智能家居標準的發展與應用一直都是行業比較關注的熱點話題,千家網近期也談論了許多關于智能家居標準的問題,包括ZigbeeZ-WaveThreadDotdot等等。但對于智能家居最常用的兩種標準ZigbeeZ-Wave,很多新入門的小伙伴還是有些疑惑,二者有何區別,到底誰更適合智能家居?

Zigbee與Z-Wave有何區別?誰更適合智能家居?

對于智能家居應用,通常我們需要了解四種主要的無線技術標準。其中,有兩個是眾所周知的Wi-FiBluetooth標準。而對于后兩者ZigbeeZ-Wave許多初體驗智能家居的用戶來說還是相對陌生。

這些無線技術都可以將智能家居設備連接在一起,但ZigbeeZ-Wave工作方式與Wi-Fi和藍牙不同。不同于WiFi需要通過路由器來橋接設備,ZigbeeZ-Wave是使用網狀網絡直接與設備進行連接,其中數據從控制中心發送至一個設備,然后再從這個設備發送至下一個設備。這樣,數據可以傳輸到控制中心本身信號覆蓋范圍之外的設備,因為網絡中的每一個設備都可以充當信號中繼轉發器將信號不斷向外擴展。而WiFi網絡超過路由器信號覆蓋范圍就無法進行傳輸控制,更重要的是WiFi功耗過大,尤其不適合于那些需要電池供電的傳感器設備。

在智能家居系統應用中,所需要傳輸的數據通常只是一條指令或一小部分信息。 例如,可能是打開燈泡的控制命令,或者是查看濕度傳感器或溫控器的讀數。

ZigbeeZ-Wave設備運行所消耗的功率都很小,在某些情況下可以持續使用數年甚至十年才需要更換電池。目前,市面上已經有很多集成ZigbeeZ-Wave技術的設備,包括智能溫控器、智能門鎖、智能開關、智能燈泡以及智能插座等等。它們都可以通過支持ZigbeeZ-Wave的控制中心進行控制,例如Amazon Echo Plus

Zigbee是由Zigbee聯盟控制的開放標準,成立于2002年,最初是為了商業用途而創建,后面逐步過渡到智能家庭應用。 Z-Wave由丹麥公司Zensys2001年開發的一種無線網絡協議,主要設計用于家庭自動化。2009Z-WaveSigma Designs收購,然后在2018年初又以2.4億美元的價格賣給了Silicon Labs

關于ZigbeeZ-Wave更多信息參考以下兩篇文章:

深入探討智能家居中Zigbee技術應用 

智能家居標準雜談之:Z-Wave 

什么是網狀網絡?


網狀網絡可以提供比Wi-Fi網絡更全面地覆蓋區域,例如將網絡覆蓋范圍擴展到更多房間甚至室外花園。這是因為Wi-Fi網絡僅在單個設備與路由器之間來回發送數據;因此,距離較遠的設備接收到的信號較弱,可能導致連接不穩定等問題。同時,如果家里多個房間都需要連接時,有的設備需要Wi-Fi信號穿過多層厚厚的墻壁才能達到,由此造成WiFi信號強度的極大削減。

而網狀網絡則通過附近的設備來中繼信號克服了這一問題,例如控制燈泡打開的信號可能是從同一個房間的另一個性對靠近控制中心的設備(如智能插座)傳過來,控制中心先把控制命令傳輸到智能插座,再由智能插座傳送給智能燈泡。 同樣,打開房屋最遠一端的燈的指令仍然也可以輕松傳到那里,因為沿途一個或幾個ZigbeeZ-Wave設備繼續充當信號中繼轉發器。

這意味著智能家居設備可以在整個房屋內暢通無阻的通信,并且安裝的設備越多,網絡覆蓋范圍就越大。

ZigbeeZ-Wave各自網狀網絡的主要區別在于Z-Wave只允許信號或數據在整個網絡中中繼四次,而Zigbee則沒有限制。Z-Wave最新的700系列(2018年初推出),在空曠環境下傳輸距離達300英尺(90),如此算下來四次中繼范圍已經超過300米,應對普通大型豪宅別墅什么的也基本不是問題了。盡管Zigbee傳輸距離略小于Z-Wave,但由于沒有中繼次數限制,在智能家居應用場景中也就不存在太多傳輸距離問題。

