為因應(yīng)節(jié)能、環(huán)保、安全、健康等趨勢，全球各地紛紛掀起綠建筑風(fēng)潮，透過智能化、采用資通訊技術(shù)，打造優(yōu)質(zhì)居家空間。在眾多有線/無線通信技術(shù)當(dāng)中，以無線感測技術(shù)實(shí)用性最高，最能滿足綠建筑的使用需求。而構(gòu)建無線感測網(wǎng)絡(luò)的技術(shù)又有許多種，如ZigBee、Z-Wave、INSTEON等，彼此之間競爭激烈，其中尤以ZigBee與Z-Wave較受矚目。兩種技術(shù)各有其優(yōu)缺點(diǎn)，ZigBee應(yīng)用范圍廣泛，Z-Wave則專注于家庭控制及數(shù)字家庭市場，兩者在家庭無線感測網(wǎng)絡(luò)市場上短兵相接。

　　信息與通訊技術(shù)高度發(fā)展，包括微電腦技術(shù)、數(shù)字通訊技術(shù)、自動(dòng)控制技術(shù)、傳感器組件微型化技術(shù)等，成為綠建筑智慧化的重點(diǎn)，可結(jié)合智慧建筑的有線/無線通信技術(shù)包括紅外線、藍(lán)牙、超寬帶、無線局域網(wǎng)絡(luò)、WiMAX、ZigBee、Z-Wave、INSTEON、X10、電力線通訊(Powerline Communication, PLC)等多種技術(shù)。相較有線通訊技術(shù)，無線通信技術(shù)更受到矚目，且以無線感測網(wǎng)絡(luò)(Wireless Sensor Network, WSN)最受青睞。

　　ZigBee應(yīng)用有那些?

　　目前無線感測網(wǎng)絡(luò)可采用的通訊協(xié)議包括ZigBee、Zensys 的Z-Wave 及SmartLabs 的INSTEON，比較上述技術(shù)，以ZigBee的技術(shù)可行性最高，其特性包括高數(shù)據(jù)傳輸速度、高可靠度、低功耗、低成本、支持多樣性的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)、低功率長距離、可加密提高數(shù)據(jù)安全性及使用頻段為免費(fèi)的2.4GHz/868MHz/915MHz等(但容易受電信系統(tǒng)干擾)。ZigBee是開放性標(biāo)準(zhǔn)，由ZigBee聯(lián)盟制訂無線通信協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)，推動(dòng)兼容性測試(Compliance Test)，可確保不同廠商間的產(chǎn)品可以互通。此外，ZigBee的應(yīng)用可擴(kuò)展至住宅、辦公大樓、產(chǎn)業(yè)環(huán)境等領(lǐng)域。無線感測網(wǎng)絡(luò)的傳感器節(jié)點(diǎn)包含一個(gè)微型處理器(通常是低功耗的微控制器)、無線通信芯片、各種傳感器、足夠的內(nèi)存和硬件能力等。ZigBee SWOT分析整理如下：

　　Zigbee優(yōu)勢(Strength)

　　IEEE標(biāo)準(zhǔn)化規(guī)范

　　用途廣

　　傳輸量高

　　可加密

　　節(jié)點(diǎn)多

　　Zigbee劣勢(Weakness)

　　成本較高

　　市場定位不明確

　　穿透性弱

　　功耗較Z-Wave高

　　Zigbee機(jī)會(Opportunities)

　　廠商開發(fā)有明確的規(guī)范依循

　　開發(fā)具有彈性

　　許多國際大廠皆為ZigBee聯(lián)盟會員

　　完整的產(chǎn)業(yè)鏈

　　技術(shù)開放

　　Zigbee的風(fēng)險(xiǎn)(Threats)

　　技術(shù)較為復(fù)雜、開發(fā)時(shí)間長

　　產(chǎn)品需進(jìn)行互通測試

　　家庭自動(dòng)化市占率低

　　Z-wave又是什么?

