我们的 Z-Wave SoC 和模块选型指南以比较方式对 Wi-Fi 产品组合进行了快速概述，帮助您为下一个项目选择理想的 SoC 或模块。
本 Z-Wave 选型指南探讨了 Z-Wave 无线通信标准及其在智能家居技术中的关键作用。它深入研究了 Z-Wave 的关键功能，包括使用 1 GHz 以下频段来减少干扰、网状网络功能，并强调了不同制造商的设备之间的互操作性。本文还深入介绍了 Silicon Labs 的 Z-Wave 解决方案，涵盖了控制器和终端设备的硬件和软件组件。探索 Z-Wave 网状网络和 Z-Wave 长距离 (LR) 技术之间的区别，包括它们各自在不同智能家居应用中的优势。我们来了解下 Z-Wave 强大的安全功能，包括 S2 框架和 Silicon Labs 的 Secure Vault™ 技术。
Z-Wave 是什么？
Z-Wave 是专为智能家居应用设计的主流无线通信标准。它使各种智能家居设备（如照明灯、门锁、安防系统、温控和窗帘）能够无缝通信并协同工作。这种互操作性助力构建统一、易用的智能家居生态系统。
Z-Wave 技术采用 1 GHz 以下频段，相比其他家庭自动化标准常用的 2.4 GHz 和 5 GHz 频段，拥塞程度更低。这显著降低了受到干扰的几率，提升了 Z-Wave 网络的可靠性和稳健性。它通过消息确认和网状网络实现了安全可靠的双向通信，确保指令按预期执行。
Z-Wave 如何工作？
到目前为止，Z-Wave 是家庭自动化领域使用最广泛的无线协议。Z-Wave 使用简单、可靠的低功耗无线电波，可轻松穿过墙壁、楼层和橱柜，而不会干扰您家中的其他无线设备。您几乎可以将 Z-Wave 添加到任何电子设备，甚至是那些通常不被认为是“智能”的设备，如电器、窗帘、恒温器和照明灯。
Z-Wave 为集成商和系统设计者提供了各种商机以及产品和培训，使这些商机能为服务提供商和客户双方带来丰厚回报。如今，集成商可以轻松交付满足客户需求的各种热门应用，包括远程家居和企业管理、节能、独居老人连接解决方案、房地产以及物业控制等。所有这些都不需要进行新布线，并自带品牌间无缝协作的可互操作标准。
Z-Wave 长距离是一种不断发展的无线技术，它开创了一个互联的新时代，通过利用现有的调制技术来扩大 Z-Wave 世代的覆盖范围，该调制技术可以扩大通信范围（通过 DSSS OQPSK），同时满足监管要求。Z-Wave LR 优势显著，专为物联网网络提供更广无线覆盖、更强可扩展性、更优电池续航和强大的安全性。它旨在扩展 Z-Wave 网络的范围，同时保持能效，这是通常依赖电池供电的智能家居设备的关键要求。此外，支持 Z-Wave LR 的 Z-Wave 800 系列还针对低功耗进一步优化，使设备能够在钮扣电池上运行长达 10 年。
主要功能
1 GHz 以下频率：Z-Wave 使用 1 GHz 以下频段，避开了更拥塞的 2.4 GHz 和 5 GHz 频段。这种选择可最大限度地减少家庭内外其他无线设备的干扰，为家庭自动化设备提供更可靠的通信信道。
安全可靠的通信： Z-Wave 通过消息确认和网状网络确保安全可靠的双向通信。通过 Z-Wave 网络发送的每条消息都会被确认，确保发送方知道消息已被接收。如果消息未被确认，网络可以自动重试发送消息，从而提高可靠性。
网状网络： 在 Z-Wave 网状网络中，设备（节点）可以直接相互通信，也可以通过其他设备中继消息，以到达不在直连范围内的节点。这增加了网络的覆盖范围和可靠性，因为消息可以通过多条路径到达目的地。
Z-Wave (LR)： 支持星型网络拓扑。在星型网络中，所有节点（设备）都直接连接到中央集线器或网关。这与网状网络不同，网状网络中的节点可以连接到多个其他节点，而不仅仅是一个中央集线器。但是，虽然单个 Z-Wave LR 设备在星型网络中运行，但它们仍可以是更大范围 Z-Wave 网状网络的一部分。
入网与出网：Z-Wave 协议支持设备添加（入网）与移除（出网）。这允许在添加、移动或移除设备时，灵活地配置和重新配置智能家居设置。
互操作性：Z-Wave 的核心特点之一是高度重视互操作性。Z-Wave 设备需要经过认证流程，以确保它们能够与其他 Z-Wave 设备无缝协作，即使是来自不同制造商的设备。这是通过应用层互操作性实现的，这意味着所有设备都使用相同的“语言”或相同的指令和协议。
Silicon Labs Z-Wave 解决方案
