Matter技术和Z-Wave技术的通盘比较与设计考量

时间： 2024-07-25 来源：SILICON LABS（芯科科技）微信公众号

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智能家居设备正变得越来越流行和多样化，但也面临着互操作性的挑战。设备使用不同的协议相互通信，并与集线器或控制器通信，这可能导致兼容性问题、安全风险和性能的影响。为了应对这一挑战，SILICON LABS（亦称“芯科科技”）广泛支持智能家居行业中较具潜力的两种现有标准：Matter 和Z-Wave，并制作本篇博文帮助开发人员了解这两项标准的特性、它们之间有何不同、它们对智能家居用户和开发人员的意义，以及对应的解决方案和设计考量。

什么是Matter？

Matter协议旨在为智能家居设备创建统一和安全的连接标准。它由曾被称为Zigbee联盟的连接标准联盟（Connected Standard Alliance）所提出，其中包括亚马逊、苹果、谷歌和三星等主要生态系统，惠而浦和LG等消费品牌公司，以及包含芯科科技在内的半导体公司等。Matter基于互联网协议（IP），这意味着它可以使用现有的Wi-Fi、以太网或Thread技术来连接设备。Matter还支持用于设备设置和调试的低功耗蓝牙（Bluetooth LE）技术。

Matter简单、可靠、安全。其提出一个通用的应用层，指定设备应该如何交互以及与云连接，而不受底层网络的限制。它还提供端到端加密、设备认证和轻松的板载过程。Matter与Alexa、Siri和Google Assistant等语音助手兼容，支持各种设备类型，如灯具、锁具、摄像头、恒温器等。

Z-Wave是什么？

Z-Wave是一种低功耗网状网络协议，可在800-900MHz 频带上运行。它由Z-Wave联盟开发，该联盟包括300多家生产Z-Wave认证设备的公司。Z-Wave广泛用于智能家居设备，尤其是安全、照明、气候控制和门禁控制。

Z-Wave可靠、可扩展、安全，可向后兼容。它使用网状网络拓扑，这意味着每个设备都可以充当中继器并扩展网络的范围，它还使用加密和设备身份验证来防止未经授权的访问和黑客攻击。Z-Wave网络可处理包括主控制器在内的最多232个设备（节点）。

Matter和Z-Wave有何不同？

Matter和Z-Wave都是智能家居连接的流行标准，但二者有一些关键差异。以下是区分二者的一些主要方面：

应用层：Matter是一种基于IP的应用层协议，可以使用Wi-Fi、以太网或Thread 等其他技术的底层。Z-Wave是涵盖物理层到应用层的完整协议，是一种使用1GHz以下ISM频段的非IP Mesh协议。
设备类型：Matter支持比Z-Wave 更广泛的设备类型，包括摄像机、扬声器、电视等。Z-Wave专注于需要低功耗和可靠通信的低带宽设备，例如安全系统、传感器、开关和锁具。
安全性：Matter提供端到端加密、设备认证和云集成，可增强智能家居设备的安全性和隐私性。Z-Wave还提供加密和设备身份验证，但不提供内置云服务。
兼容性：Matter兼容流行的语音助手和其他基于IP的设备，可以更轻松地与现有的智能家居生态系统集成。Z-Wave需要一个专用的网关或集线器，但有大量的可协同工作的兼容设备。

Z-Wave LR：全新一代长距离连接标准

随着智能家居市场的增长和发展，人们对更先进、更通用的解决方案的需求也在不断增加。因此，Z-Wave联盟宣布推出名为Z-Wave远程协议 (Z-Wave LR) 的新标准。

Z-Wave LR是现有Z-Wave协议的扩展，旨在解决当前技术的一些局限性和挑战。与标准Z-Wave相比，Z-Wave LR具有多种优点和优势，例如：

长距离：Z-Wave LR可支持高达标准 Z-Wave四倍的范围，相当于一公里的视线范围。这意味着Z-Wave LR设备可以覆盖更大的区域和更远的距离，例如室外空间、多层建筑或农村房屋。
更大的网络规模：与标准Z-Wave的4,000个节点限制相比，Z-Wave LR每个网络最多可支持232个节点。这意味着Z-Wave LR可以兼容更多的设备和传感器，从而实现更复杂和多样化的智能家居场景。
向后兼容性：Z-Wave LR可与现有的Z-Wave 集线器和设备配合使用，只要它们更新到最新的固件和软件即可。这意味着Z-Wave LR 可以利用现有的Z-Wave 生态系统和基础设施，而无需用户更换或放弃其当前设备。

