关于Z-Wave长距离技术的全面解析
您可能已经遇到过关于Z-Wave Long Range (ZWLR) 设备发布的消息。实际上，目前出售的许多产品都支持新的ZWLR协议。但是，“长距离”在家居自动化的背景下到底意味着什么呢？它与传统的Z-Wave网状网络设置有何不同？最重要的是，它给日常用户带来了哪些优势？
下面，我们将解答这些问题，并进一步探讨Z-Wave Long Range的演进，深入了解其机制、功能以及它对家居自动化领域的变革性影响。如果您对智能家居技术的未来感兴趣，以及它如何提升您的生活体验和日常生活，那么您将在本文中找到许多有用的技巧和见解。
什么是Z-Wave Long Range？
简单来说，ZWLR允许在更远的距离内实现集线器与设备之间的直接连接，绕过了标准的Z-Wave重复设备网状网络。
到目前为止，Z-Wave的优势在于其网状网络。您拥有的非电池供电Z-Wave设备越多，您的网状网络就越强大，扩展范围也就越远。单个集线器上的单个标准Z-Wave网状网络可以支持网状网内的多达232个设备，最多可达4跳。基于平均Z-Wave电源供电设备，在标准网状网络上4跳的最大范围约为600英尺（或200米）。
相反，ZWLR设备采用独特的星形网络拓扑结构，即网关或集线器作为中心点，与各个设备建立直接连接。这种新设计提供了显著的优势，包括支持网络内最多4000个节点的能力。网关/集线器与设备之间的这些直接通信路径最大限度地减少了延迟并提高了性能，特别是在无线通信活动水平较高的环境中。
ZWLR星形网络与标准Z-Wave网状网络之间的主要区别在于，星形拓扑结构允许集线器/网关与设备之间在更远的距离内实现直接连接，而网状网络则传统上允许信号从一个节点跳到另一个节点，直到达到预定目的地。在网状网络中，终端设备的数量可以增强连接性并增强信号。然而，网状网络的缺点是，当信号需要通过3个或4个重复设备才能到达终端设备时，命令执行可能会产生一些延迟。
下面的图表展示了标准Z-Wave网状网络与ZWLR星形拓扑结构一起工作的情况。请注意，黄色ZWLR设备仅通过实线连接到集线器，而蓝色表示的网状设备则通过虚线与集线器或通过重复的Z-Wave设备连接。
我可以同时使用网状网络和ZWLR吗？
您可以将ZWLR和网状设备连接到同一个集线器！通过这种混合设置，您的网状设备可以受益于重复设备的强大功能，并且还可以通过直接关联进行编程，以实现更快的设备间通信，即使在集线器关闭时也能工作。同时，您还可以在其他设置部分利用ZWLR星形拓扑结构的直接连接优势和范围。这确保了网络在最佳水平下运行，在各种情况和使用模式下提供一致的性能和可靠性。这让您能够体验两者的最佳之处：网状网络的弹性和编程选项以及直接通信路径的效率，从而带来无与伦比的家居自动化体验。
由于Z-Wave和ZWLR被设计为共存，因此ZWLR为新的或现有的Z-Wave网状网络设备保留了网络节点，以保持兼容性并确保网络上经认证的Z-Wave设备之间的互操作性。它是无线协议的理想选择，适用于需要长距离、高性能、低功耗和更高安全性的连接设备应用场景。当星形网络和网状网络协同工作时，ZWLR特别适用于覆盖大区域并具备中央控制和监控系统的场景。
请记住，为了添加启用Z-Wave Long Range的设备，您的Z-Wave集线器或家居自动化软件也需要支持Z-Wave Long Range。换句话说，任何Z-Wave Long Range终端设备都可以作为ZWLR设备或传统Z-Wave Plus设备配对到您的集线器上。但是，您需要启用ZWLR的集线器才能开始构建Z-Wave Long Range网络。虽然越来越多的系统正在添加此功能，但请先与您的平台提供商检查此功能。
这对我有什么帮助？
在智能家居技术不断发展的今天，最大的挑战之一是将连接扩展到无线协议传统覆盖范围之外的区域。对于拥有广阔物业或多处附属建筑的屋主来说，远程控制如大门、车库门和附属建筑门锁等设备常常是一个后勤难题。
传统上，这些远程位置距离主住宅较远，超出了标准Z-Wave网状网络大约600英尺的最大范围，对可靠连接和控制构成了挑战。然而，随着ZWLR（Z-Wave Long Range）的引入，远程控制和监控的可能性得到了极大的扩展。ZWLR不再受传统协议的限制，能够穿透墙壁并跨越广阔的距离，最远可达1.5英里，无缝连接相连建筑和独立建筑中的兼容系统和终端设备。
