gibt keine Einschr?nkungen für die Implementierung sonstiger freiwilliger Befehlsklassen, aber wenn ein bestimmter Befehl von einem Ger?t unterstützt werden soll, muss diese Befehlsklasse:
w?hrend der Einbindung in das Funknetz in einem sogenannten Node Information Frame bekanntgegeben werden. Dies ist ein spezielles Datenpaket, in dem die Ger?teklasse, die unterstützten Kommandoklassen und weitere ger?tespezifischen Informationen bekanntgegeben werden.
vollst?ndig und entsprechend der Spezifikation der Z-Wave-Befehlsklasse implementiert werden
Die API-Beschreibung der Z-Wave-Bibliotheken, die Definition der Ger?teklassen und die Definition der Befehlsklassen sind deshalb die wichtigsten Dokumente mit denen Z-Wave-Entwickler arbeiten müssen. Ein Beispiel w?re ein einfacher Türsensor, der bei ge?ffneter Tür ein >>EIN<>AUS<>Bin?rsensor<>Bin?rsensor<>Batteriestatus<>Wakeup<< erzwingen. Letztere Kommandoklasse wird zur Konfiguration des Aufweckverhaltens eines ansonsten im Tiefschlafmodus befindlichen Sensors verwendet.
Serielle Schnittstelle zum Host
Das gleiche Modul, das zum Bau von Produkten wie Dimmern und Schaltern eingesetzt wird, dient auch als Schnittstelle zu anderen Host-Computern, z. B. PCs. Die Hauptschnittstelle dafür ist die serielle Schnittstelle des Z-Wave Chips.
Die Chips der Series 500 verfügen über direkten USB-Support. Durch das Hinzufügen des USB-Ger?ts wird ein neues virtuelles serielles Ger?t erstellt: das Betriebssystem, das die Z-Wave-Anwendung verwendet (z. B. COM x unter Windows oder /dev/tty.usbmodem unter IOS oder Linux).
Die Hersteller von USB- oder seriellen Ger?ten k?nnen ihr eigenes Kommunikationsprotokoll definieren, das für diese Schnittstelle verwendet wird. Da die Verbindung zum Host-Computer über eine Schnittstelle jedoch eine h?ufig vorkommende Aufgabe ist, bietet das SDK bereits eine Spezifikation, die bestimmte Funktionen der Z-Wave-Library mit einem seriellen Interface-Protokoll verknüpft und auch definiert, wie Daten über die serielle Schnittstelle ausgetauscht werden.
Bild 5: Das Z-Wave-Logo garantiert Kompatibilit?t
Das SDK enth?lt auch einige vorkompilierte Firmwares, die das serielle Interface-Protokoll implementieren, das als Sigma Designs Serial API bezeichnet wird. Das Ergebnis ist, dass die meisten Interface-Ger?te von Z-Wave wie z. B. USB-Sticks einfach diese vorgetesteten und vordefinierten Firmwares nutzen, indem sie die serielle API von Sigma Designs implementieren. Bestimmte Anbieter haben jedoch die Firmware für die Host-Schnittstelle über die serielle Schnittstelle erweitert und optimiert [ZSTICK].
Auf der Host-Seite der seriellen Kommunikationsverbindung muss eine Software die vom virtuellen seriellen Ger?t bereitgestellte serielle Schnittstelle verwalten. Weil die serielle Schnittstelle, wie sie von Sigma Designs empfohlen wird, Z-Wave-Library-Funktionen einfach mit der seriellen Schnittstelle verbindet, ist diese Schnittstelle relativ komplex und nicht einfach zu handhaben.
Der Kommunikations-Stapel auf dem PC muss unterschiedliche Teile der Netzwerksteuerung handhaben und das Timing und die Nachrichtenwarteschlange zum und vom Z-Wave Empf?nger-SOC verwalten. Sigma bietet dafür wiederum Beispiel-Quellcodes an, aber die Entwickler k?nnen aus weiteren Optionen w?hlen. Im Internet gibt es mehrere Open-Source-Projekte, die die serielle API von Sigma Designs implementieren, z. B. [OpenZWave]. Sie haben die serielle API, die als Teil des SDK unter dem NDA bereitgestellt wird, teilweise re-engineered. Sigma Designs unterstützt diese Projekte jedoch nicht offiziell. Diese Open-Source-Implementierungen implementieren diese Spezifikation deshalb m?glicherweise nicht vollst?ndig und/oder nutzen die neuesten Funktionen von Z-Wave nicht korrekt. Es gibt auf dem Markt auch bestimmte kommerzielle Implementierungen von Z-Wave-Stacks für die PC-Seite, die professionellen Support für Projekte anbieten, bei denen der Support für die Z-Wave-Serial-API nicht von Grund auf neu implementiert werden soll [Z-Wave.Me].
