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智能家居也PK:ZigBee與Z-Wave標(biāo)準(zhǔn)之爭

2013-04-22 15:05 中安網(wǎng)
關(guān)鍵詞:智能家居ZigBeeZ-Wave

導(dǎo)讀:標(biāo)準(zhǔn)化是產(chǎn)業(yè)發(fā)展,規(guī)模擴(kuò)張的前提。在智能家居領(lǐng)域同樣面臨抉擇,目前主要有2個標(biāo)準(zhǔn),ZigBee與Z-Wave。目前多數(shù)人看好的是ZigBee,畢竟ZigBee有國際標(biāo)準(zhǔn)IEEE 802.15.4為其技術(shù)根基,且目標(biāo)市場較廣、潛在需求用量較大。相對的,丹麥Zensys公司所提出的Z-Wave技術(shù)不僅沒有國際標(biāo)準(zhǔn)為其依靠,應(yīng)用上也僅止于家庭自動化。

  ZigBee與Z-Wave發(fā)展?fàn)顩r

  標(biāo)準(zhǔn)化是產(chǎn)業(yè)發(fā)展,規(guī)模擴(kuò)張的前提。在智能家居領(lǐng)域同樣面臨抉擇,目前主要有2個標(biāo)準(zhǔn),ZigBee與Z-Wave。目前多數(shù)人看好的是ZigBee,畢竟ZigBee有國際標(biāo)準(zhǔn)IEEE 802.15.4為其技術(shù)根基,且目標(biāo)市場較廣、潛在需求用量較大。相對的,丹麥Zensys公司所提出的Z-Wave技術(shù)不僅沒有國際標(biāo)準(zhǔn)為其依靠,應(yīng)用上也僅止于家庭自動化。

  就技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)而言Z-Wave已矮于ZigBee一截,而推廣上,Z-Wave也一樣居于弱勢。Zensys極力避免他人認(rèn)定Z-Wave是該公司專屬自用的技術(shù),一旦如此認(rèn)定,勢對Z-Wave的普及推廣產(chǎn)生阻力,所以Zensys發(fā)起、成立了Z-Wave Alliance的聯(lián)盟機(jī)構(gòu),期望以機(jī)構(gòu)主導(dǎo)此標(biāo)準(zhǔn)的推廣,讓Z-Wave技術(shù)獲得更廣泛的采用。

  Z-Wave這幾年有風(fēng)云突變趨勢,首先是通訊大廠思科(Cisco)宣布投資Zensys公司,并加入Z-Wave Alliance機(jī)構(gòu),之后Intel的創(chuàng)投單位Intel Capital宣布投資Zensys,且一樣加入Z-Wave Alliance,頓時Zensys、Z-Wave獲得IT、通訊兩大領(lǐng)域的重量級業(yè)者的力挺,氣勢大增。到了2007年1月,軟件巨頭Microsoft也呼應(yīng)Z-Wave技術(shù),在其.NET Micro Framework(簡稱:.NET MF)上加入對Z-Wave的支持,并宣布與Z-Wave Alliance中的會員業(yè)者Leviton、ControlThink等共同研發(fā)Z-Wave應(yīng)用,再加上PC外圍大廠Logitech(羅技)也推出使用Z-Wave技術(shù)的家庭遙控器,從這種種跡象來看,Z-Wave的發(fā)展并沒有想象中的悲觀,并且從單純的家庭自動化應(yīng)用,擴(kuò)展延伸到數(shù)字家庭的領(lǐng)域中。

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  Z-Wave技術(shù)更新

  Z-Wave的傳輸率僅有9.6kbps,雖然智能家居本就不強(qiáng)調(diào)數(shù)據(jù)的傳輸速度、傳輸量,但也不至于過低,以ZigBee來相對比較,即便不去談?wù)?.4GHz頻段的250kbps傳輸率,在915MHz頻段上也至少有40kbps,或在868MHz頻段上也還有20kbps,ZigBee的三種速率模式都沒有低至9.6kbps。

  Z-Wave陣營了解此一弱處,之后進(jìn)行持續(xù)強(qiáng)化改進(jìn),當(dāng)前Z-Wave除了原有的9.6kbps速率外,也另增一個可達(dá)40kbps速率的模式,以此拉近與ZigBee之間的差距,縮小速率上的兩者差異;另外Z-Wave提出的新速率能與原有9.6kbps速率的節(jié)點(diǎn)裝置完全兼容互通,即是在同一個Z-Wave網(wǎng)絡(luò)內(nèi)能并存運(yùn)用9.6kbps的節(jié)點(diǎn)與40kbps的節(jié)點(diǎn),如此在布建的規(guī)劃設(shè)計與延伸上可更便利;

    在使用頻段方面,Z-Wave也與ZigBee差距不大,Z-Wave雖不像ZigBee能在2.4GHz頻段使用,但也能在868MHz及908MHz(具體而言是868.42MHz及908.42MHz)的頻段工作,且與ZigBee相同的,868MHz頻段在歐洲地區(qū)運(yùn)用,908MHz(ZigBee位于相近的915MHz)頻段則是在美國地區(qū)運(yùn)用;至于無線發(fā)送的調(diào)制,Z-Wave依舊是使用原有的GFSK(Gaussian Frequency Shift Keying)方式。相對的,ZigBee在868MHz與915MHz頻段是使用BPSK(Binary Phase-Shift Keying)調(diào)制,而在2.5GHz頻段是使用正交式QPSK(Quadrature Phase-Shift Keying)調(diào)制。

