由于我們?cè)谌粘Ｉ钪惺褂酶鞣N與家庭自動(dòng)化相關(guān)的智能設(shè)備并將其融入到我們的個(gè)人住宅，我們的世界變得“更加智能”。但是，在使用所有這些方便、精美和“必備”的智能設(shè)備的同時(shí)，我們也看到許多競爭的無線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)。因此，功能強(qiáng)大、易于使用的多協(xié)議無線智能家居生態(tài)系統(tǒng)能否最終成功，就取決于一個(gè)關(guān)鍵參數(shù)：互操作性。

在本文中，我們將討論各種無線技術(shù)，說明在智能家居中應(yīng)在何處以及為何需要使用它們，并重點(diǎn)介紹一些多協(xié)議模塊和IC的供應(yīng)商以及使用它們的設(shè)備制造商。

Wi-Fi

Wi-Fi是由Wi-Fi聯(lián)盟持有的商標(biāo)術(shù)語，該聯(lián)盟是一家非營利性組織，致力于推廣Wi-Fi技術(shù)并對(duì)Wi-Fi產(chǎn)品進(jìn)行認(rèn)證。Wi-Fi實(shí)際上屬于一組名為IEEE 802.11的規(guī)范。由于這種無線技術(shù)極有可能用在我們的家里、辦公室和最喜歡的咖啡店，因此我們熟悉這種無線技術(shù)的可能性很大。

Wi-Fi非常適合傳輸大量數(shù)據(jù)，例如將Netflix流式傳輸?shù)轿覀兊闹悄苁謾C(jī)、平板電腦和智能電視。但是，使用Wi-Fi會(huì)消耗大量電力，這意味著雖然Wi-Fi適用于某些智能家居設(shè)備，但對(duì)于對(duì)功耗敏感的電池供電應(yīng)用來說并不可行。

可以在家庭自動(dòng)化設(shè)備中使用Wi-Fi的一個(gè)很好的例子是智能便攜式/窗式空調(diào)設(shè)備。由于空調(diào)設(shè)備已連接到家用電源(美國為120VAC，歐洲為230VAC)，因此不需要擔(dān)心為設(shè)備更換電池，因?yàn)樗静淮嬖凇?/p>

Wi-Fi的一個(gè)缺點(diǎn)是可連接到單個(gè)路由器/網(wǎng)絡(luò)的設(shè)備(節(jié)點(diǎn))數(shù)量有限。但這一點(diǎn)并非那樣黑白分明。僅僅將更多的設(shè)備連接到Wi-Fi路由器，不一定會(huì)減慢路由器的速度。然而，通過單個(gè)Wi-Fi網(wǎng)絡(luò)下載大量數(shù)據(jù)的聯(lián)網(wǎng)設(shè)備越多(例如我們家中有平板電腦、智能電視和家用手機(jī)等各種流媒體設(shè)備)，則路由器的數(shù)據(jù)傳輸速率也就越低。路由器每秒只能提供固定數(shù)量的數(shù)據(jù)，并且所有的設(shè)備和用戶都會(huì)共享。

藍(lán)牙低功耗(BLE)

雖然IEEE對(duì)藍(lán)牙進(jìn)行了IEEE 802.15.1的標(biāo)準(zhǔn)化，但它不再支持該標(biāo)準(zhǔn)。相反，藍(lán)牙特別興趣小組(SIG)負(fù)責(zé)監(jiān)督規(guī)范的制定，管理資格認(rèn)證計(jì)劃并保護(hù)商標(biāo)。

正如藍(lán)牙低功耗的名稱所示，這種無線技術(shù)專為低能耗(低功耗)設(shè)備而設(shè)計(jì)。正是這一功能使得配備BLE的智能家居設(shè)備可以運(yùn)行數(shù)月或數(shù)年而無需更換電池。

還應(yīng)該注意的是，BLE技術(shù)的一個(gè)主要亮點(diǎn)是它已嵌入到所有的移動(dòng)電話及其配件中。正是這種技術(shù)的包含，使得將智能手機(jī)與其他產(chǎn)品配對(duì)的工作變得非常容易。

相對(duì)而言，使用BLE的另一個(gè)優(yōu)點(diǎn)是其傳輸范圍較長。藍(lán)牙設(shè)備的局限更多是取決于監(jiān)管機(jī)構(gòu)(FCC，ETSI)對(duì)每個(gè)國家或地區(qū)限定的無線電傳輸功率。雖然藍(lán)牙設(shè)備可以有數(shù)百米的范圍，但一般消費(fèi)者僅能體驗(yàn)到十到三十米范圍。不幸的是，BLE的主要限制是它所能連接的設(shè)備數(shù)量，這也是它的一大限制。某些BLE設(shè)備可與多達(dá)十個(gè)或二十個(gè)設(shè)備通信，但卻無法做到與100個(gè)或更多的設(shè)備通信。

藍(lán)牙網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)

藍(lán)牙網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)(藍(lán)牙m(xù)esh)是一種基于藍(lán)牙低功耗的協(xié)議，但具有分散的“網(wǎng)狀”網(wǎng)絡(luò)，其中每個(gè)設(shè)備可以與網(wǎng)絡(luò)中的任何其他節(jié)點(diǎn)通信。如果兩個(gè)設(shè)備相距太遠(yuǎn)，它們的信號(hào)可以沿著中間的設(shè)備跳躍。此外，用戶可以在不影響網(wǎng)絡(luò)整體強(qiáng)度的情況下，在網(wǎng)絡(luò)中添加或刪除設(shè)備。

