智能家居领域Z-Wave与ZigBee能否共存?

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[导读]随着多种无线通信技术的引入,围绕争夺智能家居市场的战火再次被点燃,RF射频、ZigBee、WiFi、蓝牙、Z-Wave以及红外等技术相互之间硝烟不散、口水横飞。这其中,又以ZigBee和Z-Wave关系最为复杂,一直以来二者相爱相杀,恩怨情仇“剪不断,理还乱”。

  随着多种无线通信技术的引入,围绕争夺智能家居市场的战火再次被点燃,RF射频、ZigBee、WiFi、蓝牙、Z-Wave以及红外等技术相互之间硝烟不散、口水横飞。这其中,又以ZigBee和Z-Wave关系最为复杂,一直以来二者相爱相杀,恩怨情仇“剪不断,理还乱”。那么,在智能家居领域,Z-Wave与ZigBee的故事将会走向怎样的结局呢?

  Zigbee技术是基于IEEE802.15.4标准规定的一种近距离、低功耗无线通信技术,具有近距离、低复杂度、自组织、低功耗、低数据速率等特点,主要适用于自动控制和远程控制领域,可嵌入各种设备。该技术创建于九十年代,当时作为WiFi和蓝牙之外的另一个选择用于某些场合。ZigBee联盟成立于2004年,目的是维护该技术,同时继续开发并提供互操作性测试。ZigBee联盟影响力巨大,全球400多家会员,诸多全球500强企业先后加入,会员企业每年的总产值超万亿美元。在国内,Zigbee在家居、农业、国防等多个领域同样应用广泛。另外,国内的物联传感技术有限公司是亚洲唯一一个成为ZigBee联盟董事会成员的企业。

  Z-Wave技术是由丹麦公司Zensys一手主导的无线组网标准,是一种新兴的基于射频的、低成本、低功耗、高可靠的短距离无线通信技术,适用于住宅、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联盟(Z-waveAlliance)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。

  目前,从全球范围来看,Z-Wave的市场号召力和影响力远不如ZigBee。但是,请不要小看Z-Wave!

  技术之争

  ZigBee与Z-Wave到底哪种更胜一筹?双方的采纳者“公说公有理,婆说婆有理”,各执一词,互不相让。但不得不承认,同为近距离、低功耗的无线通信技术,ZigBee与Z-Wave有不少共同之处,而通过差异性对比却不难发现,相对而言ZigBee比Z-Wave更具优势。

  适用范围:Z-Wave的数据传输速率为9.6kbps,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,主要局限于家庭自动化方面,其他领域仍有待开发,而ZigBee虽主要是为工业现场自动化控制数据传输而建立,但目前已延伸至家庭自动化、智能电网、智能医疗、智能灌溉等等领域。

  稳定性和安全性:虽然Zigbee比Z-Wave更复杂,但却拥有Z-Wave相以相提并论的稳定性和安全性。Z-Wave的单信道方式,自我修复能力弱,容易受到干扰,安全性较差,而ZigBee采用跳频扩频(FHSS)技术和AES高级加密技术,稳定性和安全性更有保障。对于楼宇自动化来说,在公寓、写字楼以及其他彼此近距离的场合中,这项能力是关键的,因为不同Z-Wave网络有可能“窜网”。

  不过,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,两者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,故不能单就规格数据来妄加论断。特别是Z-Wave获得Cisco、Intel、Microsoft等企业的支持后,Z-Wave已从单纯的家庭自动化应用,开始扩展延伸到数字家庭领域,甚至是家庭自动化与数字家庭的接轨整合等,加上Z-Wave技术的不断修正,着实给ZigBee带来了不小的竞争压力。

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  气焰大涨的Z-Wave

  虽然Z-WaveAlliance已有100多家业者加入成会员,但缺乏IT、通讯、消费性电子等领域的重量级业者来支持,而相对的国际级的半导体业者更是几乎都支持及参与ZigBee,所以Z-Wave在业者阵容、机构气势等方面也一样不如ZigBee。

