Z-Wave联盟（Z-Wave Alliance）在2020年9月发布了新的Z-Wave远程协议（Z-Wave Long Range, Z-Wave LR）规范。经过短短三个月后，Z-Wave联盟就宣布新的Z-Wave LR规范已准备就绪，可用于第三方芯片认证的发展计划，并且与最初的规格相比，其更进一步地扩展了覆盖范围和节点功能。本文将重点介绍Z-Wave LR的主要技术优势，并探讨最新规范与既有Z-Wave标准之间的区别。
Z-Wave LR到底是什么？
Z-Wave LR旨在提供扩展的无线范围并支持强大的网络架构，其设计将Z-Wave连接性扩展到家庭之外的应用，从而加速Z-Wave在其他垂直市场，如轻型商用，酒店和多住宅单元（MDU）中的采用。Z-Wave LR基于Z-Wave额外的100kbps DSSS-OQPSK调制技术，该调制被视为第四个信道，允许网关将LR节点添加到现有Z-Wave信道扫描中。目前，Z-Wave LR仅适用于美国市场，但是联盟的技术工作组正在评估和测试以确保合规性，并能够在将来支持欧洲和亚太地区。
Z-Wave LR由新组成的Z-Wave联盟技术和认证工作组开发并管理，旨在扩展Z-Wave连接应用版图，同时仍坚持Z-Wave技术的核心价值，例如兼容性和互操作性。新规范带来了许多关键技术优势，可以概括为：扩大覆盖范围，增加可扩展性，优化电池寿命和互操作性。以下将逐一说明：
扩大覆盖范围
Z-Wave LR最令人兴奋的好处也许是传输范围的巨大增长。该规范支持+30dBm的最大输出功率，可用于增强范围功能并支持未来几英里的传输距离。Silicon Labs（亦称芯科科技）的700系列平台是目前行业第一批实现Z-Wave LR协议的解决方案之一，仅利用+14dBm的输出功率就已经实现了1英里（1.6KM）的直接视线传输距离。在Z-Wave LR协议问世之前，这样的长距离应用需要在网络内安装多个信号中继器，以实现超出家庭边界的传输距离。Z-Wave LR消除了对这些中继器的需求，为网络释放了新的潜力，并使注册部署在网络边缘的智能家居和IoT设备比以往更加容易连接。
增加可扩展性
随着传输范围的显着增加，Z-Wave LR还提升了在单个智能家庭网络中多达4000个节点的可扩展性。与既有的Z-Wave（232个节点）相比，这表示网络节点可用性提高了将近20倍。更大的网络支持可以在单个网络上添加潜在的数千个Z-Wave设备。
优化电池寿命和互操作性
Z-Wave LR通过利用动态功率控制，可为搭载单颗钮扣电池的设备提供长达10年的电池寿命。这项新功能使Z-Wave LR设备能够在每次传输时自动调整和优化无线电输出功率。动态电源控制对于支持面向未来的Z-Wave设备安装至关重要，因为延长电池寿命的传感器最引人注目的用例之一是能够将其部署在难以到达的地方，例如阁楼，地下室或墙内，以支持不断发展的应用，例如情境感知（Context Aware）和结合人工智能的物联网技术。
Z-Wave和Z-Wave LR也被设计为在同一网络上共存，LR网络节点保留给新的或现有的Z-Wave网状网络设备，以保持向前兼容性，并维持经认证的Z-Wave设备之间的互操作性。
Z-Wave与Z-Wave LR的其他差异
尽管Z-Wave LR的关键技术优势非常明显，但是两个规格之间存在许多技术上的差异，这些差异同样值得注意。最引人注目的是Z-Wave LR使用星形网络拓扑结构，而不是当今Z-Wave网络中使用的传统网状拓扑结构。
星形网络与网状网络
Z-Wave LR设备在星形网络拓扑上运行，该拓扑在中心点具有网关/集线器，然后建立与设备的直接连接。Z-Wave LR将其覆盖范围中的寻址空间增加到12位，从而使Z-Wave LR网络可以支持多达4000个节点。它们在星形网络和网状网络之间的主要区别在于网关/集线器到设备的直接连接，其中网状网络传统上允许信号从一个节点跳到另一个节点，直到达到预期的目的地。
虽然网络拓扑不同，但是Z-Wave能够支持网状网络和星形网络。Z-Wave LR和传统Z-Wave节点可以共存于同一网络中，从而可以实现Z-Wave设备和Z-Wave LR设备的多种组合。要释放Z-Wave LR的全部潜力，网关/集线器和已安装的Z-Wave设备都必须具有Z-Wave LR功能，以便同时支持网状网络和星形网络。
Z-Wave与Z-Wave LR技术对比表说明两个规范之间的技术差异：
| Technical Features & Capabilities | Z-Wave | Z-Wave LR |
| Transmission range | 100 meters per hop | Specification capable of supporting up to several miles. First implementation from Silicon Labs features proven transmission range of 1 mile (1.6KM) at +14dBm direct line-of-sight |
| Network | Mesh | STAR |
| Nodes Supported | 232 | Up to 4000 |
| Routing | Supported | Not supported |
| Inclusion | Routed Network Wide Inclusion and Inclusion controller support | Direct range inclusion only |
| Security | S0, S2 non-Auth, S2 auth, S2 Access | S2 auth, S2 Access |
| PHY Modulation | FSK/GFSK | DSSS OQPSK |
| PHY Speed | 9.6/40/100kbps | 100 kbps |
| PHY Frequency (United States only) | 908.42/916MHz | 912/920MHz |
| PHY Max Output Power | -1 dBm | Up to +30dBm |
| Dynamic PHY output power control | No | Yes |
| MAC Frames | Single, multi, broadcast, beams (1000ms) | Single, multi, broadcast, beams (100ms fragmented) |
| Mac address space | 32 bit Home Id 8 bit Node Id | 32 bit Home Id 12 bit Node Id |
| SmartStart | Via QR Code | Via QR Code (same as Z-Wave) |
| Z-Wave Device Types (DT), Role Types (RT), Command Classes (CC) included in spec | Included in spec and can reuse each of these with minimal changes when introducing products supporting Z-Wave LR | Same as Z-Wave |
自2020年9月宣布引入最新规范以来，Z-Wave联盟的技术工作组一直在努力测试和部署Z-Wave LR网络。在Z-Wave联盟的新组织框架下，Z-Wave LR技术在未来非常有前景，并且Silicon Labs已率先在其Z-Wave 700平台证实Z-Wave LR规范的可用性。有关Z-WaveLR的更多信息，请访问Z-Wave联盟官网：https://www.z-wavealliance.org。
探索Silicon Labs的Z-Wave 700平台相关产品信息和技术文档：https://cn.silabs.com/wireless/z-wave
原文链接：https://z-wavealliance.org/what-is-z-wave-long-range-and-how-does-it-differ-from-z-wave/
本文转载自：Z-Wave Alliance
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