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智能家居也PK:ZigBee与Z-Wave标准之争
[导读]ZigBee与Z-Wave发展状况标准化是产业发展，规模扩张的前提。在智能家居领域同样面临抉择，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与Z-Wave发展状况
　　化是产业发展，规模扩张的前提。在领域同样面临抉择，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。
　　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。
　　Z-Wave这几年有风云突变趋势，首先是通讯大厂#思科#(Cisco)宣布投资Zensys公司，并加入Z-Wave Alliance机构，之后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，扩展延伸到的领域中。
　　Z-Wave技术更新
　　Z-Wave的率仅有9.6kbps，虽然智能家居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。
　　Z-Wave阵营了解此一弱处，之后进行持续强化改进，当前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，缩小速率上的两者差异；另外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。
　　二者间技术上的差异
　　谈及发送距离，那么也必须比较Z-Wave与ZigBee间的发射差异，Z-Wave的发送距离为100英呎(约30公尺)，且要达到如此距离必须在电波的传送路径上没有任何阻挡，然而这并不表示Z-Wave无法进行穿透性传输，Z-Wave的无线发送依旧可以穿墙收发，不过穿越阻隔物的代价是减损传输距离，目前Z-Wave阵营尚未公布穿透性传输表现的相关信息，只以不同的穿透材质而有不同的距离折损来说明。
　　同样的，ZigBee方面也并未有完整具体的传输距离信息，仅有32英呎？246英呎(10公尺？75公尺)的概略描述，且一样表示必须依据实际发送的环境而定。
　　Z-Wave与ZigBee之间除了传输速度、传输距离有别之外，在节点数目、拓朴型态、安全加密上也都各有不同。
　　首先是节点数目，此方面Z-Wave并未有所改变，依旧是每个网络内最多232个节点，若想与更多节点联系，就必须使用跨网的桥接(Bridge)技术才行。
　　至于ZigBee方面，ZigBee的节点寻址达16-bit，理论上可以达65，536个节点，此远远胜过Z-Wave，此外ZigBee还能选用更大范畴的64-bit寻址，如此节点数就不可限量。更进一步的，IETF已拟定让ZigBee与接轨整合的6loWPAN(全称为：v6 over Low power WPAN)，ZigBee节点将可以广大Internet结合，这些方面Z-Wave都无法比拟。
　　另外连接拓朴方面，Z-Wave只有一种拓朴型态，即是网状(Mesh)，而ZigBee除了也有网状拓朴外，也支持星状(Star)、丛集状(Cluster)等拓朴。值得注意的是，各节点除了自身所需的信号收发外，也会代为中继传递其它节点的信号，无论是自身需求的收发或转传其它节点的信号，该节点都会脱离休眠状态而进入运行状态，而经常扮演中继工作的节点将比其它节点更为忙碌，功耗也会较多，所以在实际布建时的设计规划上，也会尽量以非使用电池运行的装置来担任忙碌型中继的角色。
　　至于安全加密方面，ZigBee使用128-bit的AES对称加密，而Z-Wave则是尚未有任何加密的设计，这其实不难想象，在Z-Wave最初只有9.6kbps的传输带宽下，若再进行加密性传输，则实质数据的传递量将会更少，因此不太可能在9.6kbps中再行加密，不过Z-Wave将速率提升至40kbps后，也应该开始考虑提供加密的措施。
　　二者间在应用领域的差异
　　平心而论，Z-Wave在订立之初就以家庭自动化应用为目标，而ZigBee则是追求更广泛应用为目标，两者各在最初指导思想就有不同的考虑，自然在规格上也有诸多落差，此实不能单就规格数据表现来论断。
　　特别是Z-Wave获得Cisco、Intel、Microsoft等资通讯大厂的支持后，Z-Wave已从单纯的家庭自动化应用，开始扩展延伸到家庭领域，甚至是家庭自动化与数字家庭的接轨整合等，加上Z-Wave的各项技术仍在持续提升，从9.6kbps增进到40kbps可说是该阵营的一大鼓舞，同时也是给ZigBee更大的竞争压力。
　　ZigBee原先期望也用于PC外围或消费性电子的游戏玩具中，但就目前来看，无论是PC所用的无线鼠标、无线键盘，还是Nintendo Wii的无线游戏控制器、Sony PlayStation 3的无线游戏控制器，都是使用蓝牙而非ZigBee，加上蓝牙芯片已多年大量量产，组件的量价均摊已达高度成熟，ZigBee当初设定以更低价格取代蓝牙在控制领域应用，此一构想的实现难度也日益增高。
　　由此来看，现在最需要担心的反而不是规格表现偏弱的Z-Wave，反而是追求应用领域最大化的ZigBee，很有可能落入&样样通、样样松&的结果。 Z-Wave占据家庭(家庭自动化、数字家庭；Bluetooth拥有信息(无线键盘/鼠标)、通讯(无线耳机/话筒)、消费性电子(电玩控制器)，或许最后最适合ZigBee的将会落在工控、医疗等领域。
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编辑：侯敏
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为什么Z-Wave技术在智能家居领域如此出色？
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随着科技的发展和社会的进步，智能产品的种类越来越多，而运用在智能家居上的技术也越来越成熟。LivingLab智能家居采用的就是Z-Wave技术，那么，Z-Wave技术与其他无线通讯技术相比，有哪些无可匹敌的优势呢?