Zertifizierung
Der letzte Schritt des Entwicklungsprozesses für Z-Wave Ger?te ist die Z-Wave-Zertifizierung. Alle Ger?te, bei denen der Z-Wave Standard implementiert wird, müssen zertifiziert werden, damit sie das in Abbildung 5 gezeigte Z-Wave Logo tragen dürfen. Die Zertifizierung stellt sicher, dass das getestete Ger?t die Anforderungen der ausgew?hlten Ger?teklassen erfüllt und dass alle Befehlsklassen so implementiert sind, dass sie der Z-Wave Spezifikation vollst?ndig entsprechen. Zus?tzlich wird das Funkverhalten getestet, um sicherzustellen, dass das Ger?t mindestens eine Reichweite von etwa 25 Metern fehlerfrei erreicht. Das Handbuch und die gesamte Dokumentation werden ebenfalls geprüft, um sicherzustellen, dass die Hauptmerkmale von Z-Wave hinreichend dokumentiert sind:
Zwei-Wege-Kommunikation
Vermaschung (Meshing)
Inclusion, Exclusion und Association
Kompatibilit?t von Ger?ten unterschiedlicher Hersteller
im Handbuch korrekt erw?hnt und beschrieben werden.
Der Zertifizierungsprozess ist sehr transparent. Alle Testf?lle sind gut definiert und das von der Zertifizierungsstelle verwendete Test-Tool steht den Herstellern zur Verfügung, damit ein Vortest durchgeführt werden kann. Die Zertifizierungstests werden von zwei unabh?ngigen Prüfstellen, Pepper One [PepperOne] in Deutschland und Bulogics [Bulogics] in den USA, durchgeführt. Die Testergebnisse der Prüfstellen werden an den Zertifizierungsmanager der Z-Wave Allianz weitergeleitet, der über den Zertifizierungsfall entscheidet und eine Zertifizierungsnummer vergibt. Die Zertifizierungskosten betragen unabh?ngig von der Komplexit?t des Ger?tes 2000 USD, einschliesslich der Prüfung des Handbuchs.
Die Z-Wave Alliance
Die Z-Wave Alliance ist ein Konsortium namhafter Unternehmen, die den Z-Wave Protokoll-Standard nutzen und unterstützen. Zus?tzlich zu bestimmten Marketing- und F?rderaktivit?ten unterstützt die Alliance die Entwickler auf unterschiedliche Weise:
Die Alliance organisiert sogenannte Un-Plug Fests. Hier k?nnen die Entwickler ihre Produkte - ob fertig oder noch im Entwicklungsprozess befindlich- mit den Produkten anderer Anbieter testen.
Ein- und zweit?gige Schulungsveranstaltungen erleichtern den Einstieg in das Arbeiten mit Z-Wave als Technologie und beschleunigen den Entwicklungsprozess.
Die Alliance unterh?lt ein Kompatibilit?tslabor in New Jersey (USA), das gebucht werden kann, um erweiterte Produkttests durchzuführen.
Die Alliance bietet das Z-Wave Compliance Test-Tool an, um eigene Produkte auf die Z-Wave Protokoll-Spezifizierung zu prüfen.
Die Entwickler k?nnen sich auch Arbeitsgruppen innerhalb der Alliance anschliessen, die neue Befehls- und Ger?teklassen definieren. Dies ist besonders hilfreich, wenn neue zu entwickelnde Projekte brandneue Funktionen anbieten, die in Z-Wave noch nicht definiert sind. Die Zusammenarbeit bei der Weiterentwicklung von Z-Wave ist nicht nur erlaubt, sondern sehr erwünscht.
Weitere Informationen über diese Aktivit?ten finden Sie auf der Website der Z-Wave Alliance:
Die Integration von Z-Wave-Hardware in eigene Projekte ist relativ einfach, und es sind nur wenige zus?tzliche Komponenten erforderlich, um ein Produkt zu gestalten. In den meisten F?llen kann das Z-Wave-Modul auch gleich für die Anwendungsfunktionen genutzt werden. Für die Entwicklung der Z-Wave Firmware auf dem Chip sind Dokumente, Beispiel-Quellcodes und Softwarebibliotheken als SDK im Rahmen einer Vertraulichkeitsvereinbarung erh?ltlich. Die Zertifizierung von Z-Wave Ger?ten gew?hrleistet die Kompatibilit?t durch Implementierungstests und verschiedene Aspekte auf Anwendungsebene.
Pressemitteilung [Mitsumi2012] Mitsumi Electric Co, Ltd: Mitsumi concluded Z-Wave Module Supply Agreement with Sigma Designs, Inc. in USA (Mitsumi hat eine Vereinbarung zur Bereitstellung von Z-Wave-Modulen mit Sigma Designs, Inc. in den USA abgeschlossen), 23. Mai 2011,
[Sigma300] Sigma Designs, Ltd ZM3102 Z-Wave Module, Data Sheet (Datenblatt Z-Wave-Modul), Oktober 2007,
[ITU2012] ITU-T G.9959: Short range narrowband digital radio communication transceivers &#8211; PHY & MAC layer specification (Digitaler Schmalband-Funkkommunikations-Sender-Empf?nger &#8211; Spezifizierung von PHY- und MAC-Layer), International Telecommunication Union, 02/2012
[Z-Wave.Me] Homepage:
[OpenZWave] Open Source Z-Wave Implementation in C, /p/open-zwave/
[PepperOne] Homepage:
[Bulogics] Homepage:
[KEIL] Homepage:
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