智能家居也PK:ZigBee與Z-Wave標準之爭

[導讀]ZigBee與Z-Wave發(fā)展狀況標準化是產(chǎn)業(yè)發(fā)展，規模擴張的前提。在智能家居領(lǐng)域同樣面臨抉擇，目前主要有2個(gè)標準，ZigBee與Z-Wave。目前多數人看好的是ZigBee，畢竟...

　　ZigBee與Z-Wave發(fā)展狀況

　　標準化是產(chǎn)業(yè)發(fā)展，規模擴張的前提。在智能家居領(lǐng)域同樣面臨抉擇，目前主要有2個(gè)標準，ZigBee與Z-Wave。目前多數人看好的是ZigBee，畢竟ZigBee有國際標準IEEE 802.15.4為其技術(shù)根基，且目標市場(chǎng)較廣、潛在需求用量較大。相對的，丹麥Zensys公司所提出的Z-Wave技術(shù)不僅沒(méi)有國際標準為其依靠，應用上也僅止于家庭自動(dòng)化。

　　就技術(shù)標準而言Z-Wave已矮于ZigBee一截，而推廣上，Z-Wave也一樣居于弱勢。Zensys極力避免他人認定Z-Wave是該公司專(zhuān)屬自用的技術(shù)，一旦如此認定，勢對Z-Wave的普及推廣產(chǎn)生阻力，所以Zensys發(fā)起、成立了Z-Wave Alliance的聯(lián)盟機構，期望以機構主導此標準的推廣，讓Z-Wave技術(shù)獲得更廣泛的采用。

　　Z-Wave這幾年有風(fēng)云突變趨勢，首先是通訊大廠(chǎng)#思科#(Cisco)宣布投資Zensys公司，并加入Z-Wave Alliance機構，之后Intel的創(chuàng )投單位Intel Capital宣布投資Zensys，且一樣加入Z-Wave Alliance，頓時(shí)Zensys、Z-Wave獲得IT、通訊兩大領(lǐng)域的重量級業(yè)者的力挺，氣勢大增。到了2007年1月，軟件巨頭Microsoft也呼應Z-Wave技術(shù)，在其.NET Micro Framework(簡(jiǎn)稱(chēng)：.NET MF)上加入對Z-Wave的支持，并宣布與Z-Wave Alliance中的會(huì )員業(yè)者Leviton、ControlThink等共同研發(fā)Z-Wave應用，再加上PC外圍大廠(chǎng)Logitech(羅技)也推出使用Z-Wave技術(shù)的家庭遙控器，從這種種跡象來(lái)看，Z-Wave的發(fā)展并沒(méi)有想象中的悲觀(guān)，并且從單純的家庭自動(dòng)化應用，擴展延伸到數字家庭的領(lǐng)域中。

　　Z-Wave技術(shù)更新

　　Z-Wave的傳輸率僅有9.6kbps，雖然智能家居本就不強調數據的傳輸速度、傳輸量，但也不至于過(guò)低，以ZigBee來(lái)相對比較，即便不去談?wù)?.4GHz頻段的250kbps傳輸率，在915MHz頻段上也至少有40kbps，或在868MHz頻段上也還有20kbps，ZigBee的三種速率模式都沒(méi)有低至9.6kbps。

　　Z-Wave陣營(yíng)了解此一弱處，之后進(jìn)行持續強化改進(jìn)，當前Z-Wave除了原有的9.6kbps速率外，也另增一個(gè)可達40kbps速率的模式，以此拉近與ZigBee之間的差距，縮小速率上的兩者差異；另外Z-Wave提出的新速率能與原有9.6kbps速率的節點(diǎn)裝置完全兼容互通，即是在同一個(gè)Z-Wave網(wǎng)絡(luò )內能并存運用9.6kbps的節點(diǎn)與40kbps的節點(diǎn)，如此在布建的規劃設計與延伸上可更便利；在使用頻段方面，Z-Wave也與ZigBee差距不大，Z-Wave雖不像ZigBee能在2.4GHz頻段使用，但也能在868MHz及908MHz(具體而言是868.42MHz及908.42MHz)的頻段工作，且與ZigBee相同的，868MHz頻段在歐洲地區運用，908MHz(ZigBee位于相近的915MHz)頻段則是在美國地區運用；至于無(wú)線(xiàn)發(fā)送的調制，Z-Wave依舊是使用原有的GFSK(Gaussian Frequency Shift Keying)方式。相對的，ZigBee在868MHz與915MHz頻段是使用BPSK(Binary Phase-Shift Keying)調制，而在2.5GHz頻段是使用正交式QPSK(Quadrature Phase-Shift Keying)調制。

　　二者間技術(shù)上的差異

　　談及發(fā)送距離，那么也必須比較Z-Wave與ZigBee間的發(fā)射差異，Z-Wave的發(fā)送距離為100英呎(約30公尺)，且要達到如此距離必須在電波的傳送路徑上沒(méi)有任何阻擋，然而這并不表示Z-Wave無(wú)法進(jìn)行穿透性傳輸，Z-Wave的無(wú)線(xiàn)發(fā)送依舊可以穿墻收發(fā)，不過(guò)穿越阻隔物的代價(jià)是減損傳輸距離，目前Z-Wave陣營(yíng)尚未公布穿透性傳輸表現的相關(guān)信息，只以不同的穿透材質(zhì)而有不同的距離折損來(lái)說(shuō)明。