Silicon Labs Z-Wave 解决方案是一个端到端解决方案，提供控制器和终端设备的软件和硬件构建模块，以用于创建完整的智能家居物联网系统。Z-Wave 软件可提供 Z-Wave 规范所要求的基础功能，您无需过多了解协议专业知识，专注于您的应用即可。
Z-Wave 旨在满足未来智能家居、酒店和 MDU 的需求，随着智能家居领域的发展，需要满足长传感距离和低功耗功能的传感器和电池供电设备的需求会不断增长。我们的 1 GHz 以下 Z-Wave 解决方案提供优异的安全性和 Smart Start 配置，电池寿命长达 10 年，全面覆盖住宅和庭院，具有客户产品级互操作性和向后兼容性。
智能家居
多住户单元
酒店
广泛的生态系统
数百家 Z-Wave 联盟成员
1 GHz 以下
穿墙性能强、传输距离远、抗干扰性好
全面互操作
数千款认证产品，100% 互操作
网状与星型
网络覆盖广且稳健
易于安装
SmartStart 无误安装
安全无忧
S2 安全框架 Secure Vault™
低功耗
纽扣电池续航可达 10 年
Z-Wave 终端设备软件
Silicon Labs 的 Z-Wave 终端设备软件使安全传感器、门锁、照明开关/灯泡等终端设备能够通过经预先认证的 Z-Wave 应用受益，所有这些 Z-Wave 应用均已根据 Z-Wave 联盟的最新 Z-Wave 认证程序进行了认证。Z-Wave 应用程序框架也可用于其他自定义设备应用程序。
整套的 Z-Wave 认证硬件和软件构建模块可为终端设备制造商和控制器/网关公司提供系统解决方案，以构建基于 Z-Wave 的智能家居产品，并使之因加入 Z-Wave 生态系统而获益。
Z-Wave 控制器软件
Silicon Labs 的 Z-Wave 控制器软件包管所有连接和协议事项，您专注于您的应用软件和云连接即可，从而加快产品上市速度。包含 Unify SDK 的 Z-Wave 控制器解决方案提供简易且安全的入网、网络维护、电池设备邮箱等功能，确保您的控制器产品符合 Z-Wave 联盟规范的功能要求。此控制器解决方案已根据 Z-Wave 联盟的最新 Z-Wave 认证程序进行了预认证，并通过 GitHub 以源代码形式分发。经预认证的 Z/IP 网关方案目前仍可提供，并以源代码形式分发，但该方案已进入维护模式。
为何选择 Silicon Labs 开发 Z-Wave 方案
Silicon Labs 的 Z-Wave 无线解决方案是端到端解决方案，可提供适用于家居安全和智能家居设备（包括门锁、恒温器、窗帘、开关和传感器）的控制器及终端设备的软件和硬件构建模块。Z-Wave 软件可提供 Z-Wave 规范所要求的基础功能，您无需过多了解协议专业知识，专注于您的应用即可。
ZG28 是一款理想的双频 1 GHz 以下 + 2.4 GHz SoC。这款低功耗、高性能 SoC 具有 1024 kB 闪存和 256 kB RAM，GPIO 高达 49，可支持高级 Z-Wave 应用。
- 适用于智能家居、酒店、多住户单元 (MDU) 和智慧城市
- 更高级别的物联网安全性
- Secure Vault™
- 双频/蓝牙低功耗
- Z-Wave、Amazon Sidewalk、Wi-SUN 及专有协议
ZGM230S 基于 EFR32ZG23 SoC，封装尺寸为 6.5 x 6.5 毫米，可提供强大的 RF 性能，并具备长距离功能、业内一流安全功能和低电流功耗。
- 适用于智能家居、安防、照明和楼宇自动化
- 更高级别的物联网安全性
- Secure Vault™ 高
ZG23 是一款经过优化的低功耗、高性能、1 GHz 以下 SoC，可为 Z-Wave 网状网络和 Z-Wave 长距离网络提供高达 512 kB 的闪存和 64 kB 的 RAM。
- 适用于智能家居、酒店、多住户单元 (MDU) 和智慧城市
- 更高级别的物联网安全性
- Secure Vault™
- Z-Wave、Amazon Sidewalk、Wi-SUN 及专有协议
比较 Z-Wave 网状网络与 Z-Wave LR（星型）
| Z-Wave Mesh | Z-Wave Long Range (LR) | |
|---|---|---|
| 物理层调制方式 | FSK/GFSK | DSSS OQPSK |
| 物理层速率 | 9.6/40/100 kbps | 100 kbps |
| 美国地区物理层频率 | 908.42/916 MHz | 912/920 MHz |
