如果對經(jīng)營智能家居或智能家居技術(shù)有特殊興趣,可能會遇到Z-Wave這個術(shù)語。它可能是智能家居產(chǎn)品上的銘文,或者一個詞。
那,什么是Z-Wave?它是如何工作的,又是如何融入智能家居空間?讓我們來了解一下。
什么是Z-Wave?
Z-Wave是丹麥Zensys公司開發(fā)的一種無線網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)技術(shù),主要用于智能家居設(shè)備的通信協(xié)議。其于21世紀初開始流行起來,由于承諾,只要符合Z-Wave標準,不同制造商的智能家居產(chǎn)品就可以實現(xiàn)互操作。
都說Z-Wave是網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò),但什么是網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)呢?簡單地說,這是一種網(wǎng)絡(luò)設(shè)置,不同于設(shè)備連接到一個像路由器一樣的單一中心集線器,網(wǎng)絡(luò)上的每個設(shè)備充當一個節(jié)點,彼此連接,形成一個互連設(shè)備網(wǎng)絡(luò)。
Z-Wave是一個網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò),這意味著Z-Wave網(wǎng)絡(luò)中的每個智能家居設(shè)備都可以充當信號端點或信號的再分配點。換句話說,每個小裝置可以接收到一個信號并對其采取行動,或者可以作為一個路由,將信號重新分配到網(wǎng)絡(luò)中最近的Z-Wave設(shè)備。
什么是Z-Wave Plus?
除了Z-Wave,還有Z-Wave的另一種迭代,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,但有一些性能改進。Z-Wave的Z-Wave Plus迭代介紹:
從328英尺提高到492英尺
電力需求減少50%
帶寬增加250%
更簡化的配對和取消配對Z-Wave兼容設(shè)備的過程
改進的自愈性和容錯性
Z-Wave是如何工作的?
作為一種智能家居協(xié)議,Z-Wave在功能上與藍牙和Wi-Fi類似,盡管這三種協(xié)議是不同的,且工作方式也不同。與Wi-Fi不同,Z-Wave是一種更節(jié)能、更低延遲的智能家居協(xié)議,在800-900 MHz的無線電頻率范圍內(nèi)工作。這比Wi-Fi運行的2.4 GHz和5 GHz頻段要低得多。
那么,在較低頻段上運行意味著什么,這有一些獨特的區(qū)別。盡管以更高頻率運行的智能家居協(xié)議可能會攜帶更多的數(shù)據(jù)(如Wi-Fi),但其范圍通常較短,且更容易受到物理障礙的阻礙。像Z-Wave這樣的低頻智能家居協(xié)議往往有更長的范圍,且不太容易受到物理屏障的信號抑制。
要了解Z-Wave的工作原理,了解其相互作用的組成部分是很重要的。基本上有兩種類型的Z-Wave設(shè)備,控制器和從設(shè)備。控制器是可以控制其他Z-Wave設(shè)備的Z-Wave設(shè)備,而從屬設(shè)備是可以由其他Z-Wave設(shè)備控制的Z-Wave設(shè)備。
Z-Wave控制器
Z-Wave控制器,其中一些可以作為集線器部署,負責:
啟動并維護Z-Wave網(wǎng)絡(luò)。
從網(wǎng)絡(luò)中添加和取消配對Z-Wave節(jié)點設(shè)備。
開放Z-Wave網(wǎng)絡(luò),允許智能手機和電腦等設(shè)備與Z-Wave設(shè)備交互。
Z-Wave網(wǎng)絡(luò)只能有一個主控制器。主控制器的唯一ID作為Z-Wave網(wǎng)絡(luò)的Home ID,用于將Z-Wave網(wǎng)絡(luò)中的所有設(shè)備相互綁定,以方便創(chuàng)建網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)。
可以將其視為學生的ID標簽。每個持有特定ID的學生可以允許進入特定的教室,而持有不同ID的學生則不允許進入。Z-Wave Home ID可以確保鄰居家里的Z-Wave網(wǎng)絡(luò)不會干擾自身的設(shè)備所連接的Z-Wave網(wǎng)絡(luò),無論相距多近。
Z-Wave從屬設(shè)備
另一方面,Z-Wave從屬設(shè)備是家庭網(wǎng)絡(luò)中使用的與Z-Wave兼容的設(shè)備。其包括從智能恒溫器、運動傳感器、門鎖到開關(guān)和視頻門鈴的所有東西。一個Z-Wave網(wǎng)絡(luò)最多可以連接232個從屬設(shè)備。
