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刀光剑影!坐看ZigBee和Z-Wave的对决

ZigBee

Zigbee是基于IEEE802.15.4标准的低功耗个域网协议。根据这个协议规定的技术是一种短距离、低功耗的无线通信技术。这一名称来源于蜜蜂的八字舞,由于蜜蜂(bee)是靠飞翔和“嗡嗡”(zig)地抖动翅膀的“舞蹈”来与同伴传递花粉所在方位信息,也就是说蜜蜂依靠这样的方式构成了群体中的通信网络。其特点是近距离、低复杂度、自组织、低功耗、低数据速率、低成本。主要适合用于自动控制和远程控制领域,可以嵌入各种设备。简而言之,ZigBee就是一种便宜的,低功耗的近距离无线组网通讯技术。

Z-Wave

Z-Wave是由丹麦公司Zensys所一手主导的无线组网规格,Z-wave联盟(Z-wave Alliance)虽然没有ZigBee联盟强大,但是Z-wave联盟的成员均是已经在智能家居领域有现行产品的厂商,目前该联盟已经具有160多家国际知名公司,范围基本覆盖全球各个国家和地区。尤其是国际大厂思科(Cisco)与英特尔(Intel)的加入,也强化Z-wave在家庭自动化领域的地位。就市场占有率来说,Z-Wave在欧美普及率比较高,知名厂商如wintop,Leviton,control4等。

Z-Wave是一种新兴的基于射频的、低成本、低功耗、高可靠、适于网络的短距离无线通信技术。工作频带为908.42MHz(美国)~868.42MHz(欧洲),采用FSK(BFSK/GFSK)调制方式,数据传输速率为9.6 kbps,信号的有效覆盖范围在室内是30m,室外可超过100m,适合于窄带宽应用场合。随着通信距离的增大,设备的复杂度、功耗以及系统成本都在增加,相对于现有的各种无线通信技术,Z-Wave技术将是最低功耗和最低成本的技术,有力地推动着低速率无线个人区域网。

Z-Wave技术设计用于住宅、照明商业控制以及状态读取应用,例如抄表、照明及家电控制、HVAC、接入控制、防盗及火灾检测等。Z-Wave可将任何独立的设备转换为智能网络设备,从而可以实现控制和无线监测。 Z-Wave技术在最初设计时,就定位于智能家居无线控制领域。采用小数据格式传输,40kb/s的传输速率足以应对,早期甚至使用9.6kb/s的速率传输。与同类的其他无线技术相比,拥有相对较低的传输频率、相对较远的传输距离和一定的价格优势。

Z-Wave技术专门针对窄带应用并采用创新的软件解决方案取代成本高的硬件,因此只需花费其它类似技术的一小部份成本就可以组建高质量的无线网络。

ZigBee与Z-Wave发展状况

产业要得到大规模发展,标准化是前提。在信息产业里往往是标准引领技术和产业的发展。

在无线传感器网络(WSN)领域中,目前主要有2个标准,ZigBee与Z-Wave。目前多数人看好的是ZigBee,毕竟ZigBee有国际标准IEEE 802.15.4为其技术根基,且目标市场较广、潜在需求用量较大。相对的,丹麦Zensys公司所提出的Z-Wave技术不仅没有国际标准为其依靠,应用上也仅止于家庭自动化,不似ZigBee能同时适用在工控、医疗、安全等多种领域。

就技术标准而言Z-Wave已矮于ZigBee一截,而推广上,Z-Wave也一样居于弱势。Zensys极力避免他人认定Z-Wave是该公司专属自用的技术,一旦如此认定,势对Z-Wave的普及推广产生阻力,所以Zensys发起、成立了Z-Wave Alliance的联盟机构,期望以机构主导此标准的推广,让Z-Wave技术获得更广泛的采用。

虽然Z-Wave Alliance已有100多家业者加入成会员,但仔细观察会员名单,却相当缺乏IT、通讯、消费性电子等3C领域的重量级业者来支持,相对的国际级的半导体业者几乎都支持及参与ZigBee,因此Z-Wave连业者阵容、机构气势等方面也一样不如ZigBee。

不过,Z-Wave的气势低落是2006年1月以前的事,在此之后就风云突变,首先是通讯设备大厂思科(Cisco)宣布投资Zensys公司(Cisco虽投资与支持Z-Wave,但主要也是将Z-Wave技术用在家庭性的无线应用产品上,此方面属于Cisco旗下Linksys的业务范畴),并加入Z-Wave Alliance机构,之后在同年6月与 Intel的创投单位Intel Capital宣布投资Zensys,且一样加入Z-Wave Alliance,顿时Zensys、Z-Wave获得IT、通讯两大领域的重量级业者的力挺,气势大增。

到了2007年1月,软件巨头Microsoft也呼应Z-Wave技术,在其.NET Micro Framework(简称:.NET MF)上加入对Z-Wave的支持,并宣布与Z-Wave Alliance中的会员业者Leviton、ControlThink等共同研发Z-Wave应用,再加上PC外围大厂Logitech(罗技)也推出使用Z-Wave技术的家庭遥控器,从这种种迹象来看,Z-Wave的发展并没有想象中的悲观,并且从单纯的家庭自动化应用,扩展延伸到数字家庭的领域中。

此外,Z-Wave标准与Z-Wave功效技术等在近年来也持续进步中,许多技术细节与支持芯片也都有所强化、提升。

Z-Wave技术更新

过去,若对Z-Wave有所了解的读者,必然对Z-Wave的传输率表现感到印象深刻,不过这并非是强悍的深刻,反而是低落的深刻,Z-Wave的传输率仅有9.6kbps,虽然WSN本就不强调数据的传输速度、传输量,但也不至于过低,以ZigBee来相对比较,即便不去谈论2.4GHz频段的250kbps传输率,在915MHz频段上也至少有40kbps,或在868MHz频段上也还有20kbps,ZigBee的三种速率模式都没有低至9.6kbps。

也许Z-Wave阵营已了解到此一弱处,并在之后进行强化改进,新的资料显示,Z-Wave除了原有的9.6kbps速率外,也另增一个可达40kbps速率的模式,以此拉近与ZigBee之间的差距,如此ZigBee除了在2.4GHz的250kbps速率胜过Z-Wave外,另两种模式与Z-Wave无太大差异。

而且,Z-Wave提出的新速率能与原有9.6kbps速率的节点装置完全兼容互通,即是在同一个Z-Wave网络内能并存运用9.6kbps的节点与40kbps的节点,如此在布建的规划设计与延伸上可更便利。

在使用频段方面,Z-Wave也与ZigBee差距不大,Z-Wave虽不像ZigBee能在2.4GHz频段使用,但也能在868MHz及908MHz(具体而言是868.42MHz及908.42MHz)的频段工作,且与ZigBee相同的,868MHz频段在欧洲地区运用,908MHz(ZigBee位于相近的915MHz)频段则是在美国地区运用。

至于无线发送的调制,Z-Wave依旧是使用原有的GFSK(Gaussian Frequency Shift Keying)方式。相对的,ZigBee在868MHz与915MHz频段是使用BPSK(Binary Phase-Shift Keying)调制,而在2.5GHz频段是使用正交式QPSK(Quadrature Phase-Shift Keying)调制。
(责任编辑:Ioter)


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