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智能家居的無線通訊協定,哪個更有前途?

2015-05-27數碼

和總線制智能家居系統相比,無線的好處是隨插即用、免布線等。但主流的Wi-Fi、ZigBee、藍芽在家庭的環境中都有各自的短板。網上有很多關於技術的介紹,我就不詳細分析技術了,從套用上來聊聊。

Wi-Fi是基於IEEE802.11的通訊協定,被廣泛使用在智能單品及智能家電中。原因是配網簡單,使用者熟悉度高,不需要額外的閘道器,可以和存量路由器直接通訊。但Wi-Fi的問題是通道本身已經擁擠、接入數量多容易掉線,路由器能支持同時連線的器材數有限。

BLE(低功耗藍芽技術)有低功耗、快速與手機連線的特性,但早期都是以點對點產品為主。基於低功耗特性,藍芽智能產品集中在可穿戴器材、健康監護器材等產品中。從藍芽4.1協定開始,藍芽 mesh產品具備了ZigBee才有的自組網特征,但藍芽mesh還處在技術積累期,尤其是要解決為了組網而功耗增加的問題。

以上兩種協定在蘋果的HomeKit中有完整定義,其他無線產品則需要透過「bridge」來接入。智能電話都標配這兩種技術,使用者都非常熟悉這些產品的配對、聯網,這也是大量的智能硬件使用Wi-Fi和BLE的原因。

Zigbee是基於IEEE802.15.4的通訊協定, 它的特點是低功耗、自組網、節點數多。但手機中沒有ZigBee模組,需要額外的閘道器接入ip網絡。ZigBee mesh網絡復雜、使用者DIY的可能性小,可能更適用於工業物聯網。早期的ZigBee智能家居產品有很多私有協定,使得產品互通困難。ZHA和ZLL做了不少互通嘗試,ZigBee3.0也風風火火,都想解決iot時代互通問題。

Zwave還比較小眾,我們在這裏就不討論了。

請註意以上三種技術都是基於2.4GHz頻段的,在無線器材爆發的時代,這個通道變得越來越擁擠,相互之間幹擾問題也會更嚴重。在無線產品中,頻率越高則距離越短,穿墻性越差,這也是subGHz頻段越來越被重視的原因。早期的小無線產品集中在315MHz和433MHz頻段,但由於頻段寶貴,所以頻寬很窄,因此一些成熟的通訊演算法無法實作。這些早期產品給人的印象就是不穩定,抗幹擾性差。隨著通訊技術的發展,使用subGHz的低功耗廣域網路(LP-WAN)發展迅速,目前主要集中在LoRa和NB-iot兩個技術標準上。利用數碼展頻、除錯碼、雙工通訊、MAC層控制等技術使得LP-WAN既保留了低功耗、遠距離、穿墻好等優點,又解決了抗幹擾的問題,在iot領域有後來居上的優勢。

使用者並不關心智能家居系統用的是什麽無線技術,只要求聯網簡單、穩定。各種協定並存將長期存在,短期內還看不到一統江湖的無線標準。在BroadLink我們采取Wi-Fi加LP-WAN兩種技術,同時在系統層面接入BLE、ZigBee以及KNX,485總線,供參考。