z-wave

　　簡介

　　為何Z-wave在智能家居方面占據(jù)了強勢地位呢？這主要基于Z-Wave的屬性。

　　Z-Wave標志

　　Z-Wave是一種新興的基于射頻的、低成本、低功耗、高可靠、適于網(wǎng)絡的短距離無線通信技術。工作頻帶為908.42MHz(美國)~868.42MHz(歐洲)，采用FSK(BFSK/GFSK)調(diào)制方式，數(shù)據(jù)傳輸速率為9.6kbps，信號的有效覆蓋范圍在室內(nèi)是30m，室外可超過100m，適合于窄帶寬應用場合。隨著通信距離的增大，設備的復雜度、功耗以及系統(tǒng)成本都在增加，相對于現(xiàn)有的各種無線通信技術，Z-Wave技術將是最低功耗和最低成本的技術，有力地推動著低速率無線個人區(qū)域網(wǎng)。

　　Z-Wave技術設計用于住宅、照明商業(yè)控制以及狀態(tài)讀取應用，例如抄表、照明及家電控制、HVAC、接入控制、防盜及火災檢測等。Z-Wave可將任何獨立的設備轉換為智能網(wǎng)絡設備，從而可以實現(xiàn)控制和無線監(jiān)測。Z-Wave技術在最初設計時，就定位于智能家居無線控制領域。采用小數(shù)據(jù)格式傳輸，40kb/s的傳輸速率足以應對，早期甚至使用9.6kb/s的速率傳輸。與同類的其他無線技術相比，擁有相對較低的傳輸頻率、相對較遠的傳輸距離和一定的價格優(yōu)勢。

　　Z-Wave技術專門針對窄帶應用并采用創(chuàng)新的軟件解決方案取代成本高的硬件，因此只需花費其它類似技術的一小部份成本就可以組建高質(zhì)量的無線網(wǎng)絡。

　　2網(wǎng)絡結構

　　每一個Z-Wave網(wǎng)絡都擁有自己獨立的網(wǎng)絡地址(HomeID);網(wǎng)絡內(nèi)每個節(jié)點的地址(NodeID)，由控制節(jié)點(Controller)分配。每個網(wǎng)絡最多容納232個節(jié)點(Slave)，包括控制節(jié)點在內(nèi)?？刂乒?jié)點可以有多個，但只有一個主控制節(jié)點，即所有網(wǎng)絡內(nèi)節(jié)點的分配，都由主控制節(jié)點負責，其他控制節(jié)點只是轉發(fā)主控制節(jié)點的命令。已入網(wǎng)的普通節(jié)點，所有控制節(jié)點都可以控制。超出通信距離的節(jié)點，可以通過控制器與受控節(jié)點之間的其他節(jié)點，以路由(Routing)的方式完成控制。

　　3路由技術

　　Z-Wave采用了動態(tài)路由技術，每個Slave內(nèi)部都存有一個路由表，該路由表由Controller寫入。存儲信息為該Slave入網(wǎng)時，周邊存在的其他Slave的NodeID。這樣每個Slave都知道周圍有哪些Slaves，而Controller存儲了所有Slaves的路由信息。當Controller與受控Slave的距離超出最大控制距離時，Controller會調(diào)用最后一次正確控制該Slave的路徑發(fā)送命令，如該路徑失敗，則從第一個Slave開始重新檢索新的路徑。

　　4應用

　　三室一廳房間的Z-Wave系統(tǒng)解決方案：由3個嵌入式照明控制器，3個墻壁開關，一個全功能紅外遙控器，一個觸摸控制屏構成主系統(tǒng);嵌入式情景控制器，手持式情景控制器為功能擴展模塊。其中全功能紅外遙控器與觸摸控制屏為Controller，嵌入式照明控制器，嵌入式情景控制器及手持式情景控制器均為Slave。

　　鑒于該系統(tǒng)中所有設備均使用了路由技術，安裝時只需保證每兩個嵌入式設備之間的距離小于最遠通信距離即可。安裝完成后，通過HRPZ全功能紅外遙控器先將所有設備入網(wǎng)，待觸摸控制屏入網(wǎng)后，可同步更新所有入網(wǎng)設備至觸摸控制屏中。

　　設備入網(wǎng)后，用戶通過全功能遙控器及觸摸控制屏都可以直觀的看到家中所有Z-Wave入網(wǎng)電器的開關狀態(tài)，并且可以方便的對其進行控制。如將觸摸控制屏接入Internet網(wǎng)絡，則可以利用PDA、PC機等通過Internet網(wǎng)絡遠程控制家中的電器。

