智能控制选择中zigbee与z-wave区别

fidelio · 发表于 2010-7-6 19:02:18

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智能控制选择中zigbee与z-wave区别

1．  Zigbee
ZigBee基于IEEE的802.15.4个人局域网（PAN）无线标准，是ZigBee联盟发起的开放式无线标准。IEEE802.15.4标准提供网络的第一层（物理层，PHY）和第二层（媒体接入控制器，MAC）,网络层和应用层由ZigBee堆栈软件提供. ZigBee标准创建于九十年代，当时作为Wi-Fi和蓝牙之外的另一个选择用于某些场合。IEEE802.15.4标准在2003年完成并在2006年得到升级。ZigBee联盟成立于2004年，目的是维护该标准，同时继续开发并提供互操作性测试。作为无线网状网络技术，ZigBee可以用于直接通信，但大多数应用基于星形或树状拓扑网状网络。主节点控制其他的连接点，如果某个节点不能和另一节点通信，这两个节点就会作为中继器与通信范围内的其他的节点相连。ZigBee可支持6.5万个节点。ZigBee的典型功率在1mW或0dBm，开阔空间的通信范围为10米。不过根据情况，有时候也能达到更远的距离。ZigBee和Wi-Fi以及蓝牙使用同个频段，因此共存是个大问题。大多数收发器都有共存机制，将干扰最小化。ZigBee联盟是由公司和其他组织构成的联合体，支持标准的开发和应用推广，目前有超过220个成员。联盟为所有应用ZigBee标准的产品提供测试认证。ZigBee的一大优势是灵活性。ZigBee的设计可用于支持特定应用软件的开发和部署，这些软件也称为应用规范。应用规范和ZigBee的堆栈相连，让制造商更快、更容易地推出特别针对某些应用的无线产品。可用的应用规范包括家庭自动化、智能能源、通信、医疗、远程控制、消费电子射频、建筑自动化和零售服务。
2. Z-Wave
Zensys在2008年被Sigma Designs收购之前开发了Z-Wave私有无线标准。Sigma Designs的产品是IC和电力线通信（PLC）和无线相关设备。Z-Wave标准不像很多无线标准那样开放，但Zensys、Sigma Design的客户都可以使用。最近，国际电信联盟（ITU）把Z-Wave PHY和MAC层作为其新标准G.9959的选择，该标准为1GHz下的窄带无线设备提供了一套指南。Z-Wave无线网状网络技术让任何节点都能直接或间接地和通信范围内的其它临近节点通信。如果两个不在通信范围内的节点想要通信，则可以通过连接另外一个节点获取或交换信息。Z-Wave网络最多支持232个节点，还支持设置多个控制器，以区分开所需的各种功能。Z-Wave主要针对家庭和小型商用建筑的监控和控制，广泛适用于照明控制、安全和气候控制。其它应用包括烟雾探测器、门锁、安全传感器、家电和远程控制。Z-Wave还可以用于智能电表，为家用暖通空调监控和控制提供消耗数据。Z-Wave联盟由160家公司组成，专业设计和销售基于Z-Wave标准的无线家庭控制产品，在Z-Wave系统中扮演主要角色，在22个国家有超过575款可互操作的产品。
3. ZigBee与Z-Wave技术特点对比
1)工作频率与传输速率比较
   作为一种基于IEEE 802.15.4标准的无线传输技术，ZigBee可满足远程监视、控制和传感器网络应用等需求。它具有低速率、低功耗、低成本的特点，工作频率为868MHz、915MHz或2.4GHz，其中2.4GHz是一个全球通用的ISM频率。随着技术的成熟和多家相关设备厂商的加盟，ZigBee在家庭自动化领域的应用已经起步。Z-Wave的主要工作频段有两个，一个是868.42MHz(欧洲)，另一个则是908.42MHz(美国)。作为ZigBee的有力竞争者，该技术近年来在家庭自动化领域发展迅速，商用化程度较高，目前已在该市场占据主要份额。Z-Wave技术的开发商Zensys于2005年推出了面向Z-Wave通信的ZW0201芯片，到目前为止共有上百种基于Z-Wave技术的产品面市，主要用于照明控制、传感器、HVAC控制、家电控制、安防等领域。对传输速率进行比较，ZigBee工作在20至250kbps的较低速率，分别提供250kbps(2.4GHz)、40kbps(915MHz)和20kbps(868MHz)的原始数据吞吐率，可满足低速率传输数据的应用需求。而Z-Wave的传输速率更低，只有40kbps。实际上监控和控制应用等并不需要太高的传输速率，所以Z-Wave已足以应对家庭市场的需要。不过，有专业人士认为，ZigBee的更高数据速率有助于进一步改善应用，特别是电池供电方案中的功耗问题。