　　同樣的，ZigBee方面也并未有完整具體的傳輸距離信息，僅有32英呎？246英呎(10公尺？75公尺)的概略描述，且一樣表示必須依據實(shí)際發(fā)送的環(huán)境而定。

　　Z-Wave與ZigBee之間除了傳輸速度、傳輸距離有別之外，在節點(diǎn)數目、拓樸型態(tài)、安全加密上也都各有不同。

　　首先是節點(diǎn)數目，此方面Z-Wave并未有所改變，依舊是每個(gè)網(wǎng)絡(luò )內最多232個(gè)節點(diǎn)，若想與更多節點(diǎn)聯(lián)系，就必須使用跨網(wǎng)的橋接(Bridge)技術(shù)才行。

　　至于ZigBee方面，ZigBee的節點(diǎn)尋址達16-bit，理論上可以達65，536個(gè)節點(diǎn)，此遠遠勝過(guò)Z-Wave，此外ZigBee還能選用更大范疇的64-bit尋址，如此節點(diǎn)數就不可限量。更進(jìn)一步的，IETF已擬定讓ZigBee與IPv6接軌整合的6loWPAN(全稱(chēng)為：IPv6 over Low power WPAN)，ZigBee節點(diǎn)將可以廣大Internet結合，這些方面Z-Wave都無(wú)法比擬。

　　另外連接拓樸方面，Z-Wave只有一種拓樸型態(tài)，即是網(wǎng)狀(Mesh)，而ZigBee除了也有網(wǎng)狀拓樸外，也支持星狀(Star)、叢集狀(Cluster)等拓樸。值得注意的是，各節點(diǎn)除了自身所需的信號收發(fā)外，也會(huì )代為中繼傳遞其它節點(diǎn)的信號，無(wú)論是自身需求的收發(fā)或轉傳其它節點(diǎn)的信號，該節點(diǎn)都會(huì )脫離休眠狀態(tài)而進(jìn)入運行狀態(tài)，而經(jīng)常扮演中繼工作的節點(diǎn)將比其它節點(diǎn)更為忙碌，功耗也會(huì )較多，所以在實(shí)際布建時(shí)的設計規劃上，也會(huì )盡量以非使用電池運行的裝置來(lái)?yè)蚊β敌椭欣^的角色。

　　至于安全加密方面，ZigBee使用128-bit的AES對稱(chēng)加密，而Z-Wave則是尚未有任何加密的設計，這其實(shí)不難想象，在Z-Wave最初只有9.6kbps的傳輸帶寬下，若再進(jìn)行加密性傳輸，則實(shí)質(zhì)數據的傳遞量將會(huì )更少，因此不太可能在9.6kbps中再行加密，不過(guò)Z-Wave將速率提升至40kbps后，也應該開(kāi)始考慮提供加密的措施。

　　二者間在應用領(lǐng)域的差異

　　平心而論，Z-Wave在訂立之初就以家庭自動(dòng)化應用為目標，而ZigBee則是追求更廣泛應用為目標，兩者各在最初指導思想就有不同的考慮，自然在規格上也有諸多落差，此實(shí)不能單就規格數據表現來(lái)論斷。

　　特別是Z-Wave獲得Cisco、Intel、Microsoft等資通訊大廠(chǎng)的支持后，Z-Wave已從單純的家庭自動(dòng)化應用，開(kāi)始擴展延伸到數字家庭領(lǐng)域，甚至是家庭自動(dòng)化與數字家庭的接軌整合等，加上Z-Wave的各項技術(shù)仍在持續提升，從9.6kbps增進(jìn)到40kbps可說(shuō)是該陣營(yíng)的一大鼓舞，同時(shí)也是給ZigBee更大的競爭壓力。

　　ZigBee原先期望也用于PC外圍或消費性電子的游戲玩具中，但就目前來(lái)看，無(wú)論是PC所用的無(wú)線(xiàn)鼠標、無(wú)線(xiàn)鍵盤(pán)，還是Nintendo Wii的無(wú)線(xiàn)游戲控制器、Sony PlayStation 3的無(wú)線(xiàn)游戲控制器，都是使用藍牙而非ZigBee，加上藍牙芯片已多年大量量產(chǎn)，組件的量?jì)r(jià)均攤已達高度成熟，ZigBee當初設定以更低價(jià)格取代藍牙在控制領(lǐng)域應用，此一構想的實(shí)現難度也日益增高。

　　由此來(lái)看，現在最需要擔心的反而不是規格表現偏弱的Z-Wave，反而是追求應用領(lǐng)域最大化的ZigBee，很有可能落入“樣樣通、樣樣松”的結果。 Z-Wave占據家庭(家庭自動(dòng)化、數字家庭；Bluetooth擁有信息(無(wú)線(xiàn)鍵盤(pán)/鼠標)、通訊(無(wú)線(xiàn)耳機/話(huà)筒)、消費性電子(電玩控制器)，或許最后最適合ZigBee的將會(huì )落在工控、醫療等領(lǐng)域。