Z-Wave - ZigBee和Z-Wave的区别与未来

Z-Wave

　　Zensys在2008年被Sigma Designs收购之前开发了Z-Wave私有无线标准。Sigma Designs的产品是IC和电力线通信(PLC)和无线相关设备。Z-Wave标准不像很多无线标准那样开放，但Zensys、Sigma Design的客户都可以使用。最近，国际电信联盟(ITU)把Z-Wave PHY和MAC层作为其新标准G.9959的选择，该标准为1GHz一下的窄带无线设备提供了一套指南。

　　Z-Wave无线网状网络技术让任何节点都能直接或间接地和通信范围内的其它临近节点通信。如果两个不在通信范围内的节点想要通信，则可以通过连接另外一个节点获取或交换信息。Z-Wave网络最多支持232个节点，还支持设置多个控制器，以区分开所需的各种功能。

　　Z-Wave使用Part 15免费ISM频带，运行在美国和加拿大的908.42MHz频率上，在其他国家则根据各国规定使用其他不同频率。调制方式是高斯移频键控(FSK)。数据速率包括9600 bits/s和40kbits/s.输出功率为1mW和0 dBm.和其他无线技术类似，传输范围取决于环境。在开阔空间中，最大范围可达30米。穿墙的话范围会有一定减小。

　　Sigma Designs的ZM3102模块专为和其它产品集成而设计，用于监控和控制。除了无线收发器外，还包括板载一块CPU,以及内置的23kbytes闪存和2kbytes的SRAM,另外还支持有四个模拟输入的12位ADC.接口包括GPIO、SPI、UART和脉冲宽带调制(PWM)，也提供Triac控制器。模块电压范围为2.1V到3.6V直流，功耗非常低。典型的转发周期仅为0.1%,也就是说大多数时候设备处于休眠模式。

　　ZM4101和ZM4102更强大，运行的频率范围页更宽(图3)。8051 CPU有64kbytes的单次可编程(OTP)存储，16kytes的SRAM和64kbytes 的非易失性RAM(NVRAM)。接口包括USB、128-key的矩阵扫描器。模块包括一个四通道LED控制器，数据率达到100kbits/s,还支持AES128加密。

　　

　　图3:Sigma Designs的ZM4101是集成Z-Wave的模块，为集成式的家庭监控和控制功能设计。ZM4101支持100kbits/s的数据率，采用AES 128加密。

　　Z-Wave主要针对家庭和小型商用建筑的监控和控制，广泛适用于照明控制、安全和气候控制。其它应用包括烟雾探测器、门锁、安全传感器、家电和远程控制。Z-Wave还可以用于智能电表，为家用暖通空调监控和控制提供消耗数据。

　　Z-Wave联盟由160家公司组成，专业设计和销售基于Z-Wave标准的无线家庭控制产品，在Z-Wave系统中扮演主要角色，在22个国家有超过575款可互操作的产品。

　　总结

　　ZigBee和Z-Wave的目标应用一致。其中ZigBee的通用性远超Z-Wave,几乎可以配置并实现任何短距离无线功能，应用规范也可以大大缩短普通应用的开发时间。另一方面，ZigBee的协议更复杂，开发时间也更长。Z-Wave采用更简单的协议，开发更快也更简单。

　　Z-Wave芯片只能通过Sigma Designs这一唯一来源获取。Sigma Designs只卖给OEM、ODM和其它主要客户。在Home Depot和Lowes这样的商店里，可以买到500多种家庭控制产品，但很多并没有说明使用了Z-Wave.

　　ZigBee芯片厂商包括Ember、飞思卡尔、Microchip和德州仪器。完善且立即可用的ZigBee模块也可以通过多个来源获得，包括Atmel、CEL、Digi、Jennic、Lemos和RFM.

　　在0 dBm的特定功率下，Z-Wave的范围比ZigBee更大，这是因为Z-Wave运行在更低的频率下(根据Friis公式)。这也意味着Z-Wave在某些应用中连接也更稳定。

　　ZigBee使用应用广泛的2.4GHz ISM频段，因此必须与Wi-Fi、蓝牙和其它无线标准共享频段，会产生干扰。大多数ZigBee设备都有有助于缓解干扰的共存功能，但潜在的2.4GHz干扰比Z-Wave所处的908.42MHz通道更大。