| 物理层最大输出功率* | *1 dBm (FCC), +14 dBm (ETSI) | 规范支持最高 +30 dBm (FCC) |
| 物理层输出功率控制 | 否 | 是 |
| MAC LBT | 是 | 与 Z-Wave 相同 |
| MAC 随机退避 | 是 | 与 Z-Wave 相同 |
| MAC 帧 | 单播、多播、广播、波束 (1000ms) | 单播、多播、广播、波束（100ms 分片） |
| MAC 地址空间 | 32 位家庭 ID，8 位节点 ID | 32 位家庭 ID，12 位节点 ID |
| 网络层 | 网状 | 星型 |
| 路由 | 支持 | 不支持 |
| 入网 | NWI 及入网控制器支持 | 仅支持直接入网 |
| SmartStart | 二维码 | 与 Z-Wave 相同 |
| 安全 | S0、S2 非认证、S2 认证、S2 访问控制 | S2 认证、S2 访问控制 |
| 应用程序框架 | 支持 | 与 Z-Wave 相同 |
| 应用示例 | 支持 | 与 Z-Wave 相同 |
| IMA | 支持 | 与 Z-Wave 相同 |
Z-Wave 网状与星型网络拓扑
网状网络拓扑
100 kbps
数据速率
+0/14 dBm 发射功率
400 米
传输距离（4 跳）
覆盖智能家居及庭院边缘
200+ 节点
可扩展
8 位地址空间
星型网络拓扑
100 kbps
数据速率
最高 +30 dBm 发射功率
⁓1.5 英里
传输距离
无需中继器即可覆盖全屋、庭院及更远区域
4000 个节点
高度可扩展
12 位地址空间
Silicon Labs 的产品组合为何非常适合 Z-Wave 开发
我们为智能家居物联网设备制造商提供全套 Z-Wave 协议，包括 Z-Wave 500、Z-Wave 700、Z-Wave LR 和最新的 Z-Wave 800。
硬件
- SoC 和 SiP 模块
- 支持全 Z-Wave 频率
- 网状和长距离
- 支持 Z-Wave 及专有协议
协议栈
- 基于开放规范
- 完整解决方案：从物理层到应用层
- 控制器参考设计
- 集成 Secure Vault™
开发工具
- 数据包嗅探与分析工具
- 能耗分析器
- 网络控制器
- 安装与维护工具
认证
- 确保互操作性和向后兼容性
- Z-Wave LR 认证是 Z-Wave Plus V2 的一部分
- 所有产品均需强制认证
Silicon Labs Z-Wave 比较
| 产品 | 范围 | 数据速率 | 频段 | 网络拓扑结构 |
|---|---|---|---|---|
| Z-Wave | 100 m | 100 kbps | 915/868 MHz | 网状网络 |
| Z-Wave LR | >1000 m | 100 kbps | 912 MHz | STAR |
Z-Wave 产品组合比较
| Z-Wave 800 SoC | Z-Wave 800 SiP | Z-Wave 800 SoC | |
|---|---|---|---|
| 系列 | EFR32ZG23 | ZGM230S | EFR32ZG28 |
| 产品重点 | Z-Wave 终端设备，控制器 | Z-Wave 终端设备，控制器 | Z-Wave 终端设备，控制器 |
| 目标应用 | 终端设备，控制器 | 终端设备，控制器 | Z-Wave 终端设备，控制器 |
| 频率 | 868/915 MHz (Z-Wave) 110 – 970 MHz（专有协议） |
868/908–920 MHz | 868/915 MHz (Z-Wave) 110 – 970 MHz（专有协议） 2.4 GHz（蓝牙 LE） |
| 核心 | ARM® Cortex®-M33，搭载 TrustZone® 高达 78 MHz |
ARM® Cortex®-M33，搭载 TrustZone® 高达 39 MHz |
ARM® Cortex®-M33，搭载 TrustZone® 高达 78 MHz |
| AI/ML 硬件加速器 | 否 | 否 | 是 |
| 最大闪存/RAM | 最高 512 kB/64 kB | 512 kB / 64 kB | 1024/256 kB |
| 安全级别 | Z-Wave S2 Secure Vault™ – Mid Secure Vault™ – High |
Z-Wave S2 Secure Vault™ – Mid Secure Vault™ – High |