　　在配有HRPZ全功能遙控器的系統(tǒng)中，用戶可以更加方便的實現(xiàn)在家中的移動控制。嵌入式情景控制器及手持式情景控制器，可通過觸摸控制屏或配套的PC機配置軟件設置會議、影視等多種情景，通過一鍵操作，來完成一系列組合功能的控制。

　　5市場策略

　　不同于ZigBee技術的近距離無線組網(wǎng)通信技術，是由芯片與軟件開發(fā)商Zensys與另外多家組建的一個新的聯(lián)盟——Z-Wave聯(lián)盟，以推動在家庭自動化領域采用Z-Wave協(xié)議。

　　Cisco，Intel相繼投資Zensys，并加入Z-Wave聯(lián)盟。微軟也是Z-Wave聯(lián)盟成員。[1]

　　眾所周知，丹麥的樂高玩具全球范圍內(nèi)都受小朋友歡迎，在一次全球z-wave技術開發(fā)者大會上，其聯(lián)盟主席做了z-wave的市場遠景展望，z-wave將致力于打造成大人的玩具，z-wave的發(fā)展方向是集娛樂功能和實用功能于一體。Z-Wave鎖定的技術平臺就是家庭自動化，Z-Wave的角色即為替代現(xiàn)行的X-10規(guī)格，已經(jīng)有X-10與Z-Wave共生的橋接器產(chǎn)品出現(xiàn)。而衍生出的產(chǎn)品琳瑯滿目，在國外許多喜歡自己動手做(DIY)的家庭自動化用戶也都開始注意并使用Z-Wave。

　　在技術面上，Z-Wave從原本的9.6Kbit/s提升到40Kbit/s，并宣稱提升后原本的9.6Kbit/s能與40Kbit/s共存。在節(jié)點數(shù)方面，一個Z-Wave網(wǎng)路可支援兩百三十二個點。

　　Z-Wave使用的路由協(xié)議是源路由(SourceRouting)，在源頭發(fā)出封包就可以直接在封包內(nèi)指定詳細路由的路徑。這個做法大大省去每個節(jié)點花在路由上的資源。Z-Wave的第三代晶片ZW0301，其中微控制器核心使采用六倍速8051架構，搭配32KB的FlashROM以及256KB的SRAM。耗電流方面，睡眠模式是2.5微安培，接收23毫安培，發(fā)射在0dBm輸出下是36毫安培。不過由于頻帶選定在868/908MHz，這樣的耗電仍稍嫌偏高。

　　雖然Z-Wave未臻完善，但其鎖定了正確的市場，并將自己的產(chǎn)品與Windows系列產(chǎn)品結合，Zensys提供Windows開發(fā)用的動態(tài)連結資料庫(DynamicallyLinkedLibrary,DLL)，設計者可直接調(diào)用該DLL內(nèi)的API函數(shù)(ApplicationProgramInterface,API)來做PC軟體設計。

　　尤其PC與遙控器的使用者介面才是使用者直覺產(chǎn)生使用者經(jīng)驗的媒介，加上產(chǎn)品造型的工業(yè)設計與質(zhì)感，更是提升價值所在之處，而這些都是所有Z-Wave聯(lián)盟廠家愿意投資的領域。而其余的技術，都由平臺提供商負責，使得Z-Wave的客戶可以專心致力于提升并加強使用者經(jīng)驗。

　　6發(fā)展前景

　　Z-Wave是一種結構簡單，成本低廉，性能可靠的無線通信技術，通過Z-Wave技術構建的無線網(wǎng)絡，不僅可以通過本網(wǎng)絡設備實現(xiàn)對家電的遙控，甚至可以通過Internet網(wǎng)絡對Z-Wave網(wǎng)絡中的設備進行控制。在2011年美國ces展，wintop都已經(jīng)推出基于互聯(lián)網(wǎng)遠程控制的產(chǎn)品，如遠程監(jiān)控，遠程照明控制等，且該技術已經(jīng)成熟，主要是一個市場開拓及消費群體的培育還需要一段時間。隨著Z-Wave聯(lián)盟的不斷進擴大，該技術的應用也將不僅僅局限于智能家居方面，在酒店控制系統(tǒng)，工業(yè)自動化，農(nóng)業(yè)自動化等多個領域，都將發(fā)現(xiàn)Z-Wave無線網(wǎng)絡的身影。