EE World 與 Z-Wave 聯盟主席 Avi Rosenthal 討論了物聯網無線協議的進步及其使用地點。

Z-Wave 是工程師可以設計到物聯網設備中的眾多無線協議之一。Z-Wave 的工作頻率范圍為 865 MHz 至 921 MHz，具體取決于國家或地區，它同時使用網狀和星形拓撲，設備通過集線器進行通信。標準范圍為每跳 100 m，Z-Wave Long Range 可達 1.6 km。隨著信號強度的降低，數據速率可以達到 100 Mb/秒，速度會降低。

Z-Wave 協議主要用于家庭自動化，與其他協議競爭并與其他協議（包括 Wi-Fi、藍牙、ZigBee 和 LoRaWAN）配合使用。其三層協議棧由物理層、網絡層和應用層組成。Z-Wave 聯盟定義了協議棧和

EE：Avi，感謝您抽出寶貴時間與 EE World 聊天。請向 EE World 讀者概述 Z-Wave 和 Z-Wave 聯盟，以及它與物聯網設備中使用的其他無線協議的比較。

羅森塔爾： 在 Z-Wave，我們的目標是與為物聯網提出偉大創意的工程師進行交流。我們希望他們了解 Z-Wave 協議的強大功能并將其設計到他們的產品中。我們有一些公司來找我們說：“我構建了這個非常酷的新小部件，但我使用 Wi-Fi，它確實沒有兌現它的承諾，因為 Wi-Fi 有特定的優點和缺點，而我的產品無法利用它們。當我們描述 Z-Wave 的功能時，他們會問：“我該如何轉換？

我們有工程合作伙伴幫助工程師將他們的設計轉換為 Z-Wave，因為很多時候 Z-Wave 是正確的方法。不幸的是，在想法層面上，橡膠與道路的交匯點并沒有得到足夠的討論，因為當你開發一個互聯設備時，就是在為它制定標準的時候。依靠藍牙和 Wi-Fi 非常容易，因為每個人都帶著裝有它們的蜂窩設備四處走動。他們認為這就是要走的路。

還有很多其他標準：LoRa、Matter、ZigBee、Z-wave 等。有數十種射頻協議，根據您正在開發的產品，您的產品需要符合或使用其中一種協議。長期沒有使用這些射頻協議進行設計的人不一定接觸過其中一些協議。當他們發現這些協議存在時，他們已經花時間解決了問題。現在他們必須重新開始。我很高興有機會與工程師進行這些對話，研究想法的人，因為這才是 Z-Wave 的真正意義所在。

EE世界： 什么是 Z-Wave？如果我們擁有所有這些其他東西，為什么還需要 Z-Wave？它做了什么其他人沒有做的？

Z-Wave 協議棧涵蓋了從物理層到應用層。（圖片來源：Z-Wave聯盟）

羅森塔爾： 與其他射頻協議一樣，Z-Wave 以特定方式執行特定任務以滿足特定需求。例如，Wi-Fi 試圖為所有人提供一切。它是一根大而巨大的管道，射程合理，它是事實上的標準。如果您需要從 A 點到 B 點獲取信息，除非您需要電池，否則您將使用 Wi-Fi。如果你需要電池，那么你真的應該使用藍牙。如果您需要非常好的加密，并且想要長距離并且想要電池壽命，那么您就不能使用 Wi-Fi 或藍牙。所以現在你需要別的東西。我有解決方案：Z-Wave 和 Z-Wave Long Range。

Z-Wave 有兩種風格，經典和遠程。它們是完全加密的。它們完全兼容，因為每個產品都經過認證，確保每個 Z-Wave 產品都能與其類別中的所有其他 Z-Wave 產品交互。Z-Wave Long Range 在電池供電的設備上可以行駛一英里半。我不是在談論汽車電池。我說的是硬幣大小的小鋰電池。Z-Wave Classic 是一個巨大的網狀網絡。它有中繼器。它的性能就像一個大型基礎設施。這些協議為希望以開放標準開發連接設備的公司提供了巨大的機會，但使他們能夠與整個產品生態系統互作的遠程、完全加密、電池供電和電源供電設備。很難找到像 Z-Wave 這樣具有如此廣泛和深度的對比協議。

EE世界：在芯片、模塊和 IP 支持方面有哪些可用？生態系統是什么樣的？

羅森塔爾： 這是一個開放平臺。您唯一需要做的就是加入 Z-Wave 聯盟。加入聯盟后，您幾乎可以訪問所有內容，一直到源代碼。你可以做你自己的事情。現在有一些芯片供應商正在他們的 FPGA 上加載我們的軟件。

Semtech 正在將 Z-Wave 協議棧移植到其 LoRa 芯片上。他們希望使用 Z-wave 作為其無線電芯片的命令和控制軟件。TI 已經研究過它。我們有多家供應商，例如 Si-Labs 和 Trident IoT，他們生產標準 Z-Wave 設備：芯片、模塊、控制器平臺、軟件開發工具和測試設備。設計和開發所需的一切都可以通過聯盟或我們的芯片供應商之一獲得。

