Z-Wave和Zigbee是两种广泛应用于智能家居领域的无线通信协议，它们在多个方面存在显著差异。
一、 Z-Wave和Zigbee差异对比
1. 频率和传输速率：
Z-Wave使用的是908.42 MHz的频段，而Zigbee则使用2.4 GHz或915 MHz的频段。由于频率不同，Zigbee通常具有更高的数据传输速率，但这也意味着其功耗相对较高。
在传输速率上，Zigbee大约比Z-Wave快6倍。
2. 网络拓扑和节点容量：
Z-Wave采用网状网络结构，能够支持最多232个节点。这种结构使得Z-Wave在信号穿透能力上表现更好，适合于覆盖范围较大的家庭环境。
Zigbee可以支持多达65.000个节点，适用于需要连接大量设备的场景。
3. 功耗和适用场景：
Z-Wave由于其低速率特性，在功耗上优于Zigbee，适合于需要长时间运行且对电池寿命要求较高的设备。
Zigbee则适用于需要快速数据传输的场景，如频繁的数据交换和控制应用。
4. 兼容性和安全性：
Z-Wave是一个专有协议，由Silicon Labs维护，确保了设备间的高度兼容性。每个Z-Wave设备都必须通过严格的认证，以保证其与其他Z-Wave设备的互操作性。
Zigbee是一个开放标准，由连接标准联盟(Connectivity Standards Alliance)维护，允许更多的设备制造商参与并实现互操作性。然而，这也可能导致不同厂商生产的Zigbee设备之间无法通信的问题。
5. 成本和易用性：
Zigbee的成本通常低于Z-Wave，且其开源特性使得开发和配置相对简单。
Z-Wave的成本较高，但其配置过程更为简单，适合没有技术背景的用户。
6. 应用场景：
Z-Wave广泛应用于家庭自动化领域，如照明控制、门窗传感器、智能锁等。
Zigbee则更多地应用于需要远程控制和自动化管理的场景，如医疗设备、游戏模块和简单的远程控制系统。
总结来说，Z-Wave和Zigbee各有优劣。选择哪种协议取决于具体的应用需求：如果需要高传输速率和大量设备连接，Zigbee可能是更好的选择;而如果更注重低功耗和设备间的高度兼容性，则Z-Wave可能更适合。
二、 Z-Wave和Zigbee在最新版本中有哪些更新和改进?
Z-Wave和Zigbee在最新版本中都有显著的更新和改进，具体如下：
1. Z-Wave
协议更新：
Z-Wave 协议已更新至 7.18.x 版本，支持通过空中升级(OTA)升级 Secure Element 固件。
新版本引入了基于组件的底层平台架构，改变了 Z-Wave 应用程序的结构和构建方法。
新功能和改进：
在7.18.1 GA版本中，NVM3文件系统被缩减至8kB，以释放空间用于应用代码，并且仅适用于基于800基带的无线电板。
支持长距离和3通道分段传输，并支持两种唤醒间隔。
Z-Wave Plus V2应用程序框架也进行了更新，包括改进、已修复的问题和已知问题。该框架现在支持在构建安全引擎时排除一些强制性命令类，并且所有直接的硬件依赖项均已从应用程序和ZAF中删除。
认证应用：
更新了多个认证应用，如门锁钥匙垫、LED灯泡和电源线等，包括新功能、改进、已修复的问题、当前版本中已知的问题、已弃用的功能和移除的功能。
2. Zigbee
Zigbee PRO 2023：
Zigbee Working Group发布了最新的Zigbee PRO 2023版本，扩展了安全设计架构，增加了安全增强功能，简化了用户体验，并支持超出2.4 GHz频段的其他频段，包括在欧洲和北美的次吉赫兹频率。
新增了Zigbee Direct功能，简化了使用蓝牙低功耗进行设备上线和控制的过程。
实现了Smart Energy 1.4a的1.0状态，用于英国智能能源的推广;Green Power 1.1.2简化了Zigbee超低功耗Green Power特性的测试;BDB 3.0.1为Zigbee PRO 2023特性在设备层面的集成奠定了基础。
市场趋势：
Zigbee技术市场健康且持续增长，预计这一趋势将在2024年加速，随着新规范和新功能集的发布。
Z-Wave和Zigbee在最新版本中都进行了多项更新和改进，以提升安全性、互操作性和用户体验。
三、 Z-Wave和Zigbee在实际智能家居应用中的性能差异?
