主頁 / Zigbee 與 Z-Wave 有何分別? Zigbee 與 Z-Wave 有何分別? Zigbee 與 Z-Wave 是智能家居常用的兩種無線通訊標準,兩者都採用網狀網絡(mesh network),讓燈具、感應器、門鎖等裝置互相轉發訊號,解決單一裝置距離不足的問題。兩者原理相似,但在頻率、裝置數量與生態上各有不同。本文說明它們的分別,以及香港環境下應如何選擇。
兩種標準的背景 Zigbee 與 Z-Wave 都是為物聯網與智能家居而設的低功耗無線通訊標準,讓裝置以低電量長時間運作,並透過網狀網絡延伸覆蓋。兩者都採用低資料速率、低功耗的設計,適合傳送開關狀態、溫度讀數與感應器訊號等小型資料,而非高流量的影片或大型檔案。
比較項目 Zigbee Z-Wave
主導組織 CSA(Connectivity Standards Alliance,前身 Zigbee Alliance) Z-Wave Alliance
頻率 2.4 GHz(部分地區另有 868/915 MHz) 低於 1 GHz(各國不同,歐洲常用 868 MHz)
網絡形態 網狀網絡 網狀網絡
每個網絡裝置數量上限 理論上較大(單一網絡可容納大量裝置) 每網絡最多 232 個節點(較早期版本)
資料速率 250 kbit/s(2.4 GHz) 一般約 100 kbit/s 或以下(隨版本而異)
主要應用 燈光、感應器、智能家居、工業感測 燈光、門鎖、恆溫器、智能家居
Zigbee 源於家庭自動化與低功耗感測的需求,規格由 CSA(原名 Zigbee Alliance)維護;Z-Wave 由丹麥公司 Zensys 開發,其後由 Z-Wave Alliance 推動標準化,並採用低於 1 GHz 的頻段,與 Wi-Fi 所用的 2.4 GHz 錯開。
頻率與干擾 兩者最顯著的分別在頻率。Zigbee 主要使用 2.4 GHz 頻段,與 Wi-Fi、藍牙相同。2.4 GHz 是全球通用的 ISM 頻段,優點是裝置可在世界各地使用,缺點是頻譜擁擠:辦公室、住宅的 Wi-Fi 路由器、微波爐與藍牙裝置都在同一頻段運作,Zigbee 訊號可能受到干擾。
Z-Wave 使用低於 1 GHz 的頻段,不同國家使用的頻率不同,例如歐洲常見 868 MHz。低頻訊號的波長較長,穿牆能力一般較好,同頻干擾亦較少,因為這個頻段不像 2.4 GHz 那樣被 Wi-Fi 等裝置佔用。但 Z-Wave 裝置須對應當地頻率版本,不同地區的裝置未必互通,這是採購時要留意的重點。
Zigbee 的干擾問題 香港住宅與寫字樓的 Wi-Fi 十分密集,2.4 GHz 頻道擁擠是常態。Zigbee 裝置眾多時,與 Wi-Fi 互相搶佔頻道的情況並不罕見;設計時可選用 Zigbee 的非重疊頻道,並盡量與 Wi-Fi 存取點錯開,減低相互影響。
Z-Wave 的頻段差異 Z-Wave 依各國法規使用不同頻段,水貨或外地購買的 Z-Wave 裝置可能無法在香港使用或與本地裝置配對。採購時應確認裝置支援的頻段與本地產品一致,避免買了無法使用的設備。
值得一提的是,2.4 GHz 雖然干擾較多,但 Zigbee 裝置不受地區限制,全球版本通用;Z-Wave 則須按地區選購。兩者各有取捨,實際選擇應以裝置生態與用途為先,頻率因素屬次要。
需要協助? 智能家居無線方案要按單位面積、牆壁結構與裝置數量選擇通訊標準與網關,由工程人員檢視環境與供電位置,可避免訊號斷開或干擾問題。說明住宅或辦公室類型即可。 WhatsApp →