EE世界： 聯盟是否有有限且免費的注冊，足以讓您看看那里有什么？

羅森塔爾： 有一個 GitHub，幾乎任何人都可以使用。你不能做的是許可軟件。你不能看源頭;您必須簽署文件以保護知識產權。一旦你進去了，你就進去了。如果您有 .edu 電子郵件，我們每年 100 美元的學術會員資格。

EE世界：公司如何獲得 Z-Wave 認證？

羅森塔爾： Z-Wave 世界的認證意味著互作性。如果你想和其他人一起在沙盒中玩，你必須留在主干道上并認證你的產品。但是，沒有要求這樣做。我們確實有公司決定不使用 Z-Wave 徽標。他們不稱其為 Z-Wave，但他們利用 Z-Wave 協議、Z-Wave 堆棧和源代碼，因為我們會定期進行修改和安全更新。他們得到了所有這些，但他們只是沒有給它打上 Z-Wave 的標簽。我希望每個人都能為他們的產品打上 Z-Wave 的烙印嗎？是的，但我們成為 SDO（標準制定組織）的一部分是，世界上將有人接受它并使用它。

EE世界： 就認證測試和測試軟件而言，您有哪些措施？你舉辦插電節嗎？

羅森塔爾： 我們稱之為不插電的音樂節，因為當然，我們是一種無線技術。

安全面板在智能家居中使用 Z-Wave。（圖片來源：Z-Wave聯盟）

我們有用于測試的軟件工具。我們擁有自我診斷工具和開發環境，因此您可以在自己的環境中運行自己的測試工具，并在前往我們的三個認證實驗室之一之前調整所有內容。我們在歐洲、美洲和亞洲設有實驗室，負責對文書工作進行官方蓋章和官方測試。

絕大多數公司使用自己的工具，因為這些工具是免費提供的。因此，他們使用內部工具，這樣他們就知道自己會通過，這樣當他們到達認證機構時，一勞永逸。嗯，嗯，對吧？他們經歷這個過程，你知道，如果有一點異常，他們就會修復它，然后他們就失去了認證。因此，認證通常需要四到六周的時間。這相當快。他們非常有效地運行實驗室，所以他們可以轉動和燃燒，對吧？所以我們不想要，我們不想要聯盟。我們不想成為發展的障礙，對吧？我們不想成為創新的阻礙。因此，我們讓人們盡可能輕松地完成測試過程，以便他們做到，因為如果你讓它變得太困難。他們只會忽略它，他們不會這樣做。B，我們希望它非常高效。

EE世界： 認證和互作性之間存在差異。您可以通過每項認證測試，但仍然擁有與其他人的產品不對話的產品。你們如何處理互作性測試？

羅森塔爾： 我們舉辦一周名為“不插電節”，但是，是的，我們舉辦插電節，每個大陸每年至少舉辦一次。美國峰會，10月底，第一天是不插電節。通常，我們會收到幾百家公司推出他們的產品。

Z-Wave 聯盟將于 2025 年 10 月舉辦“拔掉插頭節”

我們還在建立一個互作性實驗室。我們的一位董事會成員提出利用他們的空間，因為他們做了很多 Z-Wave 工作，因此我們將在費城以外的實驗室全年提供互作性。就在我們說話的時候，它正在建設中。一年前，我們被一家制造商所有，然后我們成為標準制定組織 （SDO）。當然，制造商不再想托管這個，因為現在聯盟是一個 SDO。我們現在有足夠的成員來支持組建另一個互作性實驗室，并且那里將有每種類型設備的示例。

我們還在 GitHub 上，那里有論壇供人們討論他們如何實施軟件，這樣當他們通過認證時，他們不僅按照聯盟希望的方式實施，而且遵循最佳實踐。這些最佳實踐來自成員，它們可能是提示和技巧，但它們位于 GitHub 上，而不僅僅是由聯盟決定

EE世界： 有許多公司制造的射頻模塊包括多個射頻芯片組和微控制器。工程師是否將 Z-Wave 與其他協議（例如 Wi-Fi 和藍牙）一起設計到他們的產品中？

羅森塔爾： 所有對這些網絡起主作用的設備通常都是我們所說的無線電盒。他們有 Wi-Fi、藍牙、ZigBee 和 Z-Wave，原因是用戶。我們希望為他們提供盡可能多的選擇，讓他們購買同類最佳產品來解決他們想要解決的問題。在模塊層面，我們看到硅供應商推出了一些非常令人興奮的東西，因為現在他們開始在單個模塊上橋接各種協議和各種無線電芯片。使他們能夠做到這一點的是當今可用的軟件定義天線。