但是,實際傳輸距離都取決于設備所處的位置,就像Wi-Fi和藍牙一樣,墻壁同樣會造成信號減弱。不過智能家居網狀網絡中,設備彼此之間的距離都不會太遠,在超出信號覆蓋范圍之前其它設備就已經可以進行復制中繼了。

ZigbeeZ-Wave之間的技術差異

盡管ZigbeeZ-Wave通過網狀網絡向智能家庭設備發送信息工作方式相似,但它們的某些功能還是有所不同。

例如,Zigbee使用915 MHz2.4GHz射頻,可能很對很多人對于后者比較熟悉。沒錯,這個頻段Wi-Fi也在用。因此,從理論上講,在擁有大量ZigbeeWi-Fi設備的家庭中可能會引起相互干擾問題。

雖然,從目前來看我們大部分人家里肯定充滿了各種WiFi設備,他們都是在2.4GHz頻段上運行,如果再加上大量Zigbee設備,難免會引起一些用戶的擔憂。但從智能家居設備操作控制頻率和傳輸的數據量來看,這似乎也不是什么大問題。

相比之下,Z-Wave因為它在800-900MHz較低的頻率范圍內(且擁擠程度較小)工作,不受Wi-Fi干擾的影響。

除此之外,二者之間在單次傳輸的數據量和單個網絡支持設備數量上也有所不同。這次Zigbee要稍占上風,與Z-Wave的每秒10-100KB相比,Zigbee數據傳輸速度為每秒40250 KB;同時,一個Z-Wave網絡最多可以連接232個設備(或節點),而Zigbee則高達65000個。至于設備容量問題,對于一般的家庭場景應用而言,200+已經夠了,但對超超大型別墅或商用環境來說,可能會不夠。

盡管與Wi-Fi和蜂窩連接相比,這點速率小的可憐,但這并不影響ZigbeeZ-Wave的發展應用,因為它們僅用于傳輸非常少量的數據,例如用于設備執行操作的指令或從傳感器讀取的數據。而不需要像WiFi和蜂窩網絡應用,需要經常傳輸高清視頻等大文件。

最后,兩種技術都使用相同的AES-128加密來保護智能家居安全,這一點對于智能門鎖和安全監控攝像機等設備尤為重要。

行業生態

目前越來越多的知名品牌都已經加入Zigbee聯盟,例如羅格朗、飛利浦、三星、LGGEBelkinADT安全中心、尚飛、霍尼韋爾、耶魯等等。甚至,包括蘋果、谷歌、亞馬遜等巨頭都已經加入Zigbee聯盟陣營,共同制定統一的連接標準。而在中國,云丁、歐瑞博、海曼、順舟智能等也都是Zigbee成員單位。


Zigbee聯盟會員(部分)

更多Zigbee聯盟,參見:https://zigbeealliance.org/members/

同樣,Z-Wave聯盟也吸引了一大批知名企業的加盟,而且大多數知名企業都同時加入了兩個聯盟。據稱,Z-Wave聯盟擁有700多個成員單位。目前Z-Wave聯盟已擁有超過2600種認證產品,這一數字從2017年的1700個和2005年的6個增長到現在。全球共有超過1億個Z-Wave設備在運行,Z-Wave聯盟聲稱90%的領先安全公司都在其產品中使用Z-Wave。國內如河東電子、海康威視等都是其成員。


Z-Wave聯盟主要會員(部分)

更多Z-Wave聯盟會員,參見:https://z-wavealliance.org/z-wave_alliance_member_companies/

相比之下,Z-Wave聯盟會員數量要多些,但是Zigbee聯盟有蘋果、谷歌、亞馬遜等巨頭參與,基于這些巨頭的用戶量與影響力,從智能家居行業生態角度來看,Zigbee聯盟更值得期待。

ZigbeeZ-Wave設備如何選擇?

盡管ZigbeeZ-Wave彼此不兼容,但是我們上面也看到有些智能家居制造商其實同時加入兩個聯盟,都推出了支持兩種協議的產品。那么,對于消費者來說應該怎么選擇呢?

當然,最安全的做法就是選擇兩種協議都支持的產品,其次更多的就要從價格、與已有設備兼容性、后期擴展性等因素綜合考慮,兩種協議各有優勢,選擇適合自己的才是正確的。

不過,隨著越來越多的智能家居產品與智能音箱的配合使用,普通用戶在構建智能家居系統時將比以往更加靈活。(文/蒙光偉)

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