什么是Z-Wave协议？

智能家居需要无线连接，Z-wave已成为家庭自动化的最终解决方案。 Z波协议是一种无线射频协议，主要用于智能家居网络。所有现有的无线通信协议都有一个或另一个问题。蓝牙和Zigbee常常距离较近，而Wi-Fi在低功耗生态系统中却有其自身的局限性。互操作性是另一个主要问题，因为流行的无线标准针对不同的应用具有不同的协议和实现。没有一种解决方案可以满足自动化家庭的要求。现在，Z-wave是所有这些挥之不去的问题的解决方案。

Z波设备可以互操作，并且可以通过Internet或Z-wave网关轻松访问。在约40米的范围内，一个限制为四跳的Z波网络最多可以连接232个设备。无论其品牌或应用是什么，所有设备都可以通过使用AES保护的Z波网络同时进行双向通讯。 Z波具有足够的范围，最佳的数据速度，AES安全性，低功耗无线解决方案和可互操作的协议，非常适合家庭自动化。现在市场上有成千上万的Z-wave产品，可作为智能家居生态系统的智能设备。

什么是Z波？
Z波是专门为智能家庭网络开发的无线通信协议。它是由丹麦的Zensys公司于1999年开发的。它于2002年引入美国。随着智能家居的日益普及，Z-wave是用于家庭自动化应用的事实上的无线解决方案。目前，全球市场上有3000多种启用Z-wave的产品，全球智能家庭中使用的Z-wave设备超过1亿个。

Z波使用800-900 MHz ISM频带内的低能无线电波，并允许设备之间以100 Kbits / sec的数据速率进行数据通信。无线网络的范围为40米，最多可以使用4个节点进行扩展。与Wi-Fi或蓝牙相比，通过使用低能量波以最佳数据速率在更大范围内进行数据通信，Z波是家庭自动化设备的最佳解决方案。几乎所有类型的控制和传感器应用，例如照明控制，遥控锁，智能配电盘，加热控制，车库门开启器等，都可以利用Z波进行数据通信。 Z波芯片由Silicon Labs专门制造，任何家庭自动化设备都可以使用这些芯片启用Z-wave。

Z波加
现在可用的大多数产品都经过Z-wave Plus认证。 Z波 Plus或Z-wave 500是Z-wave技术的升级。它于2004年推出。它包括增强的S2安全性，更多的RF通道，更长的电池寿命，更大的范围以及诸如OTA升级之类的功能。

Z波LR
Z波 Long Range是即将到来的Z-wave技术。当前，Z波设备使用源路由网状网络拓扑进行连接。这些设备可以在40米范围内直接通信，并且需要Z波网关才能连接到互联网。对于超出范围安装的设备，需要信号中继器。实际上，许多Z波设备都可以传输自己的信号。 Z波LR 于2020年9月发布。它的范围是常规Z-wave信号的4倍。目前，Z波网络的最大范围为100米（最多使用4个跃点），最多支持232个节点。 Z波LR 的最大射程为400米，最多可支持2000个节点。

Z波如何运作
Z波网络由两种类型的设备组成–控制器/主站和从站。控制器通常是Z波网关，用于控制其他节点之间的数据通信并将它们连接到Internet。控制器带有一个称为HomeID的预编程网络ID。这是一个32位ID，用于标识特定的Z波网络。从站通过分配HomeID和NodeID包含在网络中。 NodeID是一个8位ID，用于标识网络中的特定节点或Z波设备。通过分配NodeID并确认HomeID（特定于特定的Z波网络）在网络中包含从设备的过程称为‘inclusion’。当必须从网络中删除从属设备时，将从中删除了HomeID和NodeID，并且该设备已恢复出厂设置。

Z波使用800-900 MHz范围内的无线电信号。实际频率取决于使用设备的国家/地区。例如，在美国，Z波信号使用908.40、908.42和916 MHz。加拿大，墨西哥和智利使用相同的频率。在英国和欧洲，将868.40、868.42和869.45 MHz用作Z波信号。在印度，Z波信号使用865.20 MHz。