Z-Wave S2 Secure Vault™ – Mid Secure Vault™ – High |
| 最大 TX 功率 | +20 dBm | +14 dBm | +20 dBm |
| 天线 | RF 引脚 | RF 引脚 | RF 引脚 |
开发套件
套件和板
ZGM230-DK2603A
- BRD2603A - ZGM230s +14 dBm 开发套件板
- ANT SS900 - 868-915 MHz 天线
- 传感器
- 温度和湿度传感器
- 环境光传感器
- LESENSE 金属探测器 LC 传感器
- 压力传感器
- 霍尔效应传感器
- 9 轴惯性传感器
收音机板
SLWRB4206A
- BRD4206A EFR32ZG14 Z-Wave LR 无线电板
- EFR32 无线 Gecko 无线 SoC，带 256 kB 闪存、32 kB RAM。(EFR32ZG14P231F256GM32)
- SMA 天线连接器 (863-925 MHz)
- 可选 PCB 天线
SLWRB4207A
- • BRD4207A ZGM130S Z-Wave LR 无线电板
- ZGM130S 无线 Gecko SiP 模块，带 512 kB 闪存、64 kB RAM。集成射频匹配网络、晶体和去耦电容器 (ZGM130S037HGN2)
- SMA 天线连接器 (863-925 MHz)
- 可选 PCB 天线
xG28-RB4400C
- 1 x BRD4400C EFR32xG28 2.4 GHz BLE + 14 dBm 无线电板
- 需要 WSTK 主板（单独出售）
- 基于 EFR32ZG28B312F1024IM68 2.4 GHz 无线 SoC
- ＋14 dBm，1024 kB 闪存，256 kB RAM，QFN68
- SMA 天线连接器 (868-915 MHz)
- 倒 F PCB 天线，UFL 连接器 (2.4 GHz)
- 8 Mbit 低功耗串行闪存，可空中下载 (OTA) 升级
xG23-RB4204D
- 1 x BRD4204D EFR32xG23 868-915 MHz +14 dBm 无线电板
- EFR32ZG23 无线 Gecko 无线 SoC，带 512 kB 闪存和 64 kB RAM (EFR32ZG23B010F512IM48)
- 双频段集成无线电收发器
- 14 dBm 输出功率
- Inverted-F PCB 天线 (2.4 GHz)
- SMA 天线连接器 (868-915 MHz)
- 8 Mbit 低功耗串行闪存，可空中下载 (OTA) 升级
xG28-RB4401C
- 1 x BRD4401C EFR32xG28 2.4 GHz BLE + 20 dBm 无线电板
- 需要 WSTK 主板（单独出售）
- 基于 EFR32ZG28B322F1024IM68 2.4 GHz 无线 SoC
- ＋20 dBm，1024 kB 闪存，256 kB RAM，QFN68
- SMA 天线连接器 (868-915 MHz)
- 倒 F PCB 天线，UFL 连接器 (2.4 GHz)
- 8 Mbit 低功耗串行闪存，可空中下载 (OTA) 升级
xG23-RB4210A
- 1 x BRD4204D EFR32xG23 868-915 MHz +20 dBm 无线电板
- EFR32ZG23 无线 Gecko 无线 SoC，带 512 kB 闪存和 64 kB RAM (EFR32ZG23B020F512IM48)
- 双频段集成无线电收发器
- 20 dBm 输出功率
- Inverted-F PCB 天线 (2.4 GHz)
- SMA 天线连接器 (868-915 MHz)
- 8 Mbit 低功耗串行闪存，可空中下载 (OTA) 升级
ZGM230-RB4205B
- BRD4205B ZGM230S Z-Wave 无线电板
- ZGM230S Z-Wave SiP 模块，带 512 kB 闪存、64 kB RAM。集成射频匹配网络、晶体和去耦电容器 (ZGM230SB27HGN2)
- SMA 天线连接器 (863-925 MHz)
- 可选 PCB 天线
入门套件
SLWSTK6050C
- 2x BRD4002A 无线 Pro 套件主板
- 2x BRD4207A Z-Wave 700 – ZGM130S 长距离无线电板
- 1x BRD2603A ZGM230 +14 dBm 开发套件板
- 2x BRD8029A 按钮和 LED 扩展板
