Z-Wave協(xié)議是一個低帶寬半雙工傳輸協(xié)議，它為高可靠性的低功耗網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)的無線通信而設(shè)計(jì)。協(xié)議的主要目的是在控制單元和一個或多個節(jié)點(diǎn)單元之間可靠地傳輸較短的控制信息。

協(xié)議由下至上分為5層：物理層、MAC層、傳輸層、路由層和應(yīng)用層。MAC層負(fù)責(zé)設(shè)備間無線數(shù)據(jù)鏈路的建立、維護(hù)和結(jié)束。同時控制信道接入，進(jìn)行幀校驗(yàn)，并預(yù)留時隙管理。為了提高數(shù)據(jù)傳輸?shù)目煽啃裕?dāng)有節(jié)點(diǎn)進(jìn)行數(shù)據(jù)傳送時，媒體介質(zhì)層還采用了載波偵聽多址、沖突避免（CSMA/CA）機(jī)制以防止其他節(jié)點(diǎn)傳送信號。傳輸層主要用于提供節(jié)點(diǎn)之間的可靠的數(shù)掘傳輸，主要功能包括重新傳輸、幀校驗(yàn)、幀確認(rèn)以及實(shí)現(xiàn)流量控制等。路由層控制節(jié)點(diǎn)間數(shù)據(jù)幀的路由、確保數(shù)據(jù)幀在不同節(jié)點(diǎn)間能夠多次重復(fù)傳輸、掃描網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浜途S持路由表等。應(yīng)用層負(fù)責(zé)Z-Wave網(wǎng)絡(luò)中的譯碼和指令的執(zhí)行，主要功能包括曼徹斯特譯碼、指令識別、分配HomeID和Node ID、實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)中控制器的復(fù)制以及對于傳送和接收幀的有效荷載進(jìn)行控制等。

1）物理層

Z-Wave是一種低速率無線技術(shù)，專注于低速率應(yīng)用，有9.6Kbit/s和40Kbit/s兩種傳輸速率，前者用來傳輸控制命令綽綽有余，而后者可以提供更為高級的網(wǎng)絡(luò)安全機(jī)制。它的工作頻段靈活，處于900MHz （ISM （Industrial Scientific Medical）頻帶）、868.42MHz（歐洲）、908.42MHz（美國），工作在這些頻帶上的設(shè)備相對較少，而ZigBee或藍(lán)牙所使用的2.4GHz頻帶正變得日益擁擠，相互之間的干擾不可避免，因此Z-Wave技術(shù)更能保證通信的可靠性。

Z-Wave的功耗極低。它使用了頻移鍵控（Frequency-Shift Keying，F(xiàn)SK）無線通方式，適合門鎖網(wǎng)絡(luò)使用，電池供電節(jié)點(diǎn)通常保持在睡眠狀態(tài)，每隔一段時間喚醒一次，監(jiān)聽是否有需要接收的數(shù)據(jù)，兩節(jié)普通7號電池可以使用長達(dá)10年時間，免去了頻繁充電和更換電池的麻煩，保證了應(yīng)用的長久穩(wěn)定。

Z-Wave的系統(tǒng)復(fù)雜性比ZigBee小， 比藍(lán)牙設(shè)備要小得多，協(xié)議簡單，所要求的存儲空間很小。標(biāo)準(zhǔn)的Z-Wave模塊中設(shè)計(jì)了32KB的閃存用于存放協(xié)議，而同等功能的ZigBee模塊則至少需要128KB才能使用，藍(lán)牙則需要更多。所以Z-Wave模塊的成本要低于ZigBee或者藍(lán)牙設(shè)備。

Z-Wave網(wǎng)絡(luò)容量為單網(wǎng)絡(luò)最多232個節(jié)點(diǎn)，遠(yuǎn)低于ZigBee的65535個。Z-Wave節(jié)點(diǎn)的典型覆蓋范圍為室內(nèi)30m以及室外100m，最多支持4級路由。在應(yīng)用的普適性方面差于ZigBee，不能使用單一技術(shù)建立大規(guī)模網(wǎng)絡(luò)。但對于智能家居應(yīng)用來說，已經(jīng)足以覆蓋到全部范圍。通過使用虛擬節(jié)點(diǎn)技術(shù)，Z-Wave網(wǎng)絡(luò)也可以與其他類型的網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行通信。