z-wave

　　簡介

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

　　Z-Wave標(biāo)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(luò)的短距離無線通信技術(shù)。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(yīng)用場合。隨著通信距離的增大，設(shè)備的復(fù)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(shù)，Z-Wave技術(shù)將是最低功耗和最低成本的技術(shù)，有力地推動著低速率無線個人區(qū)域網(wǎng)。

　　Z-Wave技術(shù)設(shè)計(jì)用于住宅、照明商業(yè)控制以及狀態(tài)讀取應(yīng)用，例如抄表、照明及家電控制、HVAC、接入控制、防盜及火災(zāi)檢測等。Z-Wave可將任何獨(dú)立的設(shè)備轉(zhuǎn)換為智能網(wǎng)絡(luò)設(shè)備，從而可以實(shí)現(xiàn)控制和無線監(jiān)測。Z-Wave技術(shù)在最初設(shè)計(jì)時(shí)，就定位于智能家居無線控制領(lǐng)域。采用小數(shù)據(jù)格式傳輸，40kb/s的傳輸速率足以應(yīng)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(shù)相比，擁有相對較低的傳輸頻率、相對較遠(yuǎn)的傳輸距離和一定的價(jià)格優(yōu)勢。

　　Z-Wave技術(shù)專門針對窄帶應(yīng)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(fèi)其它類似技術(shù)的一小部份成本就可以組建高質(zhì)量的無線網(wǎng)絡(luò)。

　　2網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)

　　每一個Z-Wave網(wǎng)絡(luò)都擁有自己獨(dú)立的網(wǎng)絡(luò)地址(HomeID);網(wǎng)絡(luò)內(nèi)每個節(jié)點(diǎn)的地址(NodeID)，由控制節(jié)點(diǎn)(Controller)分配。每個網(wǎng)絡(luò)最多容納232個節(jié)點(diǎn)(Slave)，包括控制節(jié)點(diǎn)在內(nèi)。控制節(jié)點(diǎn)可以有多個，但只有一個主控制節(jié)點(diǎn)，即所有網(wǎng)絡(luò)內(nèi)節(jié)點(diǎn)的分配，都由主控制節(jié)點(diǎn)負(fù)責(zé)，其他控制節(jié)點(diǎn)只是轉(zhuǎn)發(fā)主控制節(jié)點(diǎn)的命令。已入網(wǎng)的普通節(jié)點(diǎn)，所有控制節(jié)點(diǎn)都可以控制。超出通信距離的節(jié)點(diǎn)，可以通過控制器與受控節(jié)點(diǎn)之間的其他節(jié)點(diǎn)，以路由(Routing)的方式完成控制。

　　3路由技術(shù)

　　Z-Wave采用了動態(tài)路由技術(shù)，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(shí)，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(dāng)Controller與受控Slave的距離超出最大控制距離時(shí)，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(yīng)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(guān)，一個全功能紅外遙控器，一個觸摸控制屏構(gòu)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(kuò)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(shè)備均使用了路由技術(shù)，安裝時(shí)只需保證每兩個嵌入式設(shè)備之間的距離小于最遠(yuǎn)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(shè)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(shè)備至觸摸控制屏中。

　　設(shè)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(guān)狀態(tài)，并且可以方便的對其進(jìn)行控制。如將觸摸控制屏接入Internet網(wǎng)絡(luò)，則可以利用PDA、PC機(jī)等通過Internet網(wǎng)絡(luò)遠(yuǎn)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(shí)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(jī)配置軟件設(shè)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(shù)的近距離無線組網(wǎng)通信技術(shù)，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(lǐng)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(shù)開發(fā)者大會上，其聯(lián)盟主席做了z-wave的市場遠(yuǎn)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(shí)用功能于一體。Z-Wave鎖定的技術(shù)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(shù)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(diǎn)數(shù)方面，一個Z-Wave網(wǎng)路可支援兩百三十二個點(diǎn)。

　　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(xì)路由的路徑。這個做法大大省去每個節(jié)點(diǎn)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(gòu)，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(jié)合，Zensys提供Windows開發(fā)用的動態(tài)連結(jié)資料庫(DynamicallyLinkedLibrary,DLL)，設(shè)計(jì)者可直接調(diào)用該DLL內(nèi)的API函數(shù)(ApplicationProgramInterface,API)來做PC軟體設(shè)計(jì)。

　　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(yàn)的媒介，加上產(chǎn)品造型的工業(yè)設(shè)計(jì)與質(zhì)感，更是提升價(jià)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(lǐng)域。而其余的技術(shù)，都由平臺提供商負(fù)責(zé)，使得Z-Wave的客戶可以專心致力于提升并加強(qiáng)使用者經(jīng)驗(yàn)。

　　6發(fā)展前景

　　Z-Wave是一種結(jié)構(gòu)簡單，成本低廉，性能可靠的無線通信技術(shù)，通過Z-Wave技術(shù)構(gòu)建的無線網(wǎng)絡(luò)，不僅可以通過本網(wǎng)絡(luò)設(shè)備實(shí)現(xiàn)對家電的遙控，甚至可以通過Internet網(wǎng)絡(luò)對Z-Wave網(wǎng)絡(luò)中的設(shè)備進(jìn)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(yuǎn)程控制的產(chǎn)品，如遠(yuǎn)程監(jiān)控，遠(yuǎn)程照明控制等，且該技術(shù)已經(jīng)成熟，主要是一個市場開拓及消費(fèi)群體的培育還需要一段時(shí)間。隨著Z-Wave聯(lián)盟的不斷進(jìn)擴(kuò)大，該技術(shù)的應(yīng)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(lǐng)域，都將發(fā)現(xiàn)Z-Wave無線網(wǎng)絡(luò)的身影。