在评估Z-Wave和Zigbee在实际智能家居应用中的性能差异时，可以从多个方面进行分析，包括覆盖范围、节点数量、功耗、兼容性、传输速率以及安全性等。
1. 覆盖范围：
Zigbee的室内覆盖范围可达100米，室外则可达到1500米。相比之下，Z-Wave的覆盖范围较短，通常在30米左右。然而，有证据表明Z-Wave的信号覆盖范围可以达到869.0米，这可能取决于具体的设备和环境条件。
2. 节点数量：
Zigbee网络最多可支持65535个节点，而Z-Wave网络最多可包含232个节点。尽管有些证据提到Z-Wave支持高达1000个节点，但大多数情况下，Z-Wave的节点数量仍然较少。
3. 功耗：
Zigbee和Z-Wave都具有低功耗的特点，但Zigbee在软件和硬件实现上更小，功耗更低。此外，Zigbee协议的扩频技术和抗干扰能力使其在节能方面表现更为出色。
4. 兼容性：
Zigbee基于开放通信协议，具有更高的灵活性和兼容性。Z-Wave虽然在品牌间兼容性上更胜一筹，但其专有协议使得连接功能较为复杂。Zigbee联盟致力于标准的成熟和与大多数设备的兼容性。
5. 传输速率：
Zigbee的传输速率为250KHz/秒，而Z-Wave的传输速率则在9.6KHz/秒、42KHz/秒和100KHz/秒之间。因此，Zigbee在数据传输速率上更具优势。
6. 安全性：
Zigbee协议提供了数据加密功能，安全性较强。相比之下，Z-Wave的安全性较差，这可能会影响其在某些应用场景中的适用性。
7. 应用场景：
Zigbee因其长距离传输和高节点数量，在全屋智能领域具有较大的普适性，能满足产品长期使用和节能需求。Z-Wave则更适合住宅环境，避免了与2.4GHz频段的Wi-Fi、蓝牙和其他系统的干扰，适合特定场景。
Zigbee在覆盖范围、节点数量、传输速率和兼容性方面表现更为出色，适合需要大规模网络和高数据传输速率的应用场景。
四、 Z-Wave和Zigbee的安全性比较
Z-Wave和Zigbee是两种常用的低功耗无线通信协议，广泛应用于物联网(IoT)设备中。尽管它们在低功耗和低成本方面具有显著优势，但也面临着不同的安全威胁。
1. 主要的安全威胁
Zigbee的安全威胁
- 窃听攻击：由于许多Zigbee网络不使用加密，攻击者可以轻松监听网络中的数据传输。
- 重放攻击：即使使用加密，攻击者仍可以通过捕获并重放未加密的帧信息(如Mac地址、节点地址和PAN ID)来识别Zigbee网络的存在，并进行攻击。
- 数据包伪造攻击：攻击者可以伪造数据包，导致敏感用户信息的泄露，例如用户名和密码。
- 中间人攻击：Zigbee的网络密钥滚动过程可能被攻击者利用，从而获取网络密钥。
Z-Wave的安全威胁
- 降级攻击：黑客可以将更高的S2安全标准降级为较低的S0安全标准，窃取加密密钥，使设备面临安全风险。
- 注入攻击：许多Z-Wave设备缺乏基本的加密或完整性保护，允许攻击者注入任意数据包内容或重放捕获的数据包，以操纵Z-Wave节点。
- 中间人攻击：S0网络密钥在初始设备网络加入期间可能被中间人攻击者获取。
- DoS攻击：由于S2安全需要支持特定的未加密命令，攻击者可以通过注入恶意数据包导致拒绝服务(DoS)攻击。
2. 防范措施
Zigbee的防范措施
- 加密通信：确保所有敏感数据的节点间通信都使用相应的链接密钥进行加密，以防止窃听攻击。
- 定期刷新网络密钥：通过广播新密钥并通知所有设备激活来实现前后保密性和防御重放攻击。
- 基于证书的设备认证：每个节点携带轻量级的椭圆曲线加密(ECC)证书，用于保护节点间的通信。
- 位置认证方法：使用“Touchlink”等基于位置的认证方法，尽管这种方法在大规模设备中不具可扩展性。
Z-Wave的防范措施
- 使用S2安全框架：S2是最新安全级别，使用AES-128-CCM加密和椭圆曲线Diffie-Hellman(ECDH)进行安全网络密钥派生，以缓解S0网络密钥的脆弱性。
- 强制加密通信：确保所有设备都支持S2加密通信，以增强机密性、身份验证和完整性。
