Aumentar la eficacia de redes Z-Wave

Un Decálogo de buenas costumbres

La optimización de redes Z-Wave da mucho juego. Tienes una casa inteligente. Tu propia smarthome experience, basada fundamentalmente en Z-Wave, como tecnología para conectar todos esos dispositivos de la Internet de las Cosas (IoT - Internet of Things) y que todos se "hablen entre si". Pero podría ser que "la cosa" no te esté funcionando como esperabas. Accionas un dispositivo en tu tableta y... 1, 2, 3... hasta que se enciende. A veces tarda más. Otras veces puede darse que un sensor a baterías, actualice la temperatura de forma habitual durante semanas perfectamente y ahora no manda información durante horas o lo hace esporádicamente. Ahora vuelve a ir bien. Si se diera esta situación, que a veces ocurre en casas muy grandes, resulta frustrante. Tiene fácil solución. Tranquilos. Tranquilas. Hemos trabajado en muchas instalaciones, construido y reconstruido bastantes redes Z-Wave a lo largo de estos años y hemos aumentado el rendimiento de Z-Wave significativamente aplicando hábitos, reglas y costumbres que vamos a compartir con nuestra comunidad. La optimización de redes Z-Wave y su mejora es más fácil de lo que crees.
 

1.- La seguridad lo primero

Cuando vayas a realizar cualquier tarea de instalación con dispositivos Z-Wave, la seguridad es lo primero. NO debemos olvidarnos que con algunos dispositivos estamos "jugando" con corriente eléctrica y debemos recordar el refrán popular  que dice: "la confianza mató al gato". Es un buen momento para probar si el diferencial de la instalacion eléctrica, que es el encargado de proteger a las personas, funciona adecuadamente. Es muy recomendable disponer de un buscapolos y un multímetro o polímetro si sabes usarlos. Los dispositivos Z-Wave con formato micromódulo oculto o escamoteable, hay que manejarlos con precaución: hay que conectarlos a los cables SIN corriente. 

2.- Separa el wifi del Z-Wave

Resulta muy habitual, fácil y cómodo poner el controlador domótico Z-Wave junto al router wifi, o incluso encima. Mejor no lo hagas. Separa lo que puedas ambos dispositivos. O al menos no los tengas tan cerca. A veces un router de mala calidad (habitual en la mayoría de operadoras), o algunos routers con mucha ganancia/potencia podrían provocar más interferencias de las que pueda asumir Z-Wave, empeorando el funcionamiento de la comunicación radio Z-Wave... y lo que se le ponga por delante.  Además, como te contaremos más adelante, la ubicación del controlador es muy importante. Aprovecha para replantear la ubicación del controlador domótico Z-Wave si tu casa u oficina es muy grande.
 

3. Minimiza el tiempo de consulta o "Polling"

Este es, pobablemente el error MÁS HABITUAL que cometen los nuevos usuarios de Z-Wave. Al aterrizar en la tecnología Z-Wave, generalmente pensamos que estamos ante una red de alta velocidad y que es viable consultar por ejemplo a un relé, su estado cada 3 segundos y entonces reaccionar ante cualquier cambio en el relé. Z-Wave, así como otros protocolos de red inalámbricos, trabajan mejor cuando la red está más tiempo disponible. Así, si la red está ocupada, cada dsipositivo Z-Wave que necesita enviar un mensaje tiene que esperar su turno y de esta forma competir (y en ocasiones colisionar) con todo el tráfico de polling (tráfico de consulta a otros dispositivos).  Estas colisiones, lo ralentizan todo y generan un cuello de botella que a veces pueden llegar a tirar la red Z-Wave.

El polling o consulta a los dispositivos solía ser la forma de sortear una patente que afortunadamente expiro en Febrero de 2016. Esta patente, obligaba a algunos fabricantes de relés e interruptores a no poder enviar un mensaje cuando accionabas el interruptor. Algunos fabricantes encontraron métodos para sortearlo o que licenciaban dicha patente. Actualmente con esta patente expirada la mayoría de interruptores y relés envían el reporte de su estado inmediatamente cuando son accionados.

Por tanto, la mejor fórmula para bajar el trafico Z-Wave de polling es reemplazar, sobre todo en instalaciones grandes, aquellos dispositivos Z-Wave antiguos que sospeches puedan ralentizar el desencadenamiento de un evento por otros dispositivos que instantáneamente envían su actualización de estado.

