智能家居也PK:ZigBee与Z-Wave标准之争

ZigBee与Z-Wave发展状况
    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。

　　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。

　　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，扩展延伸到数字家庭的领域中。

　　Z-Wave技术更新

　　Z-Wave的传输率仅有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。

　　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。

ZigBee与Z-Wave应用领域差异
    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IPv6接轨整合的6loWPAN(全称为：IPv6 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。

标准	联盟	传输速率	应用频率	传输距离	节点	网络拓扑	加密	应用领域
Z-wave	Zensys、因特尔、思科、微软	9.6K/40K	868.42MHz/908.42MHz	30M（视具体情况）	232	网状	无	家庭自动化
Zigbee	Honeywell，Invensys，Mitsubishi，Freescale，Philips，Samsung,chipcom,ember	20K/40K/250K	868MHz/915MHz/2.4G	10M（视具体情况）	65000	网状、星状、从集状	128位AES	应用广泛

不好说，都可能会挂

为了权限