- 固件更新：对于一些老旧设备，制造商应提供固件更新以增强安全性，避免使用一次性编程的芯片组。
- 离线密钥交换：采用离线密钥交换方法，防止窃听和中间人攻击。
五、 Z-Wave和Zigbee的市场份额和增长预测
Z-Wave和Zigbee在智能家居市场中的市场份额和增长预测如下：
1. Zigbee：
全球市场：Zigbee技术在全球范围内得到了广泛应用，尤其是在物联网连接中。截至2018年底，全球70亿物联网连接中有近80%为无线局域网连接。Zigbee芯片市场快速发展，截至2018年8月，全球Zigbee芯片出货量达5亿个。
中国市场：中国Zigbee芯片市场规模从2015年的0.3亿美元增长至2019年的1.6亿美元，年复合增长率达52.0%。预测至2024年，中国Zigbee芯片市场规模将达3.2亿美元，2019-2024年复合增长率将达14.9%。
未来趋势：Zigbee技术的应用推广步伐虽然较为滞后，但随着技术标准化程度的提升，其应用规模将进一步扩大。智能家居是Zigbee技术的主要应用场景，同时在工业控制、交通运输、环境监测等方面亦具有高适用性。
2. Z-Wave：
全球市场：Z-Wave设备覆盖了70%的智能家居市场。全球ZigBee家庭自动化市场在过去几年中显著增长，并预计到2027年将以13%的复合年增长率继续增长。
中国市场：虽然没有具体的中国市场份额数据，但可以推测Z-Wave在中国智能家居市场中也占有重要地位。智能家居通信技术的发展趋势是安装简单、组网方便和调试迅速，而Z-Wave正是这些特点的代表之一。
Zigbee和Z-Wave在全球和中国市场中均表现出强劲的增长势头。Zigbee在中国市场的增长尤为显著，预计未来几年将继续保持较高的增长率。
六、 小型项目或家庭使用Z-Wave和Zigbee的成本效益分析
针对小型项目或家庭使用，Z-Wave和Zigbee的成本效益分析如下：
1. Z-Wave的成本效益分析
Z-Wave是一种低成本、易于安装和关联设备的无线通信技术，非常适合家庭自动化应用。其设计目标是提供比X10更可靠但成本更低的解决方案，优化了电池供电节点的功耗，大部分时间处于“关机”模式，仅在短暂间隔时唤醒以执行接收和传输功能。
Z-Wave的覆盖范围通常超过大多数个人区域技术，网格可以覆盖从五米到数百米的区域，且环境中的节点分布和数量也应考虑。此外，Z-Wave的频段范围有别于蓝牙、路由器WiFi等无线设备的频道，基本不会受到干扰，更适合家庭使用。
Z-Wave协议涵盖物理层(RF链路)、链接和路由层(MAC、传输和路由层)，并提供API供应用开发者使用。这种设计使得Z-Wave在低功耗和低成本方面具有显著优势。Z-Wave技术将是最低功耗和最低成本的技术，有力地推动着低速率无线个人区域网的发展。
尽管Z-Wave具有许多优点，但它存在一些兼容性问题，例如不同制造商使用不同的通信协议，导致不兼容性。这可能会影响系统的扩展性和互操作性。
2. Zigbee的成本效益分析
Zigbee是一种低成本、低数据速率和低功耗的无线个人局域网标准，旨在满足对小型区域内网络有低成本、低数据速率和低功耗需求的应用。Zigbee的目标成本非常低(1-5美元)，使其成为理想的选择。
Zigbee采用蜂窝状网格拓扑结构，旨在用于各种应用，从电池供电的小型设备到工业设备。Zigbee网络可以采用星型、树状和网状三种拓扑结构，以实现大规模网络中的高效数据交换。这种灵活的拓扑结构使其在家庭自动化中非常适用。
Zigbee允许最多65.000个设备连接到同一网络，理论上可以支持大规模的家庭自动化系统。然而，在实际应用中，建议保持在30到50个设备的范围内以确保系统的稳定性和可靠性。
Zigbee在智能家居、医疗监控、HVAC控制等领域得到了广泛应用，并且其市场快速增长，主要应用包括舒适性和安全意识两大类。Zigbee技术因其卓越的通信能力，在多种自动化系统中得到广泛应用。
总体来看，Z-Wave和Zigbee各有其优势和劣势。Z-Wave以其低成本、简单性和高可靠性著称，非常适合需要高稳定性和低功耗的家庭自动化项目。