Si aún tienes relés o interruptores antiguos pero cumplen funciones las cuales no importa que la notificación de su estado tarde un poco y no sea instantáneo, aún se puede consultar mediante polling pero no más allá de una vez cada ciertos minutos. Para ponernos en situación, plantéate que si tuvieras una red Z-Wave con 60 dispositivos y tu controlador domótico hace una consulta de tipo "polling" cada minuto, realmente estarás consultando una vez por segundo por lo que estará "achicharrando" la red Z-Wave y todo irá bastante peor de lo que debiera. En definitiva, prescinde lo que puedas del polling.

4. Instala suficientes dispositivos como para crear una tupida red mallada

Podemos imaginar cuántos usuarios nos llaman o consultan con problemas de rendimiento Z-Wave. El panorama puede ser un multisensor de presencia y su controlador domótico en la otra punta de la casa o incluso en otra planta. ¡Y nada más!. Bueno, si, quizás... un termostato Z-Wave alimentado por baterías. A estos usuarios nobeles suele sorprenderles que no haya alcance Z-Wave en este escenario. La tecnología Z-Wave y su topología, confía y basa su estructura de red mallada en los nodos de red alimentados a 220V. Generalmente, como norma, cualquier relé, sirena, termostato o módulo de persiana alimentado permanentemente (always on) por corriente eléctrica, actúa como repetidor Z-Wave en la red mallada y podrá reenviar mensajes de unos nodos a otros en la susodicha red. Es decir, como generalidad, podemos afirmar que prácticamente ningún dispositivo que forme parte como nodo Z-Wave alimentado por baterías va a ejercer de repetidor de nuestra red. Disponer de una buena red mallada, es la clave de la fiabilidad y rendimiento de nuestra "smarthome experience" basada en Z-Wave. Solamente los dispositivos que no necesitan ahorrar energía, "LOS SIEMPRE-ALIMENTADOS", actuarán como repetidores Z-Wave en nuestra malla.

Por tanto una forma de solucionar problemas de alcance en redes Z-Wave tan escuetas como la descrita al principio, sería añadiendo dispositivos alimentados a 220V. Podemos añadir un repetidor Z-Wave, con algo más de alcance y rendimiento que otros dispositivos, o simplemente un enchufe Z-Wave, un  dimmer o un relé interruptor oculto para manejar alguna lampara. Incluso podrías no utilizarlo para ningún cometido, salvo para repetir señales Z-Wave. A veces podemos dejar puestos algunos relés o enchufes que usamos sólo estacionalmente en la terraza, o en el jardín ya que al estar en la periferia de la casa van a mejorar y ayudar al rendimiento de la red Z-Wave.

La distancia entre dispositivos o nodos no siemmpre es el criterio principal para añadir más nodos a la red. Las señales de radio Z-Wave podrían verse mermadas por apantallamientos producidos por objetos metálicos (como vigas, forjados...) espejos y grandes cristaleras, electrodomesticos metalicos. A veces dispositivos separados muy poco entre sí, no son capaces de comunicarse con eficacia porque se producen efectos de reflexión y rebote de las señales de radio. Añadir más nodos a la malla nos ofrece disponer de rutas alternativas para llegar al controlador domótico o a otro dispositivo. De esta forma los mensajes Z-Wave que se transmiten via radio no quedan perdidos en zonas muertas.

5. Ubica tu controlador domótico en una posición central

El controlador domótico Z-Wave. También llamado centro domótico, gateway, hub domtico, centralita, ... en fin, como quieras llamarlo. Vamos allá. El controlador domótico es el NODO MAS IMPORTANTE  de tu red Z-Wave, aparte de comunicarse también con tu red ethernet para llegar a tu router, a tus tabletas, a los moviles... es la estrella de tu instalación Z-Wave y necesita colocarse en el mejor sitio posible y equilibrado por estrategia de ubicación del controlador para tu red Z-Wave. Quizás por cualquier razonamiento, se te pueda ocurrir colocar el controlador domótico en una esquina del garaje. O junto a un cuadro eléctrico en un extremos del sótano. O en la esquina más alejada donde quizás tengas la tele y el router. Esta podría ser la peor estrategia de ubicación del controlador para tu red Z-Wave.