所以,基本上,主控制器,在這種情況下會被部署為智能家庭樞紐,通常是連接到互聯(lián)網(wǎng)的Z-Wave網(wǎng)絡(luò)中的設(shè)備。因此,當主控制器從智能手機或電腦接收到開燈或燒水的命令時,其會將指令發(fā)送到Z-Wave網(wǎng)絡(luò)中的目標節(jié)點設(shè)備。
現(xiàn)在,由于Z-Wave采用了網(wǎng)格技術(shù)范式,信號可以從一個節(jié)點設(shè)備或從屬設(shè)備重新分配,直到到達目標節(jié)點設(shè)備。這種網(wǎng)狀拓撲結(jié)構(gòu)有助于擴展Z-Wave網(wǎng)絡(luò)的范圍,使其超出典型的節(jié)點到節(jié)點范圍。
使用Z-Wave的優(yōu)勢
以下是使用Z-Wave與其他智能家居通信協(xié)議對比的一些優(yōu)勢:
1、更少的干擾
藍牙、ZigBee和Wi-Fi都在2.4 GHz射頻空間內(nèi)運行。有時,事情會變得混亂和擁擠,導(dǎo)致干擾。這就像試圖在擁擠的市場中交流,對方很有可能聽不清對話。通過在不那么擁擠的0.8~0.9 GHz頻段內(nèi)運行,Z-Wave有效地降低了沖突和干擾的可能性。
2、降低衰減
使用Z-Wave的好處之一是衰減更低。較低的衰減僅僅意味著無線電信號可以穿過障礙物,比如臥室的墻壁,而不會失去太多的強度。失去太多的強度意味著即使在網(wǎng)絡(luò)的典型范圍內(nèi),信號也可能失真或無法識別。
3、低能耗
Z-Wave與Wi-Fi等協(xié)議相比的最大優(yōu)勢之一是其最低的能源需求。Wi-Fi傳感器可以使用兩節(jié)AA電池,每三個月更換一次而單個紐扣大小的電池可以為使用Z-Wave的類似傳感器供電一年。
4、更長的范圍
與其他一些智能家庭通信協(xié)議不同,Z-Wave具有令人印象深刻的范圍。Z-Wave在室外的有效范圍約為330英尺,在室內(nèi)則為150英尺。但還有更多。Z-Wave是一個網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò),每個節(jié)點都有可能重新分配信號。這可以顯著增加Z-Wave網(wǎng)絡(luò)的范圍。Z-Wave網(wǎng)絡(luò)中節(jié)點設(shè)備的數(shù)量越多,其網(wǎng)絡(luò)的潛在范圍就越長。
5、易于設(shè)置
建立Z-Wave網(wǎng)絡(luò)非常簡單。Z-Wave兼容設(shè)備彼此通話也很容易。一旦把Z-Wave兼容設(shè)備帶回家,只需打開,將其與網(wǎng)絡(luò)配對,就可以被智能手機或電腦控制了。
使用Z-Wave的缺點
盡管Z-Wave是一個很好的智能家居協(xié)議,但也有一些缺點。這里有幾個:
1、頻率變化
理論上,所有Z-Wave設(shè)備都應(yīng)該是可互操作的。這是Z-Wave協(xié)議的關(guān)鍵承諾之一。然而,來自不同國家/地區(qū)的Z-Wave兼容設(shè)備往往存在兼容性問題,因為在0.8至0.9 GHz(即800至900 MHz)頻段內(nèi)運行的頻率不同。例如,在美國,Z-Wave協(xié)議在908.42 MHz頻段上運行,而在歐洲則是868.42 MHz頻段。如果嘗試在歐洲使用為美國制造的Z-Wave兼容設(shè)備,可能會遇到麻煩。
2、昂貴的設(shè)備
與Z-Wave兼容的設(shè)備有時會很昂貴,因為Z-Wave是一項專利技術(shù),由一個名為Z-Wave聯(lián)盟的私營企業(yè)管理。為了生產(chǎn)兼容Z-Wave的設(shè)備,需要付費并通過Z-Wave聯(lián)盟設(shè)立的繁瑣的特定認證過程。
3、低帶寬
Z-Wave對于需要大量帶寬才能正常運行的智能家電來說,并不是一個理想的協(xié)議。盡管目前使用Z-Wave的智能家居設(shè)備可能不會遇到帶寬問題,但其有限的數(shù)據(jù)承載能力,在智能設(shè)備向更大帶寬使用傾向的時代代表了一個潛在的問題。
什么是Z-Wave,它是如何工作的?
Z-Wave不是唯一的選擇
可能我們更關(guān)心智能設(shè)備可以使用哪個智能家居生態(tài)系統(tǒng),但智能設(shè)備使用的通信協(xié)議也同樣重要。
Z-Wave有很多優(yōu)點,但也有一些局限性。幸運的是,這不是唯一的智能家居協(xié)議。ZigBee、藍牙和傳統(tǒng)的Wi-Fi也是可行的選擇。了解每個智能家居協(xié)議,可以讓我們在做出購買決定,和決定哪個設(shè)備最適合自身的智能家居設(shè)置時具有優(yōu)勢。
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