Z-Wave LR并非旨在取代标准Z-Wave，而是作为其补充并扩展其功能。Z-Wave LR可用于需要更大范围或更大网络规模的设备，而标准Z-Wave仍可用于需要网状网络的设备。由于Z-Wave和Z-Wave LR 位于800-900 MHz频段，因此它们也可以与其他2.4 GHz协议共存，例如Matter和Wi-Fi，而不会造成干扰，即使Z-Wave LR具有高输出功率和长距离特性。

Z-Wave LR可以为智能家居用户和开发人员开辟新的可能和机会，他们可以从其增强的功能和性能中受益。探索Z-Wave LR解决方案：https://cn.silabs.com/wireless/z-wave/z-wave-long-range-overview

Matter和Z-Wave的应用有哪些？

Matter和Z-Wave具有不同的应用和用例，具体取决于智能家居用户和开发人员的需求和偏好。以下是一些使用示例：

Matter可用于创建无缝、安全的智能家居体验，来自不同品牌和平台的设备可以协同工作，并由语音或应用程序控制。Matter还可以实现新的功能，例如视频流、多房间音频和智能显示。

Z-Wave可用于创建可靠且可扩展的智能家居网络，设备可以相互通信，并与集线器进行通信，而不会产生干扰或延迟。Z-Wave还可以实现自动化和自定义，例如场景、计划和触发器。

虽然它们服务于类似的应用，但Matter专注于多生态系统支持，因为来自各关键生态系统的设备支持Matter，而Z-Wave专注于使用1 GHz 以下技术进行更长距离的可靠通信，以及Z-Wave生态系统内的互操作。

Z-Wave LR应用

Z-Wave LR可应用于各种智能家居场景和设备，例如：

室外和周边安全：Z-Wave LR可以实现传感器、门锁和照明的无线连接，无需中继器或扩展器。Z-Wave LR还可以覆盖较大的区域，如花园、车道或后院，并在恶劣的天气条件下提供更可靠的通信。
多住户单元和大型住宅：Z-Wave LR可以克服墙壁、地板和天花板造成的障碍和干扰，并为大型家庭或建筑的不同楼层和房间的智能家居设备提供无缝连接。Z-Wave LR还可以在单个网络中支持更多设备，最多4,000 个节点，允许用户在家中添加更多智能家居功能，并允许多住户物业经理在单个网络上管理建筑或建筑群。
电池供电和低功耗设备：Z-Wave LR通过使用更高效的调制方案和更低的占空比，降低功耗并延长传感器、恒温器或烟雾探测器等智能家居设备的电池寿命。Z-Wave LR还可以在这些设备中实现更频繁、更及时地更新，从而提高其响应能力和准确性。

Z-Wave LR 和Matter是两种具有不同目标和用例的不同技术。Z-Wave LR是一种低功耗、长距离无线协议，专为与中央集线器或网关通信的智能家居设备而设计。Matter是一种跨平台、可互操作的标准，专为相互通信和与云通信的智能家居设备而设计。Z-Wave LR和Matter可以在智能家居生态系统中共存并相互补充，具体取决于用户的需求和偏好。

因此，不能说Z-Wave LR比Matter更好，反之亦然，因为它们具有不同的优势和局限性。Z-Wave LR可以为远离集线器或网关的电池供电和低功耗设备提供更可靠和安全的通信，例如室外和周边安全设备或多层和大型家庭。Matter可使支持多种协议和平台的设备更加灵活，提高其兼容性，如语音助手、智能扬声器或智能电视。这两种技术都可以增强智能家居设备的用户体验和功能，用户可以选择满足其特定需求的最佳选项。

Matter的关键目标是能够在消费者家中轻松添加智能设备，而无需解译产品兼容的平台。随着Matter进入智能家居，一个常见问题是：“使用其他技术的现有设备能否与Matter设备配合使用？虽然Matter原生支持Wi-Fi、以太网和 Thread，但其目标在于简化智能家居，包括那些已有设备使用Zigbee 或Z-Wave 等其他网络技术的智能家居。为了实现这一点，Matter桥接能够在使用其他协议（即其他语言）的设备和Matter 设备之间进行翻译，从而使之协同工作。桥接可以内置到各种硬件设备中，如集线器、电视、路由器或智能扬声器，为现有的非 Matter设备提供无缝的用户体验。探索Matter网络桥接解决方案：https://cn.silabs.com/wireless/matter/matter-bridge-for-non-matter-devices

结论

Matter和Z-Wave是智能家居连接的两个现有标准，有着不同的优势和挑战。Matter是基于IP的统一、安全的协议，可支持各种设备类型和语音助手。Z-Wave是一种可靠且可扩展的1 GHz 以下非IP协议，可支持需要低功耗和可靠通信的设备。这两个标准都有自己的应用和用例，可在智能家居行业共存并相互补充。作为智能家居用户和开发人员，了解这些标准之间的差异及其如何影响智能家居设备的未来非常重要。