Aunque Z-Wave forma una red de malla y puede enrutar o hacer saltar los mensajes (hasta 4 saltos) a través de la malla, cada salto puede significar un retardo con tintes de obstrucción al aumentar el trafico de la red. Lo dial, sería que el controlador llegara normalmente de forma directa al 85% de los nodos de la red sin necesidad de ir por otra ruta. Si tu controlador domótico dispone de wifi integrado, la ubicacion centralizada es fácil puesto que no tenemos que llevarle un cable de red, tan solo necesitaríamos un enchufe de 220V para alimentarlo con su fuente de alimentación. Podríamos ponerlo hasta detrás de un mueble o en un registro grande ubicado estratégicamente.

 

6. Optimiza la red Z-Wave (Heal the Network)

Una vez que hemos desplegado físicamente nuestra red de dispositivos, ubicando a cada nodo en su posicion supuestamente definitiva, la red Z-Wave debe ser "curada" (heal) u optimizada. De esta forma cada nodo de la red Z-Wave puede utilizar los demas nodos para reenviar o enrutar mensajes de radio, dandode a conocer y conociendo los nodods vecinos con los que tiene visibilidad directa, incluido el controlador. Este proceso de optimización puede durar desde minutos hasta horas, dependiendo de las dimensiones (por el numero de dispositivos) de la red Z-Wave. Cuando armas por primera vez una red Z-Wave, el primer nodo sólo sabe donde está el controlador. Cuando añades el segundo dispositivo, el controlador sabe que los dos dispositivos están en la red, pero el primer dispositivo no tiene ni idea de la existencia del segundo dispositivo: a menos que hagas una optimización de red (heal the network). Así pues, y siempre que tu controlador te lo permita hacer pacrialmente, conviene optimizar al menos unos cuantos nodos cercanos a un nuevo dispositivo añadido. Sino optimizar toda la red cuando añadimos nuevos equipos. NO obstante, debemos ser cautelosos con el proceso de optimización de la red Z-Wave ya que al al lanzar el proceso, consumiremos el 100% del ancho de banda Z-Wave y además cada nodo podría consuminr más batería de lo normal, sobre todo si son de tipo "FliR" (generalmente seguridad y cerraduras) al cual podrían agotar por completo. Como norma general optimiza la red sólo cuando añadas nuevos dispositivos o cuando los elimines o si observas que hay algún problema en la red.

 

Vera

Vera tiene multiples versiones de su interfaz de usuario pero cada version es bastante pareceida entre si a las demas. en cuato a la estructura de menus, por tanto estas instrucciones pueden ser validads para casi todas. La versiñón de Vera mostrada es la UI7. Utilizar un PC para entrar en GetVera.com y poder trabajar sobre su controlador domotico en paricular. Desde el tablero principal de la web seleeccionar Settings->Z-Wave Settings y luego click en la pestaña de "avanzadas" (advanced). En la parte de abajo de la pestaña "advanced" está el botón GO para lanzar el proceso “Update Node Neighbours”. Dependiendo de la cantidad de dispositivos nos puede tardar desde minutos hasta horas.

eedomus+

En el caso del controlador eedomus+, podremos realizar una optimización de la red Z-Wave desde la opcion del menu "Configuracion - > Matriz de Radio" pudiendo hacer optimización mediante desplegables de cada uno de los dispositivos por separado desde una verdadera matriz representada gráficamente. eedomus+ lo llama "Optimización radio". Además eedomus+ nos permite programar para la noche la optimización de toda la red, ya que este proceso puede durar incluso horas si tenemos muchos dispositivos.

 

Fibaro

En el caso de Fibaro, con su interfaz en español,  tendremos que ir al apartado Configuración (las ruedas dentadas), que es la última opción en la barra de botones horizontal en la parte superior de la pantalla. Una vez allí iremos a la pestaña "Red Z-Wave". Hay varias opciones en este apartado, pero veremos claramente la opción de optimizar la red en el apartado (no bien traducido en la versión de firmware de la pantalla) "Mesh Network Reconfiguration". Allí nos dará varias opciones en un desplegable, como alguna interesante para hacer "curas" parciales de nuestra red Z-Wave.

Zipato

Zipato, ya sea en su versión clásica Zipabox G1 como en su versión compacta integrada Zipatile, permite realizar una "cura de red", haciendo click en el icono de las herramientas, que nos va a mostrar las diferentes tipos de red y dispositivos físicos reales que se encuentren ya sea en la red Z-Wave, IP ZigBee, etc. Una vez hecho esto, junto a la entrada raíz desplegable "Z-Wave" aparece una rueda dentada que es la que nos va a brindar la posibilidad de "tocar" las diferentes opciones disponibles de la red Z-Wave. Una vez allí, veremos enseguida la opción Netwrok Heal y una opción también valida para acotar / segmentar "optimizaciones" Z-Wave de forma parcial. Se trata de la opción ZWNTUT. Debemos ser cautos al movernos en estas opciones para no borrar o resetear por completo nuestra red Z-Wave.

