Zigbee和Z-Wave领跑智能无线技术之争

      当下智能家居技术主要指的是通讯或控制协议，专业来看这里主要涉及硬件接口和软件协议两部分，笼统来看目前市场上主要分为两大派别，即大家经常听到的无线与有线技术，这两大门派下面又分有很多小派别，多数派别都曾名噪一时，甚至在某些专用领域独霸江山，成为该领域的事实标准。

      目前市场上有线技术有RS485、IEEE802.3 (Ethernet)、EIB/KNX、LonWorks、X-10，PLC-BUS、PLC-BUS、CresNet，AXLink等。无线技术有RF射频技术、蓝牙(Bluetooth)、Wi-Fi、Zigbee、Z-Wave这也仅仅是列出了市面上的一些主要技术，并不代表全部。智能家居从有线到无线的发展是一次巨大跨越。无线通信技术应用于智能家居，不但改变了智能家居在家庭里的第一个环节，在安装上避免了工序复杂的开墙凿洞，而且大大简化了产品设备之间的联系和调度模式，无线通讯技术的优劣也直接影响着整个智能家居系统的稳定和安全，所以好的无线技术至关重要，以至于直接决定着用户的使用状况和智能家居的推广普及。

      有线技术受限，无线Zigbee和Z-Wave火热

      有线技术除了X-10，PLC-BUS之外，几乎没有专门针对智能家居行业制定的通讯技术;而有趣的是X-10电力线载波技术甚至早在上世纪70年代就研制成功开始应用与家居自动化领域了，在我们国内也是2000年左右就被引入并开始推广了，但是市场局面一直难于打开，难于广泛推广的主要原因除了设备成本与人们需求不匹配之外，还在于技术本身的种种问题。所以虽然电力线载波技术虽然产生得非常早期，但是人们还是不停地从其他领域寻找合适的有线技术开发智能家居产品，甚至自创私有技术协议进行产品开发，当然因为各种有线技术都有其优劣势，所以一直群雄相争、各分天下，也许也正因为如此，使得智能家居行业一直不愠不火，没有突破性的进展，行业规模也一直较小。

      无线技术就像语音通讯技术的发展一样，从最初的电报到实现实时语音通信的有线电话;再到无线“大哥大”、GSM移动电话之后便一发不可收拾地如今“人手一机”了。从最弱的RF433/315MHz等点对点技术开始就试图寻找一个稳定且廉价的无线智能家居技术方案，上面我们也将主流的5种无线技术作了一个列表比较，智能家居系统最为重视的是稳定性、灵活性与安全性，可以说Zigbee和Z-Wave技术是因应而生的：灵活的组网方式、智能联网修复、互为中继、低功耗、低成本等特性。

      因此当下战场将主要集中在诞生于21新世纪的这两个新型技术：Zigbee和Z-Wave，前者有国际标准组织支持，制定的规范较为完善，后者是草根协会，当然也受到了一些国际大佬的赏识，如思科、Intel和微软等，至于谁能取得最后的胜利，这真的很难说，我也一直认为这其中没有真正的所谓赢家和输家，就像3G手机时代我们国家搞了个TD-SCDMA，当我们还在争论其与国际通用的WCDMA标准谁赢谁输的时候，4G、5G时代又来了，然后人们不得不另外讨论技术整合与合作的事情，所谓兵家之争，分分合合也是常事。

      再来了解下最为火热的两种无线技术，Z-wave的数据传输速率为9.6kbps，信号的有效覆盖在室内30米(室外大于100米)，适于窄带宽应用场合，且具备一定的安全性和稳定性，不过目前只应用于家庭自动化方面。不过，它的节点不是太多，理论值为256个，实际值可能只有150个左右，同时树状组网结构，一旦树枝上端断掉，下端的所有设备可能将无法与网关通信。另外，Z-wave技术并没有加密方式，安全性较差，Z-wave所用频段在我国是非民用的，国内并不常见Z-wave智能家居，更多的还是应用在国外。