2）设计成本与功耗对比
Z-Wave始终专注于家庭控制应用市场，在这一点上，它比ZigBee的应用领域更加明确，结构也更简单。ZigBee技术最初是定位于建筑自动化及工业控制应用，近年来才开始进军家用市场。由于ZigBee面向的是多种应用，这意味着包含更多的协议，需要占用更多的内存，所以成本可能要更高一些。
  据了解，Z-Wave的设计成本仅相当于ZigBee的一半左右。但Z-Wave并不适合带宽密集应用，例如音频/视频传输。其带宽可以根据设计的具体应用进行定制，因此每节点成本也取决于具体应用。该技术采用创新的协议处理技术替代昂贵的硬件实现，以提供合适的价位点。与此同时，ZigBee阵营也开始对低端市场发力，据悉德州仪器即将会有一款低成本产品上市。
这两种技术在功耗方面均有不俗表现，低耗电待机模式下，ZigBee系统用两节普通5号干电池可支持1个节点工作6至24个月，免去了充电或者频繁更换电池的麻烦。而Z-Wave的轻量级协议和简单结构有助于保持更低的功耗，其单芯片解决方案可以为电池驱动设备，如：温度调节器和传感器提供先进的省电模式。
3）互操作性创造互动商机
家用设备种类繁多，并且很可能由不同的厂商制造，因而互操作性成为两种技术着重强调的性能之一。ZigBee联盟宣布将开始为ZigBee产品提供“ZigBee认证”标签，以保证产品完全互用，并易用于ZigBee网络。产品的互操作性不仅使其使用方便，而且在商用的过程中能创造互动商机。同样，凭借Z-Wave协议，各种不同类型的Z-Wave产品也可实现良好的兼容性。Z-Wave芯片的开发商Zensys公司亚太区总监Andy Wang指出，“任何厂商生产的Z-Wave产品，都可以与其它厂商采用Z-Wave技术生产的产品兼容”。也就是说，所有基于Z-Wave技术的产品均可以互通互用，从而便于实现产品的市场化和多元化
4）传输结构与安全性分析
无线系统大都受距离和可靠性的限制，因此以往大部分控制系统需要有线连接来确保对整幢建筑的覆盖。Z-Wave可支持网状网络拓扑，其多点对多点的连接方式可提供更高的可靠性以及更大的覆盖范围。该技术中集成的动态路由机制实现了虚拟的无限制信号传输范围，每个Z-Wave设备都可以将信号从一个设备重传至另一个，从而保证高度可靠的传输覆盖整个家庭范围。
  而ZigBee更可支持网状、星型和簇状网络拓扑。ZigBee的传输范围一般在10～100m之间，具体依据实际发射功率的大小和各种不同的应用模式而定。当然，这一数字指的是相邻节点间的距离，如果通过路由和节点间通信的接力，传输距离还可以更远。并且，如果某个节点传送失败，信息仍能够通过网络中的其它路径被传送出去，提高了通信的可靠性。
  无线通信还有一个困扰所有用户的问题，这就是数据安全性。ZigBee提供了三级安全模式，包括无安全设定、使用接入控制清单(ACL)防止非法获取数据以及采用高级加密标准(AES128)的对称密码，以灵活确定其安全属性。但Z-Wave产品由于协议类并不开放，所以安全性与zigbee相比可能更安全，他的封闭性就是一种比密码更安全的东西，因为密码你还可以去破解，但封闭的东西你完全不了解，所以你连破解的机会也没有。
5）ZigBee技术开放性与Z-wave稳定性
  在通信领域，技术开放性和互通性无疑是一个非常重要的衡量指标。ZigBee技术凭借与IEEE 802.15.4小组的成功合作，将极有可能在今后的发展和推广中占据有利地位。这样，在商用化的过程中，不同厂商生产的ZigBee产品可以依据同一个标准方便地实现互联互通，从而缩短产品的上市时间。
反观Z-Wave阵营在这方面，虽然Z-Wave也在积极加入国际标准化组织，并于2005年组建了Z-Wave联盟，到现在共有超过125家业界领先公司加入，包括Leviton、Wayne Dalton、Logitech、Cisco等公司。由于他的统一性，所以加入z-wave联盟的所有产品都能很好的兼容链接通信，并不想zigbee,虽然他开放，和安卓手机一样，各个商家都有自己特色的产品，所以他的开放也造成了一种兼容性及稳定性问题存在。
