一篇详解Z-Wave无线协议技术的文章

Z-Wave无线协议技术

Z-Wave技术简介

Z-Wave是一种基于射频的、低成本、低功耗、高可靠、适于网络的新兴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。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无线协议技术

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技术的优势

成本低

家用市场主要看重的是技术应用的低成本、组网安全性和易用性。Z-Wave始终专注于家庭控制应用市场,应用领域明确,结构简单。它的低成本性主要由三个方面促成:第一是Z-Wave的开发成本低,它采用集成化手段,将多种器件集成在单个芯片上,大大降低了开发成本;第二是设计安装低成本性,在满足家庭控制的基础上Z-Wave系统的设计不用像ZigBee那样庞大,这就在客观上保证了它的低成本性;第三是使用成本低,即低功耗,由于Z-Wave技术在控制及信息交换中的通信量较低,其使用的带宽仅有9.6kb/s,这大大降低了家用设施的运行功耗,是低成本的一个重要因素。

覆盖性和稳定性良好

覆盖性和稳定性直接影响家居无线控制技术应用的成败。Z-Wave具有较强的覆盖能力,这主要归功于两个方面:第一是它采用小数据格式传输,与同类的其他无线技术相比,拥有相对较低的传输频率(868MHz或908MHz)的Z-Wave信号波衍射能力更强,它可以绕过障碍物而实现对相关产品的控制。第二是Z-Wave支持网状网络拓扑,该技术中集成的动态路由机制让每个Z-Wave设备都可以将信号从一个设备重传至另一个,从而保证高度可靠的传输覆盖整个家庭范围。

在稳定性方面,Z-Wave是一种双向传输的无线通信技术。该技术不像其他的射频技术一样,使用公共频带进行传输,而是采用双向应答式的传送机制、压缩帧格式、随机式的逆演算法,从而减少失真和干扰,确保传输的稳定;同时Z-Wave的动态路由功能和网状拓扑结构能够有效提高信号传输效率,而点对点为主的通信网络也不会因为一个节点上的故障而影响其他节点的工作,进一步保证了应用的稳定性;此外,为了进一步加强技术应用的安全可靠性能,Z-Wave技术还会进一步考虑提供加密措施,这一举动的成功将大大拓宽Z-Wave技术在智能家居中的应用。

操作灵活便捷

家居应用中,用户除了关心系统的稳定性外,还有就是操作的灵活便捷性。在这一点上,Z-Wave的优势明显:Z-Wave将微控制器、数模转换器、串行外设接口SPI等多种器件集成在体积较小的单颗芯片上,极易集成到尺寸要求严格的产品中,且产品的兼容互通性良好,在布建的规划设计与延伸上显得更为便利;同时由于采用统一的规格和标准,Z-Wave产品的操作和使用方式基本相同。无论是灯光控制系统,还是安防控制类产品,其使用方式都是简单的加码和退码操作,然后就可以实现组网操作。对于引发不同产品之间的触发感应,操作也是极其简单,基本一两分钟就可完全搞定。

如今,采用Z-Wave技术的产品涵盖了灯光照明控制、窗帘控制、能源监测以及状态读取应用、娱乐影音类的家电控制、防盗及火灾检测等安防控制,基本上包括了家居生活的方方面面。随着无线通信技术、网络技术和人工智能技术的不断发展,人们对家居生活将提出更高的要求,Z-Wave技术在智能家居应用方面也必将迎来新的发展契机。

关于Z-Wave技术的相关问答

Z-Wave是如何工作的?

Z-Wave是一种无线技术,可以使家里的一些常规产品,如灯、门锁和温控器变得“智能”。Z-Wave产品相互间可以通过用户的手机、平板或者PC等设备进行安全的无线“交流”。

Z-Wave的产品供给如何?

Z-Wave拥有庞大的产品种类和数量来控制和管理用户的家。市场上受欢迎的Z-Wave产品包括室内和户外灯、温控器、门锁、电动窗帘和天窗、家庭影音系统、游泳池和水疗中心等,还有安全设备如运动探测器等且产品相对稳定。

Z-Wave的能耗如何?

Z-Wave技术效率高、能耗低。许多Z-Wave的设备只需要单独一节电池就可以工作一年以上,大多数设备都是插在墙上的插座上,Z-Wave还有自己的可控交流电源插座,可以让用户通过这种插座来监视和控制整个家里的能源使用,能使家里的整个电力系统更加智能节能。

智能家居一个Z-Wave系统可以控制多少智能设备?

Z-Wave技术是高度可扩展性的技术,它可以用各种方式控制家里任何地方的设备多达232个。使用Z-Wave技术,用户可以在同一时间添加更多适合自己的产品,以搭建自己喜欢的家居智能系统网络。在比较大的场所,例如多层别墅,可以用多个网关接桥。每个网关管理一个无线网络,但协同工作对用户来说就是一个网络。

Z-Wave的传输距离有多远?

两个Z-Wave产品的传输距离室内20-60米,视乎多种因素影响, 室外60-100米以上。

Z-Wave的产品操作容易吗?

如果用户会使用智能手机,就可以使用Z-Wave产品。将Z-Wave控制器安装到用户家里就如将网线连接到家里一样简单。添加新的Z-Wave设备到网关只需要几秒钟,有许多APP应用可以下载用户的智能手机上,从而实现用户想要的功能控制。

Z-Wave会干扰用户家中的WiFi信号吗?

Z-Wave不会干扰Wi-Fi信号,更不会被Wi-Fi信号干扰,因为Z-Wave使用的是不同的网络工作频率。打个比方双向车到,一般情况下是不会撞车的,但是如果你较真,我也就不解释了!

Z-Wave技术下的网络适用于大房子吗?

当然,因为Z-Wave的网络运行方式就是Mesh网络,一款Z-Wave产品可以将信号传递给下一个产品,这种传播方式可以极大地扩展Z-Wave的工作方式。

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题图来自 Unsplash,基于 CC0 协议

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