长期以来，低价位、低速率、短距离、低功率的无线通讯市场一直存在着。而蓝牙的出现，曾让工业控制、家用自动控制、玩具制造商等业者雀跃不已， 但是蓝牙的售价一直居高不下，严重影响了这些厂商的使用意愿。
由丹麦公司Zensys所一手主导的无线组网规格Z-Wave，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，则依靠自身的极高性价比获得了越来越来智能家居行业者的青睐。
不同于ZigBee技术的近距离无线组网通信技术，Z-Wave是由芯片与软件开发商Zensys与另外多家组建的一个新的Z-Wave联盟，以推动在家庭自动化领域采用Z-Wave协议。该联盟的成员均是已经在智能家居领域有现行产品的厂商，联盟已经具有200多家国际知名公司，范围基本覆盖全球各个国家和地区。
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。
综上所述，Z-Wave是一种结构简单，成本低廉，性能可靠的无线通信技术，LivingLab智能家居利用Z-Wave技术，让智能设备运行更安全，更有保障。通过Z-Wave技术构建的无线网络，不仅可以通过本网络设备实现对家电的遥控，甚至可以通过Internet网络对Z-Wave网络中的设备进行控制。
在2018年，Silicon Labs以2.4亿美元的现金交易完成对Sigma Designs公司Z-Wave事业单位的收购，包括约100名员工的团队。合并后，Silicon Labs和Z-Wave联盟及其生态系统将继续精进Z-Wave的技术蓝图，为数以百万计的智能家居产品用户提供创新的技术。
随着Z-Wave联盟的不断进扩大，该技术的应用也将不仅仅局限于智能家居方面，在酒店控制系统，工业自动化，农业自动化等多个领域，都将发现Z-Wave无线网络的身影。
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本书深入浅出地为读者解答三个问题：为什么是 Z-Wave？什么是Z-Wave？如何实现Z-Wave？本书的第0章 —— 从过去看未来，以宏观的视角去看IT市场过去走过的路，借鉴IT行业的发展，分析科技产业的发展规律，再对比Z-Wave技术目前在欧美市场的发展情况，让读者可以从多个维度去思考物联网产业未来的发展轨迹，从而解答第一个问题，余下的6个章节涵盖了比较全面的内容，包括射频基础理论、市场上各种同类型技术的分析比较、Z-Wave技术的体系与机制、各种主要功能的原理与具体实现方式、真实世界的实用案例等，为读者解答第二个、第三个问题。
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出版物经营许可证：智能家居最安全的生态系统是Z-Wave吗？智能家居最安全的生态系统是Z-Wave吗？十一区空间百家号智能家居正在变得更加安全。据Digitaltrends网站报道, Z-Wave联盟（Z-wave Alliance）上周末宣布了一项被称为安全2（简称S2）框架的新安全协议，它被描述为”针对目前市场上的智能家居设备、控制器，网关和集线器最高级别的安全协议“。当前社会上有关”智能家居很容易受到黑客攻击”的说法越演越烈，而Z-Wave联盟的这一举动也是为了压制这一情况的蔓延。Z-Wave是由丹麦公司Zensys一手主导的无线组网规格，Z-wave联盟虽然没有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，该联盟有160多家国际知名公司，范围基本覆盖全球各个国家和地区。该联盟执行董事克莱因（Mitchell Klein）指出，他们将致力于使Z-Wave成为全球市场上最安全、最有保障的智能设备生态系统，“我们的工作，就是团结整个联盟成员，确保开发商、服务商、制造商和消费者将Z-Wave视为最值得信赖的、具有最高水平安全水平的解决方案。”该联盟于去年首次推出S2框架，当时联盟董事会投票决定对日后获得Z-Wave认证的所有产品强制执行新的S2框架，而此前，互联网上遭受了一场规模巨大的DDoS 攻击事件，而智能家居的IOT设备成为黑客发起DDoS攻击的帮凶，在此背景下，该联盟决定强制执行新安全协议，以试图确保未来不会发生类似的事件。Z-Wave的S2框架是与网络黑客专家合作开发的，将已经很安全的Z-Wave设备的安全性提高到了一个新水平。通过保护家庭设备的本地通信和控制中心或网关的云通信，S2完全消除了设备在联网后被黑的风险。通过使用设备自带的二维码或pin码，设备能在网络中获得唯一的身份验证。通过采用行业广泛认可的Elliptic Curve Diffie-Hellman(ECDH)密钥交换体制，常见攻击（如中间人攻击和暴力攻击）实际上对S2框架无能为力。最后，Z-Wave还加强了云通信，使所有Z-Wave over IP(Z/IP)流量能通过安全的TLS 1.1隧道传输，消除了漏洞。本文由百家号作者上传并发布，百家号仅提供信息发布平台。文章仅代表作者个人观点，不代表百度立场。未经作者许可，不得转载。十一区空间百家号最近更新：简介:科学技术是第一生产力！作者最新文章相关文章}