芯科科技Z-Wave LR解决方案对于户外物联网的优势

智能家居正在不断拓展，而下一波增长可望出现在户外领域。在家户之外的物联网设备不仅仅是放置得更远的室内设备而已，它们还需要在恶劣得多的环境中运行。地面和水体造成的信号衰减、天气变化、植被茂密程度、金属围栏、大门以及停放的车辆，这些都使户外的RF连接设计成为一项严峻的挑战。这篇博客探讨了Z-Wave Long Range (LR)如何在恶劣环境中实现可靠连接，以及您如何为其进行构建。

户外的物联网应用简介

随着人们对联网家居的期待从室内延伸到户外，智能设备制造商在住宅边缘区域面临着日益严峻的挑战，同时也迎来了新的机遇。

如今，客户不仅希望恒温器和门锁能实现安全可靠的自动化控制，还希望车道、后院、大门、花园、棚屋等区域也能做到这一点。联网的户外智能家居已然到来，它对无线设计的要求比以往任何时候都更高。

对于Z-Wave开发人员和硬件团队而言，这种转变带来了一系列独特的工程需求。您所设计的对象不再是温度可控、干扰较少的室内环境了。您需要应对长距离要求、非视距环境、地下传感器部署以及环境暴露等问题。再加上紧张的功耗预算、信号在石头、土壤和植物等致密材料中传播时的衰减，以及对“安装后即可遗忘”式电池寿命的期望，显然并非所有无线协议都能胜任这项任务。这正是Z-WaveLR彰显其真正优势之处。

“户外物联网”并非室内物联网的延伸

从网络设计的角度来看，户外物联网设备并非简单的“放得更远的室内设备”。它们涉及的RF环境存在本质上的差异。埋在地下6英寸处的智能灌溉阀，不仅需要足够的传输距离，还需要具备信号穿透能力：能够抵御含有矿物质的湿润土壤所造成的信号衰减，以及水体导致的信号衰减。车道传感器可能安装在金属大门和停放的车辆后方，而气象站则可能位于距离中枢设备数百米远的地方，中间还隔着树木和墙壁。

而这还尚未考虑现实中的天气变化周期。联网的户外设备必须在大幅温度波动（从冰点以下到高温环境）下保持稳定运行，同时还要保证通信可靠并节省电池电量。

供电也受到限制。许多户外物联网设备完全依靠电池供电，被安装在无法接入市电的偏远位置，并且期望它们能在无需维护的情况下持续运行多个季节，甚至数年。频繁更换电池不仅对消费者来说不方便，在商业和农业应用场景中，这更是一个足以让人放弃使用的因素。

这些挑战清楚地表明：联网户外物联网的需求，是传统的2.4 GHz网状网络协议或Wi-Fi所无法满足的。

Z-Wave LR对于户外物联网的优势

Z-Wave LR是专门为解决这些挑战而设计的，旨在为智能家居设备制造商开启新的户外应用场景。Silicon Labs（芯科科技）领先的Z-Wave 700和800系列无线开发平台将是构建Z-Wave LR网络的理想之选，它提供了一系列强大的特性组合，包括：

1+英里传输距离（视距条件下），无需中继器即可覆盖整个物业区域。

10 年纽扣电池寿命，满足无人值守的户外运行需求。

借助直连中枢的拓扑结构，可轻松管理每个网络中的数百个节点。

低于1 GHz 的工作频段(908/868 MHz)，实现卓越的墙壁和植被穿透能力。

S2 加密与 SmartStart 功能，可实现安全且无需接触的设备接入——

即便在远距离情况下也能做到。

与基于网状网络的替代方案不同，Z-Wave LR支持星型拓扑结构，即设备可直接连接至中枢，无需通过中继器进行路由。这不仅简化了部署流程，还降低了延迟，并且让信号覆盖更具可预测性——这一点对于边界传感器、大门锁以及位于物业边缘的运动探测器而言尤为重要。

而且，由于Z-Wave LR在1 GHz以下频段运行，因此在实际户外场景中，其性能要优于2.4 GHz协议——在户外环境中，RF干扰、水体吸收以及物理障碍物都会导致高频率信号发生衰减。

无论您是在设计土壤湿度传感器、户外泛光灯、远程访问面板，还是环境监测仪，Z-Wave LR技术都能在其他无线技术失效的环境中，为您提供实现设备连接的物理层性能。

将您的户外物联网设备从概念推向认证阶段

芯科科技与Z-Wave联盟及生态系统合作伙伴紧密合作，提供用于构建Z-Wave LR设备的高度集成平台，助力开发人员将新一代设备更快推向市场，并确保其在实际场景中具备长距离性能。

针对您的联网户外产品路线图，我们提供三种硬件方案：

EFR32ZG28 SoC－非常适合多协议应用以及高性能设备，如中枢、灌溉控制器或安防面板。具备先进的RF 性能和充足的内存。

EFR32ZG23 SoC－专为超低功耗设备优化，如电池供电的运动探测器、气候传感器或地下泄漏传感器。紧凑高效，且完全支持Z-Wave LR 技术。

ZGM230S模块－预先认证的即插即用模块，是加快产品上市速度的理想选择。集成了天线匹配、RF 前端以及Z-Wave LR 固件，非常适合资源有限的团队或快速原型设计。

所有方案均由芯科科技的Z-Wave SDK、Simplicity Studio开发工具、距离测试实用工具以及专为户外环境定制的参考设计提供支持。

您的竞争优势始于物业边界线

与室内智能家居市场相比，户外智能家居市场仍处于发展初期——但这恰恰体现了它的重要性。市场对能够保障整个物业安全并实现自动化的设备需求正不断增长，而Z-Wave LR是满足这一需求的非常稳健、高效的协议。

对于Z-Wave设备制造商而言，这是一个差异化产品系列、解决其他厂商无法攻克的RF难题，以及进入那些对可靠性和电池寿命有着硬性要求的领域的契机。从智能庭院照明到节水系统，帮助房主和物业管理者掌控其院墙之外的区域，其中蕴含着实实在在的商业机遇。借助芯科科技的Z-Wave LR解决方案，您将拥有构建这一切所需的工具。