  然而,Z-Wave的气势低落是2006年1月以前的事,在此之后风云变幻,Z-Wave迅速崛起。首先是通讯设备大厂思科(Cisco)宣布投资Zensys公司并加入Z-WaveAlliance机构。之后在同年6月,Intel的创投单位IntelCapital宣布投资Zensys,同样加入Z-WaveAlliance。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。2007年1月,软件巨头Microsoft也呼应Z-Wave技术,在其NETMicroFramework上加入对Z-Wave的支持,并宣布与Z-WaveAlliance中的会员业者Leviton、ControlThink等共同研发Z-Wave应用。而种种迹象来看,Z-Wave的发展并没有想象中的悲观,且已从单纯的家庭自动化应用延伸到数字家庭的领域。

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

  ZigBee地位岌岌可危?

  从近几年的动作和发展来看,一直扮演追赶者的Z-Wave似乎的确有“翻身做主人”之势,ZigBee的江湖地位受到了一定的冲击,但是否意味着在智能家居领域,ZigBee地位岌岌可危?答案是否定的。

  目前,市场多数人看好的ZigBee,是因为其有国际标准IEEE802.15.4为技术根基,且目标市场较广、潜在需求较大。而Z-Wave技术不仅没有国际标准为其依靠,应用局限性也有待突破。此外,Z-Wave芯片只能通过SigmaDesigns这个唯一来源获取,而ZigBee模块可以通过多个来源获得。包括Ember、飞思卡尔、德州仪器等全球多个主要芯片厂家,为ZigBee的大规模发展已经做好准备,而Z-Wave的发展已经开始被限制和萎缩。特别是在2013年,Z-Wave在国内应用再遭瓶颈。

  Z-Wave虽为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,但其使用频段较为“碎片化”,在美国为915MHz,而在欧洲地区为868.42MHz。对此,中国自动化协会智能专委会主任郭维均认为,915MHz和868.42MHz只能在欧美使用,这两个使用频段是属于国际无线划分的一区和二区的ISM频段,而中国属于三区,没有划入ISM频段中。而国家信息产业部无线电管理有关负责人则进一步表示,目前国家已经出台两部关于使用频道的规定《微功率(短距离)无线电设备管理暂行规定》和《无线频段划分》,915MHz和868.42MHz不在国家明确使用范围之内,意味着这两个频段难以使用。换言之,一旦无线电管理局对此限制,Z-Wave就将在国内走投无路。

  智能家居领域的较量

  Z-Wave和ZigBee在智能家居中都得到了很好的运用。正如前面所说,Z-Wave始终专注于家庭控制应用市场,在这一点上,它比ZigBee的应用领域更加明确。但是,随着智能家居的发展,ZigBee面向多种应用,涉及领域则要广泛得多,所以它比Z-Wave适用的场合更多也在意料之中。

  此外,在智能家居领域,Z-Wave的兼容性是个大问题。由于Z-Wave协议不公开,企业只有取得SigmaDesigns许可才能生产支持Z-wave的设备。因此,Z-wave几乎就谈不到兼容性。相反,ZigBee是一个开放的工业标准,允许任何符合ZigBee标准的设备运行,所以ZigBee智慧家居标准兼容基于ZigBee技术的各种门锁、感应器、报警器、烟雾探测器、百叶窗、电机等设备。ZigBee技术在智能家居领域里的强大基础可见一斑。

  回过头来看,ZigBee凭借领先的技术和性能水平成为这一新兴市场上的佼佼者,不过Z-Wave的出现成为强有力的竞争者。尽管ZigBee技术的传输速率更快,可容纳的节点数更多,开放性更强,但Z-Wave似乎结构更简单、成本更低、接收灵敏度更高。在未来的发展中,ZigBee与Z-Wave是继续水火不相容,还是化干戈为玉帛,目前尚不得而知。但是,科技领域瞬息万变,一切都有可能,我们拭目以待!

编辑:黄嘉锐
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