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智能家居的未来:Zigbee还是Z-wave?_1

  消费者一直都在寻找一种简便,现成的解决方案来控制照明以及智慧家居应用。大多数用户将易用性,安全性作为优先因素。

  很长时间内,人们一直在争论一个问题,究竟ZigBee和Z-wave哪个才是智慧家居最好的解决方案。很显然两者之中有一个更好的,但现在我们可以看到结论吗?

  根据ZigBee联盟的资料,ZigBee已经有了一套产品的全球标准。标准化也使得ZigBee可以控制更多的设备,家电,照明,环境,能源管理和安全以及任何可以连接到ZigBee网络上的设备。

  另一方面,SigmaDesigns提出了ZWave,它是一个以无线射频为基础的通信技术,通常应用于住宅以及小型商业地产环境控制以及状态读取。Z-wave在智慧家居中应用一般是家庭娱乐,照明和电器控制,HVAC系统和安全保证。

  两者是如此的相似。那么,他们究竟有什么区别呢?

  优缺点对比

  从以上的介绍我们可以得知,这两种技术工作环境以及功能都很相似。现在,让我们深入到细节,找出两者的差异,以及他们的优缺点。

  物理层和调制模式

  第一个显著的不同是物理层上的区别。Z-wave采用低于1Ghz频率,而ZigBee则工作在2.4GHz频率上。采用低于1GHz的智慧家居系统在不同的地区需要不同的SKU。澳大利亚和巴西的频率是921.4MHz,中国和新加坡是868.4MHz,印度是865.2MHz,美国是908.4MHz而日本则有两个频率。总而言之,ZigBee是标准化的,而Z-wave则更碎片化。

  Z-wave采用频移键控(FSK)调制,这对1GHz以下的环境不够友好。ZigBee则是基于更先进的直接序列扩频(DSSS)调制,这也使得ZigBee具有更好的鲁棒性。

  两个有用的信息

  ①ZigBee和Z-wave都是网状网络,因此通过他们你都不是直接连接到远程设而是网状连接。

  ②由于Z-wave运行在低于1GHz的频带上,因此你需要一个更大的天线(通常是2.5倍)。我们通常都喜欢更小型化的产品,因此这也成为了一个Z-wave的缺点。

  支持的芯片和解决方案

  ZigBee和Z-wave在芯片以及软件可用性方面,有很大的不同。

  目前,有很多厂商加入了ZigBee联盟,并推出了相应的解决方案。(如德州仪器,意法半导体,飞思卡尔,Atmel等等)。而Z-wave阵营目前只有SigmaDesigns这个厂商。

  封装模块方面也是这样,ZigBee阵营的厂商数量完胜Z-wave阵营。(依旧只有SigmaDesigns支持Z-wave)

  软件方面差距甚至更大。ZigBee有很多的厂商支持,一些大的芯片制造商都会给客户推出自己的软件,而Z-wave依旧只有一家支持。

  协议问题

  ZigBee以及Z-wave都支持网状网络拓扑结构,这也是物联网时代的趋势所在。

  理论上,单个Z-wave网络支持232个连接节点,当然实际上一般只会有10个连接。而单个ZigBee网络理论上则支持65000个连接节点,单个频道支持500个节点连接。IEEE802.15.4网络(ZigBee的基础层)可以支持数千台设备同时连接。或许对于ZigBee来说,限制连接数的不是网络能力,而是设备的存储能力。ZigBee设备广泛的组内存选项(最高512K闪存,32KRAM),这也使得ZigBee能处理更多的连接数。

  兼容性是个大问题。由于Z-Wave协议不公开,企业只有取得SigmaDesigns许可才能生产支持Z-wave的设备。因此,Z-wave几乎就谈不到兼容性。它目前最大的问题还是支持的设备数量太少的问题。ZigBee则相反,它是一个开放的工业标准,允许任何符合ZigBee标准的设备运行。ZigBee还给每个细分市场定义了不同的配置文件。因此ZigBee智慧家居标准完全兼容各种如门锁,感应器,报警器,烟雾探测器,百叶窗,电机控制的设备。

  相同的设备也能运行在不同的协议上。目前只有一些芯片厂商提供完全的解决方案。德州仪器的CC2538既能完全兼容ZigBee智慧家居标准,ZigBee光连接以及ZigBee智能节能网络。

  安全性

  ZigBee支持基于芯片层,网络层,应用层的多层安全措施。大多数厂商都会将安全层集成到芯片上。德州仪器给他们的最新设备CC2538集成了ECC和RSA。SiliconLabs也给他们的AES128集成了硬件引擎。Z-wave最近添加了AES128级安全层。

  支持的体系结构

  由于Z-wave软硬件封闭的特性,它只提供了一些基于一体化的TRX或系统级芯片的限制架构选项。ZigBee的选项更多:只收器,IEEE802.15.4MAC应用处理器,ZigBee应用处理器,完整SoC。这使得ZigBee设备可以和不同的设备互相配合。例如:一个电池供电的温度传感器与一个运行在安卓的家用显示器互相配合。

  联盟和客户

  ZigBee联盟在2002年成立,到目前为止,已经有了500个公司加入。Z-wave联盟则是在2005年成立,目前为止有着150个会员。由于公司经常改变他们的策略,这些数字经常变化。ZigBee联盟的主要推动力是产品制造商(艾默生,克罗格,Itron,罗格朗,兰迪斯,GYR,施耐德电气,飞利浦等等)以及芯片制造商(德州仪器,SiliconLabs,飞思卡尔等)。而Z-wave联盟的主要力量则是SigmaDesigns以及2GIG,丹佛斯,Evole,FAKRO,Ingersoll和Jasco。

  参数ZigBeeZ-Wave

  标准不断发展的,基于IEEE802.15.4的标准专用的软件及无线

  支持的厂商数量500150

  供应商多个供应商一个供应商

  频带全球统一,2.4GHz不同区域不同的SKU

  调制方法直接序列扩频-DSSS频移键控调制(FSK)

  单网络支持的节点数500个设备实际应用中,少于30个设备

  安全性基于芯片层,网络层,应用层的多层安全措施一些加密措施

  软件免费开放的评估,修改和应用集成权限无法修改,封闭的软件系统

  链路预算随连接质量变化(103dB)广泛(100dB)

  闪存大小不定的,最大可达512KB固定的32KB

  RAM大小不定的,一般是16-32KB固定的2KB大小

  记忆功能寄存器保留不可用

  结论

  消费者一直都在寻找一种简便,现成的解决方案来控制照明以及智慧家居应用。大多数用户将易用性,安全性作为优先因素。根据IMS的研究结果,统一的标准,一个共同的频率有利于全球的互通性。因此,我们认为ZigBee是用户更需要的那个技术。

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