什么是Z-Wave，它是如何工作的？

2022-11-22 09:30

如果对经营智能家居或智能家居技术有特殊兴趣，可能会遇到Z-Wave这个术语。它可能是智能家居产品上的铭文，或者一个词。

那，什么是Z-Wave？它是如何工作的，又是如何融入智能家居空间？让我们来了解一下。

什么是Z-Wave？

Z-Wave是丹麦Zensys公司开发的一种无线网状网络技术，主要用于智能家居设备的通信协议。其于21世纪初开始流行起来，由于承诺，只要符合Z-Wave标准，不同制造商的智能家居产品就可以实现互操作。

都说Z-Wave是网状网络，但什么是网状网络呢？简单地说，这是一种网络设置，不同于设备连接到一个像路由器一样的单一中心集线器，网络上的每个设备充当一个节点，彼此连接，形成一个互连设备网络。

Z-Wave是一个网状网络，这意味着Z-Wave网络中的每个智能家居设备都可以充当信号端点或信号的再分配点。换句话说，每个小装置可以接收到一个信号并对其采取行动，或者可以作为一个路由，将信号重新分配到网络中最近的Z-Wave设备。

什么是Z-Wave Plus？

除了Z-Wave，还有Z-Wave的另一种迭代，叫做Z-Wave plus。那，什么是Z-Wave plus，其和Z-Wave有何不同？Z-Wave plus的核心仍然是Z-Wave，但有一些性能改进。Z-Wave的Z-Wave Plus迭代介绍：

从328英尺提高到492英尺

电力需求减少50%

带宽增加250%

更简化的配对和取消配对Z-Wave兼容设备的过程

改进的自愈性和容错性

Z-Wave是如何工作的？

作为一种智能家居协议，Z-Wave在功能上与蓝牙和Wi-Fi类似，尽管这三种协议是不同的，且工作方式也不同。与Wi-Fi不同，Z-Wave是一种更节能、更低延迟的智能家居协议，在800-900 MHz的无线电频率范围内工作。这比Wi-Fi运行的2.4 GHz和5 GHz频段要低得多。

那么，在较低频段上运行意味着什么，这有一些独特的区别。尽管以更高频率运行的智能家居协议可能会携带更多的数据(如Wi-Fi)，但其范围通常较短，且更容易受到物理障碍的阻碍。像Z-Wave这样的低频智能家居协议往往有更长的范围，且不太容易受到物理屏障的信号抑制。

要了解Z-Wave的工作原理，了解其相互作用的组成部分是很重要的。基本上有两种类型的Z-Wave设备，控制器和从设备。控制器是可以控制其他Z-Wave设备的Z-Wave设备，而从属设备是可以由其他Z-Wave设备控制的Z-Wave设备。

Z-Wave控制器

Z-Wave控制器，其中一些可以作为集线器部署，负责：

启动并维护Z-Wave网络。

从网络中添加和取消配对Z-Wave节点设备。

开放Z-Wave网络，允许智能手机和电脑等设备与Z-Wave设备交互。

Z-Wave网络只能有一个主控制器。主控制器的唯一ID作为Z-Wave网络的Home ID，用于将Z-Wave网络中的所有设备相互绑定，以方便创建网状网络。

可以将其视为学生的ID标签。每个持有特定ID的学生可以允许进入特定的教室，而持有不同ID的学生则不允许进入。Z-Wave Home ID可以确保邻居家里的Z-Wave网络不会干扰自身的设备所连接的Z-Wave网络，无论相距多近。

Z-Wave从属设备

另一方面，Z-Wave从属设备是家庭网络中使用的与Z-Wave兼容的设备。其包括从智能恒温器、运动传感器、门锁到开关和视频门铃的所有东西。一个Z-Wave网络最多可以连接232个从属设备。

所以，基本上，主控制器，在这种情况下会被部署为智能家庭枢纽，通常是连接到互联网的Z-Wave网络中的设备。因此，当主控制器从智能手机或电脑接收到开灯或烧水的命令时，其会将指令发送到Z-Wave网络中的目标节点设备。

现在，由于Z-Wave采用了网格技术范式，信号可以从一个节点设备或从属设备重新分配，直到到达目标节点设备。这种网状拓扑结构有助于扩展Z-Wave网络的范围，使其超出典型的节点到节点范围。

使用Z-Wave的优势

以下是使用Z-Wave与其他智能家居通信协议对比的一些优势：

1、更少的干扰

蓝牙、ZigBee和Wi-Fi都在2.4 GHz射频空间内运行。有时，事情会变得混乱和拥挤，导致干扰。这就像试图在拥挤的市场中交流，对方很有可能听不清对话。通过在不那么拥挤的0.8~0.9 GHz频段内运行，Z-Wave有效地降低了冲突和干扰的可能性。

2、降低衰减

使用Z-Wave的好处之一是衰减更低。较低的衰减仅仅意味着无线电信号可以穿过障碍物，比如卧室的墙壁，而不会失去太多的强度。失去太多的强度意味着即使在网络的典型范围内，信号也可能失真或无法识别。

3、低能耗

Z-Wave与Wi-Fi等协议相比的最大优势之一是其最低的能源需求。Wi-Fi传感器可以使用两节AA电池，每三个月更换一次而单个纽扣大小的电池可以为使用Z-Wave的类似传感器供电一年。

4、更长的范围

与其他一些智能家庭通信协议不同，Z-Wave具有令人印象深刻的范围。Z-Wave在室外的有效范围约为330英尺，在室内则为150英尺。但还有更多。Z-Wave是一个网状网络，每个节点都有可能重新分配信号。这可以显著增加Z-Wave网络的范围。Z-Wave网络中节点设备的数量越多，其网络的潜在范围就越长。

5、易于设置

建立Z-Wave网络非常简单。Z-Wave兼容设备彼此通话也很容易。一旦把Z-Wave兼容设备带回家，只需打开，将其与网络配对，就可以被智能手机或电脑控制了。

使用Z-Wave的缺点

尽管Z-Wave是一个很好的智能家居协议，但也有一些缺点。这里有几个：

1、频率变化

理论上，所有Z-Wave设备都应该是可互操作的。这是Z-Wave协议的关键承诺之一。然而，来自不同国家/地区的Z-Wave兼容设备往往存在兼容性问题，因为在0.8至0.9 GHz(即800至900 MHz)频段内运行的频率不同。例如，在美国，Z-Wave协议在908.42 MHz频段上运行，而在欧洲则是868.42 MHz频段。如果尝试在欧洲使用为美国制造的Z-Wave兼容设备，可能会遇到麻烦。

2、昂贵的设备

与Z-Wave兼容的设备有时会很昂贵，因为Z-Wave是一项专利技术，由一个名为Z-Wave联盟的私营企业管理。为了生产兼容Z-Wave的设备，需要付费并通过Z-Wave联盟设立的繁琐的特定认证过程。

3、低带宽

Z-Wave对于需要大量带宽才能正常运行的智能家电来说，并不是一个理想的协议。尽管目前使用Z-Wave的智能家居设备可能不会遇到带宽问题，但其有限的数据承载能力，在智能设备向更大带宽使用倾向的时代代表了一个潜在的问题。