Ignion 虛擬天線覆蓋多個頻段。（圖片來源：Ignion）

看看 Ignion 等公司;他們有一個非常酷的虛擬天線。你把它放在背板上，你可以在一個背板上完成 2.4 GHz、900 MHz、5.8 GHz 和蜂窩網絡。例如，Trident IoT 正在與 Ignion 合作開發多協議模塊。這將產生 Z-Wave 藍牙模塊、Z-Wave Wi Fi 模塊或 ZigBee 藍牙模塊。現在在 ZigBee 世界中，它變得容易一些。有 2.4 GHz 藍牙和 Wi-Fi，因此每個人都使用 2.4 GHz。這使得構建模塊變得容易，但不會使管理信道沖突變得更加困難，因為每個人都使用相同的頻率。Z-Wave 的美妙之處在于我們在較低的 900 MHz 范圍內處于一個受保護的頻段。在美國和世界其他地方，我們處于各種其他受保護的頻率，例如 868 MHz 和 941 MHz，具體取決于位置。在美國，它基本上運行在 908 MHz 到 920 MHz 之間。

EE世界： 這些低頻提供了長距離。

羅森塔爾： 這就是我們獲得卓越范圍的地方。然后我們使用一些頻率調制來擴展該范圍以啟用全帶寬。因此，我們的一些協議會走得更遠，但不是在全帶寬下。我們保證在給定范圍內，您將獲得無線電堆棧中的全部帶寬可用性。

EE世界： 該帶寬是多少，您可以從該帶寬中獲得多少數據速率？

羅森塔爾：每秒 100 兆比特，

EE世界： 連續還是突發？

羅森塔爾： 連續但爆發。Z-Wave 不是為視頻或流媒體而設計的。

EE世界： 您提到了物聯網設備。Z-Wave 用于哪些行業？

Rosenthal：我們所做的絕大多數工作是住宅指揮和控制，但現在有了 Z-Wave 遠程，我們正在突破企業和園區應用，例如智慧城市和智能社區，因為我們可以做更遠的范圍。我們現在可以將網絡橋接在一起，這樣我們就可以擁有兩個經典網絡。您可以擁有一座充滿經典網絡的建筑，它是網狀的，非常堅固。我們可以使用 Z-Wave 遠程鏈接它們。現在，您可以在校園周圍建立集群。我們正在進入企業。他們在農業中使用我們進行土壤測試和監測等工作。長距離電池供電設備不需要像其他一些傳感器那樣多的電力。

我們開始在工業應用、限位開關和其他通常使用 ZigBee 的應用中看到 Z-Wave，但它的 2.4 GHz 頻率給一些工業應用帶來了問題，因為它們到處都有 Wi-Fi 和藍牙。我們能夠進來提供幫助。

我們還推出了我們的電池列表技術。這應該在 2025 年底到來。我們將能夠通過一個小型設備進行全棧 Z-Wave，該設備根據運動產生壓電電，無需電池。我們正在與一家領先的公司合作來做到這一點。WePower 開發了一種非常小的磁中磁，可以在非常小的封裝中非常有效地發電，因此我們可以做限位開關之類的事情，而這些開關今天必須接線。即使限位開關使用 ZigBee，它們也必須接線供電。這真的很難。Z-Wave 將啟用無需電池的限位開關。您實際上將擁有一盒限位開關，只需將它們放置在工廠周圍需要的任何地方即可。

EE世界： 動議從何而來？

羅森塔爾： 運動可能來自許多不同的地方，例如車內輪胎壓力監測系統 （TPMS） 的車輪振動。輪子旋轉和彈跳，產生運動。運動可能來自門把手的投擲。當您轉動門把手時，90 度的運動足以產生發送、接收和確認 Z-Wave 信號的電力。你可以從位于地面上的水傳感器獲得足夠的運動，一小塊紙帶放在那里，它可以在那里放置 10 年。當水流過時，它會降解膠帶，并使彈簧爆裂。彈簧大約有 5 毫米，它會產生足夠的磁脈沖來產生能量，將信號發送到集線器并通知某人我們的漏水。您永遠不必記住更換該設備的電池 10 年。

然后是電燈開關。你按下一個電燈開關。我相信你已經看到了你推動它的概念。但人們不喜歡一個概念的是，你必須把它推對？你真的必須依靠它，第一和第二，它是一種專有的射頻技術。你必須使用他們的技術。現在，當然，我將高度談論 Z-Wave，因為我們將利用這種電池列表技術進行 Z-Wave。但事實證明，這種電池列表技術將產生足夠的能量來進行藍牙、ZigBee、某些 LoRa 應用以及 Z-Wave。我喜歡這樣一個事實，即當我們首先實現堆棧時，它會執行 Z-Wave，但這一切都在電池列表中，都在您創建的小脈沖中，以產生高效的火花，使這些射頻技術能夠以全功率進行通信。