- 1x UZB-S (ACC-UZB3-S) UZB-S USB 设备网络嗅探器
- 3x 868-915 MHz 天线
- 使用 Z-Wave 700 SiP 模块无线电板开始您的开发
- Z-Wave 应用程序框架和预先认证的常见终端设备应用程序代码
- 扩展头允许轻松扩展并与 Z-Wave 应用程序框架直接集成
- 使用 Z-Wave ZGM230-DK2603A 开始您的网关开发
- 预先构建的 Z/IP* 和 Z-Ware 二进制文件可实现在您首选的 API 级别轻松进行网关开发
- 支持 Z-Wave LR
- 实验室评估、软件开发和应用示例的自动检测
- Z-Wave 应用程序框架
- 经认证的应用程序代码
- Z-Wave 嗅探器
- Z-Wave PC 控制器
- 能耗分析器
Pro 套件
xG28-PK6024A
- 1 块 BRD4002A 无线入门套件主板
- 1 个 xG28-RB4400C +14 dBM 868/915 MHz 无线电板
- 亚 GHz 天线
- 1 根扁平电缆
- 1 个 2xAA 电池座
- Wi-SUN
- Amazon Sidewalk
- Z-Wave
- 无线 M-Bus
- CONNECT
- 专有产品
- 蓝牙低功耗
- 基于 EFR32FG28 QFN68 无线 SoC 的 +14 dBm 无线电板
- SMA 连接器
- 高级能耗监控器
- 数据包追踪接口
- 虚拟 COM 端口
- SEGGER J-Link 板载调试器
- 外部设备调试
- 以太网和 USB 连接
- 低功耗 128 x 128 像素
- 存储型 LCD/TFT
- 用户 LED/按钮
- 20 引脚 2.54 mm EXP 接头
- 适用于无线 SoC I/O 的外接垫
- CR2032 钮扣电池支持
xG28-PK6025A
- 1 块 BRD4002A 无线入门套件主板
- 1 个 xG28-RB440xB 915 MHz + dBm 无线电板
- 亚 GHz 天线
- 1 根扁平电缆
- 1 个 2xAA 电池座
- Wi-SUN
- Amazon Sidewalk
- Z-Wave
- 无线 M-Bus
- CONNECT
- 专有产品
- 蓝牙低功耗
- 基于 EFR32FG28 QFN68 无线 SoC 的 +20 dBm 无线电板
- SMA 连接器
- 高级能耗监控器
- 数据包追踪接口
- 虚拟 COM 端口
- SEGGER J-Link 板载调试器
- 外部设备调试
- 以太网和 USB 连接
- 低功耗 128 x 128 像素内存 LCDTFT
- 用户 LED / 按钮
- 20 引脚 2.54 mm EXP 接头
- 适用于无线 SoC I/O 的外接垫
- CR2032 钮扣电池支持
ZWAVE-PK800B
- 2x BRD4002A 无线 Pro 套件主板
- 1x BRD4204D EFR32ZG23 868-915 MHz 14 dBm 无线电板
- 1x BRD4205B ZGM230S Z-Wave SiP 模块无线电板
- 1x BRD2603A ZGM230 +14 dBm 开发套件板
- 2x BRD8029A 按钮和 LED
扩展板 - 3x 868-915MHz 天线
- 高级能耗监控器
- 数据包追踪接口
- 虚拟 COM 端口
- SEGGER J-Link 板载调试器
- 外部设备调试
- 以太网和 USB 连接
- Silicon Labs Si7021 相对湿度和温度传感器
- 低功耗 128 x 128 像素内存 LCDTFT
- 用户 LED / 按钮
- 20 引脚 2.54 mm EXP 接头
- 用于 I/O 模块的外接垫
- CR2032 钮扣电池支持
Z-Wave 安全
- S2 框架是 Z-Wave 协议安全体系
的一部分 - Secure Vault 是 Silicon Labs 的
附加安全功能
- 带外入网
- 椭圆曲线 Diffie-Hellman
密钥交换 - 高强度 AES 128 加密
- 唯一/随机数传输
- 隔离式访问控制等级
- 安全多播组
防护措施涵盖
- 黑客攻击与中间人
攻击 - 恶意节点入网
- 密钥破解
- 嗅探、重放及延迟攻击
互操作性
- 经 Z-Wave 联盟认证的设备
可与多家供应商的设备
无缝协作
向后兼容
- Z-Wave 800 系列设备可向后兼容
Z-Wave
700 和 500 系列设备