　　Z-wave是由丹麥公司Zensys所一手主導(dǎo)的無線組網(wǎng)規(guī)格(2008年Zensys被Sigma Designs所收購)，Z-wave聯(lián)盟(Z-wave Alliance)雖然沒有ZigBee聯(lián)盟強(qiáng)大，但是Z-wave聯(lián)盟的成員均是已經(jīng)在家庭自動(dòng)化領(lǐng)域有現(xiàn)行產(chǎn)品的廠商。尤其是國際大廠思科(Cisco)與英特爾(Intel)的加入，也強(qiáng)化Z-wave在家庭自動(dòng)化領(lǐng)域的地位。 Z-wave鎖定的技術(shù)平臺就是家庭自動(dòng)化，Z-wave的角色即為替代現(xiàn)行的X-10規(guī)格，目前已經(jīng)有X-10與Z-wave共生的網(wǎng)橋產(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(dòng)手做(DIY)的家庭自動(dòng)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(gè)Z-wave網(wǎng)絡(luò)可支持兩百三十二個(gè)節(jié)點(diǎn)。

　　尤其PC與遙控器的用戶接口才是用戶直覺產(chǎn)生用戶經(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)。

　　ZigBee VS Z-Wave的比較

　　ZigBee與Z-Wave皆強(qiáng)調(diào)在家庭與建筑物自動(dòng)化與監(jiān)控方面的應(yīng)用潛力，除了上述無線通信技術(shù)的不同外，此兩標(biāo)準(zhǔn)仍有許多其他的不同點(diǎn)。請參考下表:

　　ZigBee可使用16位短尋址或64位擴(kuò)充尋址，因此在單一無線傳感器網(wǎng)絡(luò)內(nèi)，ZigBee號稱可支持65,536個(gè)節(jié)點(diǎn)(終端感測組件單元數(shù))的聯(lián)網(wǎng)互通。Z-Wave則使用8位尋址，因此在單一無線傳感器網(wǎng)絡(luò)內(nèi)僅可支持232個(gè)感測組件的聯(lián)網(wǎng)。

　　在電力能消耗方面，ZigBee的目標(biāo)是在不換電池下，依應(yīng)用需求，可使用半年以上;而Z-Wave號稱在類似情況下可使用十年。這主要是因?yàn)閆-Wave 的數(shù)據(jù)傳輸率較低，通訊協(xié)議堆棧較簡易，編碼較簡單所致。ZigBee與Z-Wave皆可運(yùn)用于例如8051的8位微控制器(MCU)來完成其MAC與基頻協(xié)議所需的控制動(dòng)作。 并且因?yàn)閆igBee是以IEEE 802架構(gòu)做為通訊協(xié)議堆棧底層，因此比較能夠和其他IEEE 802標(biāo)準(zhǔn)(如IEEE802.11)相連通，在IP聯(lián)網(wǎng)方面也較容易。日后在IPv6建置完整后，使用者或管理人員可透過IP網(wǎng)絡(luò)，直接遙控ZigBee無線感測組件。

　　另外，ZigBee聯(lián)盟可采類似WiFi組織的方式運(yùn)轉(zhuǎn)，與IEEE802.15.4工作小組搭配，已做好認(rèn)證工作，使廠商間的ZigBee產(chǎn)品能良好互通，擴(kuò)大ZigBee的產(chǎn)品應(yīng)用范圍，這是Z-Wave短期內(nèi)不容易做到的。

　　雖然Z-Wave的通訊協(xié)議堆棧較簡單，且數(shù)據(jù)傳輸率較低，使得其耗電量較低，但也因此限制其應(yīng)用范圍。Z-Wave較適合應(yīng)用于低傳輸率、低責(zé)任周期(Duty Cycle)、低復(fù)雜度與低組件數(shù)的無線感測網(wǎng)絡(luò)。雖然目前ZigBee芯片價(jià)格大于Z-Wave，但Z-Wave現(xiàn)有能獲得的資料與技術(shù)協(xié)助多來自Zensys一家廠商，而ZigBee供貨商較Z-Wave多出數(shù)倍，在日后ZigBee更高階產(chǎn)品進(jìn)入成熟期后，芯片價(jià)格勢必可大幅度降價(jià)。

　　ZigBee與Z-Wave最大的區(qū)隔在于實(shí)際應(yīng)用面上，Z-Wave只專注于自動(dòng)化家庭控制系統(tǒng)上，ZigBee則在使用定位上較無受限，通訊架構(gòu)具有彈性且安全性高，在隱私方面能夠保障使用者不易受破解入侵。

　　通常ZigBee無線感測網(wǎng)絡(luò)實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)備有專屬的教材，透過Visual Basic 開發(fā)應(yīng)用程序，初學(xué)的用戶可以不用理會底層的相關(guān)協(xié)議，即可快速上手快開發(fā)相關(guān)的應(yīng)用，教材并整合五個(gè)情境應(yīng)用專題，可供實(shí)作如智能型無線窗簾遙控系統(tǒng)、情境燈光控制系統(tǒng)、太陽光能監(jiān)控系統(tǒng)、居家照護(hù)系統(tǒng)專題及數(shù)字家庭智能型無線門禁系統(tǒng)。

iOT物聯(lián)網(wǎng)與ZigBee實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)