      另外，ZigBee技术研发和应用门槛较高，开发难度大，没有技术实力的企业无法涉足，国外的智能家居系统都是在运用这个技术，目前国内只有海尔、小米、深圳聪明屋等少数企业把此技术运用到了智能家居，还做到了智能化和系统化，功能非常全面。ZigBee技术的安全性较高，其安全性源于其系统性的设计：采用AES加密(高级加密系统)，严密程度相当于银行卡加密技术的12倍;其次，ZigBee采用蜂巢结构组网，每个设备不仅能通过多个方向与网关通信，保障网络的稳定性;每个设备还具有无线信号中继功能，可以接力传输通讯信息把无线距离传到1000米以外。另外，其网络容量理论节点为65300个，能够满足家庭网络覆盖需求，即便是智能小区、智能楼宇等只需要1个主机就能实现全面覆盖;最后，ZigBee具备双向通信的能力，不仅能发送命令到设备，同时设备也会把执行状态和相关数据反馈回来。此外，ZigBee采用了极低功耗设计，可以全电池供电，理论上一节电池能使用2年以上。

      除此外，蓝牙技术的应用范围非常广泛，在信息家电、移动dianhua、嵌入式应用开发等诸多领域得到重视，如shouji、耳机、音箱等。蓝牙技术工作于2.4GHz的ISM频段，采用1600hop/s的快速跳频技术、正向纠错编码(FEC)技术和FM调制方式，设备简单，支持点到点、点到多点通信。蓝牙的功耗以及成本都不算高，基本上介于WIFI技术与ZigBee技术两者之间，但传输距离最短，属于一种点对点、短距离的通讯方式，由于其传输距离短，所以并不适合组建庞大的家庭网络，运用到智能家居系统过于局限。

      德国吉徕中国代理商御龙国际有限公司销售部孙江波接受本报采访时表示：“就国内而言，两种无限技术运用最多，但是未来市场方向并不明确，标准的统一还是市场发展，市场发展到一定程度，标准自然而然就优胜略汰达成共识了，那个时候就是智能家居发展的黄金时期或者说爆发时期。”

      三星搅局协议市场

      谈完有线技术和无线技术后，就要了解市场了，现在智能家居领域已经有不少通信协议了，WiFi、蓝牙、ZigBee、Z-Wave……估计开发者在选用那种协议的时候头都大了，最后很可能像Homey一样被迫支持八种通信协议。现在，三星、Nest、ARM又联手推出了一种新的协议Thread。不知道Thread会加速行业统一标准形成，还是让原本已经够乱的通信协议更加“剪不断、理还乱”。

      现在比较常用的网络协议有WiFi、蓝牙、ZigBee、Z-Wave，不过都有不足：WiFi的功耗比较大，适合传输大量的数据;蓝牙功耗比较低，但现在还存在蓝牙2.0与蓝牙4.0并存的混乱局面，且不支持IPv6;ZigBee布线比较复杂，更适合商用;Z-Wave由丹麦公司Zensys主导，暂时还没有ZigBee联盟强大。不少大公司都在呼吁、倡导建立一个新的或者统一的新标准，这其中就包括了半导体生产商Freescale(飞思卡尔)、混合信号器生产商Silicon Labs。

      这次三星、ARM、Nest三家公司，强强联手，推出Thread，改进了上述协议中的不足，通过6LoWPAN技术支持IPv6。Thread可支持250个以上设备同时联网，能够覆盖到家中所有的灯泡、开关、传感器和智能设备。优化了功耗，超低能耗，设备可以运行数年。此外，Thread是基于ZigBee的，也就是说原有的ZigBee设备只需更新软件即可兼容Thread。综合来看，Thread很可能像Homekit、高通的开源框架AllJoyn一样，是一种在顶层工作的顶层架构。三星、Nest、ARM联手，整合了上游芯片、控制终端、硬件设备这三个智能家居最重要的环节。不过，Thread要大规模推广，还要解决两个难题：一个是需要说服厂商在每一个设备中植入802.15.4芯片，另一个是要建立真正统一的标准。虽然Thread兼容ZigBee，可以通过软件升级实现兼容，不过目前大部分智能手机和平板都不支持ZigBee。Thread要推广开来，必须找到手机、平板或者电视这样的中心或者入口来控制Thread联网设备。三星自己生产设备，但说服其他厂商并不容易。

      统一标准方面，Thread应该会吸取ZigBee的教训，像WiFi一样建立一个统一的认证标准，避免碎片化。目前Nest发布了运行Thread协议的烟雾报警器。不过其他的厂商，即使对Thread有意，也只能先支持ZigBee，“曲线救国”，等到2016年才能认证设备。

      深圳市达远智能射频科技有限技术公司技术总监王亮接受本报采访时表示：“三星目前开始从传统生产商转型服务商的趋势，在多个领域，三星都受到了强有力的市场冲击，所以三星这次想从协议这个入口进入，如果这个协议最后统一到了三星这里，那么三星可谓一招统一全球市场，这也是为什么大家争夺协议市场的地方。”

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