Z-Wave LR最令人兴奋的优势之一是传输范围的极大增加。该规范支持最大输出功率为30dBm（FCC规定允许的最大功率），这可以被用来增强范围能力并支持未来数英里的传输距离。
想象一下，您可以在舒适的客厅中毫不费力地打开车道尽头的门，或者根据自动触发器或时间表安全地锁定独立车库的门。借助ZWLR（Z-Wave Long Range），这些场景不仅可能实现，而且轻而易举。拥有大面积房产的屋主现在可以享受到控制分布在庄园各处的众多设备所带来的便利和安心，这些设备包括泳池小屋、工作室、马厩、鸡舍、客房等。
ZWLR设备在每次传输时都会自动调整和优化无线输出功率。这种动态功率控制对于支持未来兼容的Z-Wave设备安装至关重要，因为增加电池寿命的传感器最令人信服的应用场景之一是将它们部署在难以触及的地方，如阁楼、地下室或墙壁后面。
得益于星形拓扑结构和直接的集线器到设备通信，添加Z-Wave Long Range设备比传统网状网络更快。节点无需报告邻居，集线器也无需再为每个设备建立自定义路由。这种更简单的结构为我们所有人带来了无缝的配对体验！
让我们进入技术层面
ZWLR（Z-Wave Long Range）在Z-Wave协议中引入了额外的100kbps DSSS OQPSK调制。这种调制实际上作为第四个通道，允许网关在现有Z-Wave通道扫描的同时纳入LR节点。ZWLR网络将其寻址空间扩展到12位，这是它能够容纳多达4000个节点的关键因素。在单个集线器上从232个设备增加到4000个设备的寻址空间增加，得益于ZWLR中的几项关键增强：
12位节点ID
ZWLR为节点ID引入了64位寻址方案，与传统Z-Wave网络相比，有效地将寻址空间翻倍。这允许更多的唯一标识符，从而在单个网络中支持多达4000个设备。
高效的路由算法
ZWLR集成了针对远距离通信优化的高级路由算法。这些算法能够更有效地利用网络资源，并在不牺牲性能或可靠性的情况下促进网络中更多设备的管理。
增强的网络管理
ZWLR在网络管理协议中引入了改进，允许在连接大量设备的网络中实现更好的可扩展性和稳定性。这包括动态网络优化和负载均衡等功能，有助于确保即使设备数量增加，网络也能平稳运行。
增加的范围和覆盖范围
ZWLR的扩展范围功能使得能够部署更大范围、跨越更远距离的网络，从而容纳分布在广阔物业或多栋建筑中的更多设备。
在考虑Z-Wave的射频范围时，重要的是要注意常规Z-Wave和ZWLR所使用的不同功率水平。以下值反映了美国标准，因为不同地区的规定各不相同。
在美国，Z-Wave射频发射功率有三个级别：
- -1dBm – 常规Z-Wave GFSK调制 – 12mA
- +14dBm – ZWLR DSSS-OQPSK调制 – 41mA
- +20dBm – ZWLR DSSS-OQPSK调制 – 92mA
发射功率的显著增加是ZWLR射程超过常规Z-Wave一倍以上的主要原因。ZWLR中这种增强的功率能力得益于其扩频调制技术，该技术将能量分散在1MHz的载波上，与常规Z-Wave网状网络中使用的较窄带宽的频移键控（FSK）形成对比。虽然美国联邦通信委员会（FCC）允许最高+30dBm的发射功率，但这可能对电池供电的设备构成挑战，因为可能需要高达半安培的电流，这对标准电池来说要求相当高。
这引出了目前ZWLR有两个功率级别的原因：将射频发射功率与预期应用的典型电源相匹配。+14dBm通常用于电池供电的设备，即使41mA的电流也可能对低成本电池造成压力。另一方面，+20dBm更适合市电供电的设备，能够最大限度地发挥射程潜力。ZWLR采用动态射频功率，意味着对于靠近集线器的节点，仅使用足够的射频功率来与控制器可靠通信，从而延长电池寿命。这种动态功率算法已集成到Z-Wave协议中，完全消除了手动管理的需要。
无论是轻松控制以往难以触及的车库门，还是在舒适的客厅中打开大门，亦或是监控偏远建筑中的设备，ZWLR都为用户带来了前所未有的灵活性和安心感。ZWLR的激动人心的发展及其开辟的未来可能性清楚地表明，它已不仅仅局限于住宅领域。它正在改变智能家居技术的游戏规则，以我们从未见过的方式让生活变得更加轻松。在ZWLR的引领下，家庭自动化的未来前景广阔，充满了创新理念和通过Z-Wave Long Range增强的连接途径。