6.）ZigBee和Z-Wave各具应用优势
ZigBee和Z-Wave的目标应用一致。其中ZigBee的通用性远超Z-Wave，几乎可以配置并实现任何短距离无线功能，应用规范也可以大大缩短普通应用的开发时间。另一方面，ZigBee的协议更复杂，开发时间也更长。Z-Wave采用更简单的协议，开发更快也更简单。
Z-Wave芯片只能通过Sigma Designs这一唯一来源获取。Sigma Designs只卖给OEM、ODM和其它主要客户。在Home Depot和Lowes这样的商店里，可以买到500多种家庭控制产品，但很多并没有说明使用了Z-Wave。
ZigBee芯片厂商包括Ember、飞思卡尔、Microchip和德州仪器。完善且立即可用的ZigBee模块也可以通过多个来源获得，包括Atmel、CEL、Digi、Jennic、Lemos和RFM。
在0dBm的特定功率下，Z-Wave的范围比ZigBee更大，这是因为Z-Wave运行在更低的频率下。这也意味着Z-Wave在某些应用中连接也更稳定。
ZigBee使用应用广泛的2.4GHz ISM频段，因此必须与Wi-Fi、蓝牙和其它无线标准共享频段，会产生干扰。大多数ZigBee设备都有有助于缓解干扰的共存功能，但潜在的2.4GHz干扰比Z-Wave所处的908.42MHz通道更大。
3. 面向家庭自动化市场的芯片解决方案比较
1）Z-Wave单芯片无线解决方案面向家庭自动化
      ZW0201是芯片开发商Zensys公司在继首款Z-Wave芯片ZW0102后推出的第二款产品。这是一个面向家庭自动化市场的单芯片无线解决方案，由一个集成的RF收发器，一个8051微控制器，Z-Wave SW应用编程接口(API)以及用于用户应用SW的闪存组成。此外，ZW0201还包含一个8/12位模数转换器(ADC)、多个通用I/O引脚、一个上电重置电路/欠压检测器、一个三端控制器、一个串行外设接口(SPI)、一个中断控制器，以及用于接入外围设备的UART。
这款芯片采用32引脚QFN封装，封装尺寸仅为5×5×0.9mm，因此易于集成到对尺寸有严格要求的产品中。ZW0201特别针对电池供电产品而优化，适合低功率和低电压应用，可以在较低的成本下满足更高性能要求。在传输时电流损耗为23mA，在接收模式下为21mA，而在睡眠模式下为2.5uA。Zensys公司下一步的目标是推出可用于门禁和安防设施的加密产品。
2）ZigBee打造高集成度解决方案
已被德州仪器收购的Chipcon公司，拥有高集成度的ZigBee解决方案CC2430。CC2430在单个芯片上整合了ZigBee射频前端、内存和微控制器，封装尺寸为7mm×7mm。它采用1个8位MCU(8051)，具有128KB可编程闪存和8KB的RAM，还包含模拟数字转换器(ADC)、几个定时器、AES128协处理器、看门狗定时器、32kHz晶振的休眠模式定时器、上电复位电路、掉电检测电路，以及21个可编程I/O引脚。CC2430芯片采用0.18微米CMOS工艺生产，工作时的电流损耗为27mA；在接收和发射模式下，电流损耗分别低于27mA或25mA。其休眠模式和转换到主动模式的超短时间的特性，特别适合那些要求电池寿命非常长的应用。
该ZigBee SoC解决方案面向家庭和楼宇自动化、供暖、通风和空调系统、自动抄表、医疗设施、家庭娱乐和其它终端市场，它有助于制造商开发出紧凑、高性能和可靠的无线网络产品，并缩短上市时间以及将生产和测试成本降到最低。但相对z-wave来说，他的成本控制还需要努力。

一片落叶 · 发表于 2010-7-7 08:32:05

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一片落叶 · 发表于 2010-7-7 08:32:21

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fidelio · 发表于 2010-7-7 16:02:34

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