Z波设备只有具有相同的HomeID时才能相互通信。分配了不同的HomeID的两个Z-wave从属设备属于不同的Z-wave网络，并且无法相互通信。预先编程的特定HomeID随附的控制器维护一个路由表，以管理所包含的节点（即其网络中包含的Z-wave设备）之间的数据通信。 Z波使用网状网络拓扑。因此，设备（从站）不必与控制器连接即可与网络的其他设备（从站）通信。他们可以直接相互通信数据。甚至某些Z波设备也会发送自己的Z波信号。这样的设备是插入设备，并充当中继器。使用此类Z波设备，控制器可以与超出其原始范围的设备进行通信。通常，Z-wave设备无法直接连接到Internet。它们仅通过控制器连接到互联网，该控制器也是通往互联网的Z波网关。

Z波联盟
Z波实际上直到2004年才获得普及。那时，Z-wave Plus推出了，家庭自动化行业开始将Z-wave视为智能家居的终极无线解决方案。为了制定全球标准并促进Z波设备之间的互操作性，2005年成立了一个由5名成员组成的Z波联盟。该联盟负责开发和维护Z波标准，并对Z波设备进行认证。目前，联盟中有650多家成员公司，在全球市场上有3000多种Z-wave产品。

Z波与无线上网
Wi-Fi网络由中央集线器，即Wi-Fi路由器控制。使用Wi-Fi，虽然可以传送视频流和大数据文件之类的大数据，但在智能家居场景中，基于Wi-Fi的网络存在许多缺点。首先，Wi-Fi使用的无线电信号可能会耗尽电池供电的智能设备。另一方面，Z波设备使用的是低能量信号，即使使用硬币电池供电的设备也可以持续使用多年而不更换电池。由于Wi-Fi网络使用中央集线器，因此连接到网络的设备无法直接相互通信。他们只能通过路由器连接。万一路由器出现故障，整个网络就会瘫痪。那’Z波网络不是这种情况。这些设备即使没有控制器也可以直接通信并管理数据通信。他们只需要具有相同的HomeID。

随着越来越多的设备连接到Wi-Fi网络，其信号强度和数据速度都会受到影响。相反，当包含更多的Z波设备和中继器时，Z波网络将得到增强。 Wi-Fi网络中可能存在来自附近Wi-Fi网络的干扰和中断。 Z波网络不受干扰和干扰，因为只有具有相同HomeID的Z-wave设备才能相互通信。就数据速度和延迟而言，Z-wave是为传感器和控制应用程序设计的，这些应用程序实际上不需要高速数据传输或大数据传输。

Z波与蓝牙
蓝牙网络的范围很短，并且蓝牙设备通常针对不同的应用程序具有不同的实现。 Z波网络范围广，可在不同品牌和应用的设备之间提供完全的互操作性。

Z波与 Zigbee
Z波和Zigbee在网络拓扑，无线电信号范围方面相似，并且使用相同的AES安全性。两种技术都是为智能家居和无线传感器网络设计的。但是，Z-wave和Zigbee具有显着差异。 Zigbee使用2.4 GHz频段，容易受到Wi-Fi和蓝牙等干扰和干扰。 Zigbee虽然提供更高的数据速率；它的范围比Z波网络短。 Zigbee针对不同的应用使用不同的协议，并且有多家供应商提供的芯片。 Z波芯片仅由Silicon Labs制造，并且针对各种设备只有一种协议。 Zigbee更适合工业用途，因为它提供高达250 kbps的更高数据速率和高达65000个节点/设备的网状连接。具有更好范围和最佳数据速度的Z波对于家庭自动化非常有用。

结论
Z波协议专为智能家居而设计，它最适合该细分市场。与旨在满足更大应用范围的其他无线通信标准不同，Z-wave标准专门满足家庭自动化和类似应用的要求。它提供远程，最佳数据速率，网状网络拓扑，完全互操作性，并支持适用于智能家居应用的足够节点作为无线解决方案。