SmartThings

El interfaz de usuario de la app de SmartThings  tiene bastante escondida la funcionalidad para optimizar la red (network heal). Desde el tablero principal de la app haz click en las 3 rayas en la esquina superior izquierda (menu). El controlador será lo primero que se delice en el menu. Hacer click el el controlador domotico. Un nuevo menu aparece y hay que utilizar la ultima opcion “Z-Wave Utilities”. De este menu saldrna mas opciones, seleccionamos la ultima “Repair Z-Wave Network” y a continuación haremos click en “Start Z-Wave Network Repair”. El proceso de "curado" reparacion/optimizacion puede durar horas, dependiendo de la extension que tenga la red.

Heal Network en Vera

veraheal

Optimizar radio en eedomus+

Mesh Network Reconfiguration en Fibaro

Network Heal en Zipato

Repair Z-Wave Network en SmartThings

SmartThings Expert Z-Wave Eric Ryherd DrZwave

7. Ten paciencia y no vayas rápido, esto no es inmediato

Z-Wave es capaz de relativa manera de auto-optimizarse de forma automática. Los dispositivos o nodos Z-Wave intentarán enviar los mensajes de radio a través de varias rutas si no consiguen alcanzar el destino a la primera. El nodo recordará la "Ultima Ruta Buena" y tratará de usar esa en el próximo envió de mensaje. Ahora bien, si los nodos no conocen los dispositivos vecinos que les pueden servir de salto de ruta, es probable que tengas que realizar un Network Heal (optimización de red) completo. Se dan otras situaciones en las que un dispositivo, como algunos termostatos, vienen de fabrica con tiempos de latencia muy elevados, que pueden ser cambiados desde el controlador, pero a veces necesitamos que transcurra TODO el tiempo que tiene prefijado de latencia, hasta que el dispositivo despierta y actualiza sus parámetros desde la información que le esta esperando en el controlador. Hay usuarios que no conocen esto y al no tener paciencia no consiguen que el equipo reduzca el tiempo entre despertar y despertar. Es en definitiva una cuestión de paciencia y darle tiempo a la red a que se reconfigure en los tiempos libres que tiene 

8. Si un dispositivo no se empareja, primero excluirlo y después incluirlo

Acabas de adquirir un nuevo dispositivo Z-Wave para el ecosistema IoT de tu casa o de tu oficina. Lo más cómodo y recomendable es darlo de alta, emparejarlo o como es habitual decir en el mundillo Z-Wave, INCLUIRLO, asegurándonos la visibilidad directa del controlador domótico: esto es, estar cerca para la inclusión. En el caso de los dispositivos alimentados a 220V es muy recomendable tener un cable con una clavija de enchufe en un extremo y en el otro extremo la fase y el neutro en puntas conectadas al nuevo dispositivo (L y N). Enchufamos el equipo -con cuidado de los calambres- o ponemos la bateria si es un equipo de este tipo. Nos ponemos desde la pantalla de usuario del controlador, en modo inclusión de dispositivos (Add device, Añadir Dispositivos... o como lo nombre tu controlador). Uy Uy Uy... no se incluye. Otra vez... ¡no quiere incluirse!. Es recomendable que lo primero que hagamos sea EXCLUIR el dispositivo primero y luego volver a intentar INCLUIRLO. CUALQUIER CONTROLADOR DOMÓTICO PUEDE "RESETEAR" O EXCLUIR un dispositivo Z-Wave incluso si ese dispositivo formó anteriormente parte de otra red Z-Wave. Algunos fabricantes a veces fallan en sus procesos de exclusion durantes las fases de test de los equipos, por lo tanto dichos equpos aun forman parte de la red de test. O a veces puede ser que lo hayas incluido de forma incompleta y el controlador domotico presenta algun tipo de confusión con ese dispositivo. El proceso de EXCLUSIÓN del dispositivo deberái "resetearlo" a la configuracion de "fresca" como venía de fábrica. Los dispositivos actuales que son casi todos Z-Wave Plus deben disponer de una forma de reiniciarlos a la configuración de fábrica desde el propio dispositivo en sí mismo.  Cada dispositivo es diferente y debemos recurrir al manual para realizar un reset de fábrica si todo lo demás falla y debería dejarnoslo listo para volver a INCLUIR después de este reset. 