網狀網絡與覆蓋範圍 網狀網絡是兩種標準的核心設計:每個裝置不單接收指令,亦可作為中繼,把訊號轉發給其他裝置。因此網絡中即使某兩個裝置距離較遠,只要中間有其他裝置,訊號便可逐級傳遞,覆蓋範圍隨裝置數量增加而擴大。
網狀網絡的運作 以 Zigbee 為例,網絡中的路由節點負責轉發訊息,終端裝置只負責自身功能。裝置越多,網絡的備援路徑越多,單一節點故障時訊息可改經其他路徑,這是網狀網絡比星形網絡可靠的原因。
網關與邊界路由 智能家居網狀網絡一般由一個網關(gateway)或協調器作為入口,連接到 Wi-Fi 或互聯網,讓手機應用程式與雲端服務控制裝置。網關是網絡的核心,它的位置、供電與穩定性會影響整個網絡的表現。
Z-Wave 的每個網絡有節點數量上限,較早期版本為 232 個,大型住宅或多單位場合要留意這個限制;Zigbee 在單一網絡的裝置容量理論上較大。不過對一般香港住宅(數十個智能裝置)而言,兩者容量都足夠,節點上限主要在大型項目才需要考慮。
生態系統與裝置選擇 選擇標準的另一個關鍵因素是生態系統:支援該標準的裝置種類、品牌與價錢。Zigbee 的裝置種類十分廣泛,由燈泡、插座、感應器到門鎖都有;Z-Wave 同樣覆蓋照明、門鎖、恆溫器與感應器,兩者在主流智能家居用途上重疊度很高。
應用 Zigbee Z-Wave
智能燈泡與燈光 廣泛 廣泛
智能插座與開關 廣泛 廣泛
門窗感應器 廣泛 廣泛
智能門鎖 有 有
恆溫器與環境感應 有 有
兼容性方面,Zigbee 有「Zigbee 3.0」統一了早期 Zigbee Home Automation、Zigbee Light Link 等不同配置檔,大幅改善裝置間互通;Z-Wave 則由 Z-Wave Plus 演進至 Z-Wave Long Range,並推出 Z-Wave Alliance 認證,確保裝置符合互通標準。採購時應確認裝置是否標示對應的認證標誌,未經認證的裝置可能無法與其他品牌產品互通。
值得留意的是,近年推出的 Matter 標準可把 Zigbee、Z-Wave、Thread、Wi-Fi 與藍牙的裝置統一在一個生態下,由 Matter 控制器管理。Matter 不能令所有舊裝置互通,但新裝置的互通性會逐步改善。選擇系統時,可考慮選用支援 Matter 的網關與裝置,為日後擴充留空間。
香港環境的實際選擇 香港住宅單位普遍面積較細、牆壁多為混凝土,Wi-Fi 覆蓋本身已常有死角,智能家居無線標準的選擇須配合實際環境。
細單位與混凝土牆 香港單位間隔多、牆壁厚,單一裝置的直接通訊距離有限。Zigbee 與 Z-Wave 的網狀網絡讓感應器與燈具互相中繼,正好彌補直線距離的不足。但網狀網絡依賴中間裝置,若某區域裝置稀疏,訊號仍會斷開,設計時應讓每個角落都有「下一跳」裝置。
Wi-Fi 密集的寫字樓 寫字樓與分間單位(劏房)的 Wi-Fi 網絡密集,2.4 GHz 干擾明顯。若智能裝置眾多,Z-Wave 的低頻優勢較易體現;但 Z-Wave 裝置須按香港/歐洲頻段採購,水貨問題要留意。Zigbee 則須小心選擇頻道並與 Wi-Fi 錯開。
村屋與大型住宅 村屋多為三層高、樓底較高,智能裝置分散在不同樓層,網狀網絡靠跨層中繼,訊號衰減較大。可考慮在每層設置中繼節點或網關,或採用混合方案(Wi-Fi + 網狀網絡)分工。
另一個香港實際考慮是安裝成本與電力:無線智能裝置多數須長期插電或換電池,網關須長期供電並放置在穩定位置。安裝前應規劃網關位置與供電,並預留後備方案,避免網關故障時全屋智能裝置失去控制。住宅智能家居在香港屬新興應用,工程安裝宜找熟悉本地電力與網絡環境的供應商,先做小範圍試行再擴展。