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  二者間技術(shù)上的差異

  談及發(fā)送距離,那么也必須比較Z-Wave與ZigBee間的發(fā)射差異,Z-Wave的發(fā)送距離為100英尺(約30公尺),且要達(dá)到如此距離必須在電波的傳送路徑上沒有任何阻擋,然而這并不表示Z-Wave無法進(jìn)行穿透性傳輸,Z-Wave的無線發(fā)送依舊可以穿墻收發(fā),不過穿越阻隔物的代價是減損傳輸距離,目前Z-Wave陣營尚未公布穿透性傳輸表現(xiàn)的相關(guān)信息,只以不同的穿透材質(zhì)而有不同的距離折損來說明。

  同樣的,ZigBee方面也并未有完整具體的傳輸距離信息,僅有32英尺/246英尺(10公尺/75公尺)的概略描述,且一樣表示必須依據(jù)實(shí)際發(fā)送的環(huán)境而定。

  Z-Wave與ZigBee之間除了傳輸速度、傳輸距離有別之外,在節(jié)點(diǎn)數(shù)目、拓樸型態(tài)、安全加密上也都各有不同。

  首先是節(jié)點(diǎn)數(shù)目,此方面Z-Wave并未有所改變,依舊是每個網(wǎng)絡(luò)內(nèi)最多232個節(jié)點(diǎn),若想與更多節(jié)點(diǎn)聯(lián)系,就必須使用跨網(wǎng)的橋接(Bridge)技術(shù)才行。

  至于ZigBee方面,ZigBee的節(jié)點(diǎn)尋址達(dá)16-bit,理論上可以達(dá)65,536個節(jié)點(diǎn),此遠(yuǎn)遠(yuǎn)勝過Z-Wave,此外ZigBee還能選用更大范疇的64-bit尋址,如此節(jié)點(diǎn)數(shù)就不可限量。更進(jìn)一步的,IETF已擬定讓ZigBee與IPv6接軌整合的6loWPAN(全稱為:IPv6 over Low power WPAN),ZigBee節(jié)點(diǎn)將可以廣大Internet結(jié)合,這些方面Z-Wave都無法比擬。

  另外連接拓樸方面,Z-Wave只有一種拓樸型態(tài),即是網(wǎng)狀(Mesh),而ZigBee除了也有網(wǎng)狀拓樸外,也支持星狀(Star)、叢集狀(Cluster)等拓樸。值得注意的是,各節(jié)點(diǎn)除了自身所需的信號收發(fā)外,也會代為中繼傳遞其它節(jié)點(diǎn)的信號,無論是自身需求的收發(fā)或轉(zhuǎn)傳其它節(jié)點(diǎn)的信號,該節(jié)點(diǎn)都會脫離休眠狀態(tài)而進(jìn)入運(yùn)行狀態(tài),而經(jīng)常扮演中繼工作的節(jié)點(diǎn)將比其它節(jié)點(diǎn)更為忙碌,功耗也會較多,所以在實(shí)際布建時的設(shè)計規(guī)劃上,也會盡量以非使用電池運(yùn)行的裝置來擔(dān)任忙碌型中繼的角色。

  至于安全加密方面,ZigBee使用128-bit的AES對稱加密,而Z-Wave則是尚未有任何加密的設(shè)計,這其實(shí)不難想象,在Z-Wave最初只有9.6kbps的傳輸帶寬下,若再進(jìn)行加密性傳輸,則實(shí)質(zhì)數(shù)據(jù)的傳遞量將會更少,因此不太可能在9.6kbps中再行加密,不過Z-Wave將速率提升至40kbps后,也應(yīng)該開始考慮提供加密的措施。

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  二者間在應(yīng)用領(lǐng)域的差異

  平心而論,Z-Wave在訂立之初就以家庭自動化應(yīng)用為目標(biāo),而ZigBee則是追求更廣泛應(yīng)用為目標(biāo),兩者各在最初指導(dǎo)思想就有不同的考慮,自然在規(guī)格上也有諸多落差,此時不能單就規(guī)格數(shù)據(jù)表現(xiàn)來論斷。

  特別是Z-Wave獲得Cisco、Intel、Microsoft等資通訊大廠的支持后,Z-Wave已從單純的家庭自動化應(yīng)用,開始擴(kuò)展延伸到數(shù)字家庭領(lǐng)域,甚至是家庭自動化與數(shù)字家庭的接軌整合等,加上Z-Wave的各項(xiàng)技術(shù)仍在持續(xù)提升,從9.6kbps增進(jìn)到40kbps可說是該陣營的一大鼓舞,同時也是給ZigBee更大的競爭壓力。

  ZigBee原先期望也用于PC外圍或消費(fèi)性電子的游戲玩具中,但就目前來看,無論是PC所用的無線鼠標(biāo)、無線鍵盤,還是Nintendo Wii的無線游戲控制器、Sony PlayStation 3的無線游戲控制器,都是使用藍(lán)牙而非ZigBee,加上藍(lán)牙芯片已多年大量量產(chǎn),組件的量價均攤已達(dá)高度成熟,ZigBee當(dāng)初設(shè)定以更低價格取代藍(lán)牙在控制領(lǐng)域應(yīng)用,此一構(gòu)想的實(shí)現(xiàn)難度也日益增高。

  由此來看,現(xiàn)在最需要擔(dān)心的反而不是規(guī)格表現(xiàn)偏弱的Z-Wave,反而是追求應(yīng)用領(lǐng)域最大化的ZigBee,很有可能落入“樣樣通、樣樣松”的結(jié)果。 Z-Wave占據(jù)家庭(家庭自動化、數(shù)字家庭;Bluetooth擁有信息(無線鍵盤/鼠標(biāo))、通訊(無線耳機(jī)/話筒)、消費(fèi)性電子(電玩控制器),或許最后最適合ZigBee的將會落在工控、醫(yī)療等領(lǐng)域。