Los dispositivos de seguridad como las cerraduras son relativamente duros de INCLUIR. Este tipo de dispositivos primero se tienen que unir a la red Z-Wave, despues el sistema y las claves de cifrado AES deben ser intercambiadas y si ese proceso falla (que a veces ocurre) tendras que EXCLUIR y volver a iniciar el proceso de INCLUSION de nuevo. Sobre todo en los dispositivos de seguridad si que es doblemente conveniente tenerlos cerca del controlador domótico en el proceso de INCLUSION para asegurarnos una comunicacion Z-Wave fiable y rápida. 

9. Maximizar la vida de las baterías

Cuando un dispositivo Z-Wave alimentado por baterías se despierta (wake-up) y enciende su sistema de radio, utiliza 10.000 veces más batería que cuando está dormido. Por tanto el unico misterio para hacer que las baterías duren mas tiempo es hacer que el dispositivo alimentado por baterías este el menor tiempo despierto. Por supuesto, hay equipos alimentados por baterías que tiene otras cosas que alimentar aparte de la radio, como puede ser mover un motor de una cerradura o desplazar una cortina... Es obvio que cualquier motor consume mucha más batería que la radio Z-Wave, pero ésta va a jugar un papel importante en la longevidad de la batería.

Cuando un dispositivo alimentado por baterias se añade, esto es, se INCLUYE  en una red Z-Wave, el controlador domótico va a hacer 2 cosas:

  1. Asignar al Grupo de Asociación 1 el identificador de nodo (NodeID) al controlador
    1. El Grupo de Asociación 1 (Association Group 1) es como la línea de vida en Z-Wave y los dispositivos usan esta "linea de vida" para enviar todos los datos  y alertas del sensor a este nodo
    2. Todos los controladores domoticos Z-Wave requeiren asignar el Grupo 1 (Group 1) pero no está de más revisar esa asignación
  2. Establece el intervalo para despertar (WakeUpInterval) no más de una vez cada hora y no resulta descartable hacerlo sólo unas cuantas veces al día
    1. Cada controlador asigna el intervalo para despertar (WakeUpInterval) de forma diferente y la maneja en gran medida relacionada con escenas por lo que podría ser difícil de cambiar
    2. Si el dispositivo se está despertando cada pocos minutos y envía los datos de sus sensores la batería durara tan solo unas cuantas semanas.
    3. El nivel de carga de la bateria del dispositivo es enviado como información en cada proceso de despertar

Muchos sensores disponen de otros Grupos de Asociación o Parámetros de Configuración que te permitirán especificar las frecunecias de lectura de los sensores. Por tanto cuanto más veces reportemos la información, mayor consumo de baterías tendremos en el disositivo.

10.  Nodos "muertos" en tu controlador

Uno de los grandes problemas en el mantenimiento de redes Z-Wave es la eliminación de nodos muertos. Cuando un dispositivo falla o por cualquier razón ya no se utiliza (por ser temporal/estacional o por lo que sea) debería ser eliminado del controlador. Si permanece estando en el controlador, éste tratara de usar ese dispositivo "muerto" para enrutar mensajes y eso puede generar latencias y retrasos en la red. Eventualmente y como hemos visto, las propiedades de "auto-curado" de las redes Z-Wave, con el tiempo, harán menos importante este problema, pero siempre puede haber dispositivos que recuerden ese dispositivo como posible ruta e intenten enrutar a través del nodo muerto. En el momento que tenemos un nodo "muerto" en nuestra red, este puede ser una forma de desperdiciar un valioso ancho de banda Z-Wave y en potencia también la batería de los dispositivos que estén "durmiendo".  Ocasionalmente, ejecutando lo que hemos visto como optimización o cura de la red (Network Heal) eliminará esos nodos muertos de las rutas, pero seguiran existiendo en la tabla de rutas del controlador. Lo mejor sin lugar a dudas es eliminar esos nodos "muertos". Cada controlador dispone de sus propios métodos  para eliminar los ndodos "muertos de la red Z-Wave, que generalmente estará o en algun menú de "Configuración Avanzada" o en la parte donde damos de alta los dispositivos (inclusión).

Siguiendo estas pautas generales, válidas tanto para aficionados al DIY (Do It Yourself) así como como para principiantes, estudiantes y profesionales de las instalaciones, creemos que mejorará notablemente la experiencia con la tecnología más popular de bajo consumo y baja emisión en el mundo: Z-Wave

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