藍(lán)牙將此網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浞Q為多對(duì)多(m:m)設(shè)備通信，而不是傳統(tǒng)的點(diǎn)對(duì)點(diǎn)和星形(或廣播)藍(lán)牙通信拓?fù)洹Ｋ{(lán)牙m(xù)esh傳輸范圍沒有限制，而且令人驚訝的是，這種拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)最多支持32,767個(gè)連接節(jié)點(diǎn)。根據(jù)Silicon Labs的這篇白皮書所述，“由于智能家居環(huán)境很可能有30-50個(gè)設(shè)備，而且它們不一定都在彼此的直接通信距離以內(nèi)，因此智能家居是藍(lán)牙m(xù)esh的一個(gè)很好的例子和用例。”

雖然對(duì)于僅限于智能手機(jī)與房屋內(nèi)互聯(lián)設(shè)備之間交互的用例來說，藍(lán)牙m(xù)esh解決方案可能非常適用，但藍(lán)牙m(xù)esh解決方案并非適用于所有應(yīng)用。無論是對(duì)于遠(yuǎn)程控制和訪問，還是與第三方服務(wù)交互來說，許多物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)品只有連接到外部世界，才能提供最大價(jià)值。要使藍(lán)牙設(shè)備能夠提供此功能，需要在藍(lán)牙和IP(Wi-Fi、以太網(wǎng)、蜂窩等)之間提供一個(gè)“網(wǎng)橋”。當(dāng)系統(tǒng)解決方案調(diào)用IP連接時(shí)，無論是直接在網(wǎng)絡(luò)上還是通過云服務(wù)，是使用Wi-Fi還是蜂窩網(wǎng)絡(luò)，相比使用具有“網(wǎng)橋”解決方案的藍(lán)牙m(xù)esh，移動(dòng)設(shè)備更有可能(也許也更合乎邏輯)只會(huì)通過IP進(jìn)行通信。

Zigbee

Zigbee是一種基于IEEE 802.15.4的規(guī)范，它是一種低功耗、低數(shù)據(jù)速率和近距離的無線網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)。Zigbee聯(lián)盟是一個(gè)會(huì)員制組織，負(fù)責(zé)維護(hù)和發(fā)布Zigbee標(biāo)準(zhǔn)。

Zigbee的最大傳輸距離有限，范圍從10到100米，具體取決于功率輸出和環(huán)境條件。但是類似于藍(lán)牙m(xù)esh，Zigbee設(shè)備可以利用網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)中的中間設(shè)備來和更遠(yuǎn)距離的聯(lián)網(wǎng)設(shè)備通信，從而在更長的距離上傳輸數(shù)據(jù)。Zigbee定義的數(shù)據(jù)傳輸速率為250kbps，最適合用于來自相當(dāng)簡單的傳感器的間歇數(shù)據(jù)傳輸，例如無線電燈開關(guān)和飛利浦Hue等智能燈泡。

互操作性

建議大多數(shù)(甚至稍微)熟悉物聯(lián)網(wǎng)、智能設(shè)備、連接設(shè)備和家庭自動(dòng)化術(shù)語和短語的消費(fèi)者也至少通過名稱來熟悉Wi-Fi、藍(lán)牙和BLE，可能并不是一件容易的事。這一概念背后的原因是，大多數(shù)家庭自動(dòng)化設(shè)備制造商最初采用這些無線技術(shù)是因?yàn)樗鼈兊目捎眯?，因?yàn)樗鼈儾恍枰褂镁W(wǎng)關(guān)(hub)設(shè)備，即實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)從一個(gè)分立網(wǎng)絡(luò)流向另一個(gè)網(wǎng)絡(luò)的網(wǎng)絡(luò)硬件。但是不管怎樣，我們正看到我們的家中正在部署網(wǎng)關(guān)設(shè)備，例如亞馬遜Echo、谷歌Home和三星的SmartThings hub。這些網(wǎng)關(guān)現(xiàn)在通常被稱為智能家居hub。而且，巧妙的是，這些網(wǎng)關(guān)本身包含了各種無線通信協(xié)議。例如，亞馬遜Echo配備了Wi-Fi和Zigbee功能，三星的SmartThings可以很好地與ZigBee、Wi-Fi、藍(lán)牙等配合使用。

展望

單一協(xié)議是否能夠滿足所有產(chǎn)品和/或市場的需求?很可能不能。不同的協(xié)議和標(biāo)準(zhǔn)具有不同的質(zhì)量和優(yōu)點(diǎn)。

一般而言，連接需求應(yīng)始終考慮從終端設(shè)備到任何網(wǎng)關(guān)/hub再到應(yīng)用層和服務(wù)提供商的整個(gè)生態(tài)系統(tǒng)。因此可以假設(shè)(或甚至保證)在智能家居這一仍在發(fā)展的無線連接的世界中，我們?nèi)詫⑹褂枚喾N協(xié)議。

因此這意味著，如果您涉及面向智能家居的智能設(shè)備和/或智能hub以及智能生活應(yīng)用的開發(fā)，那么您將有機(jī)會(huì)與在其無線IC和無線模塊產(chǎn)品組合中提供多種協(xié)議的半導(dǎo)體公司合作。

一家專攻這種多協(xié)議方法的公司是Silicon Labs。根據(jù)Silicon Labs公司物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)品現(xiàn)場營銷總監(jiān)Anders Pettersson的說法，“我們的策略是成為一家一站式提供無線連接的公司。我們提供Zigbee、BLE、藍(lán)牙m(xù)esh、Thread、Z-Wave、Wi-Fi……我們?nèi)荚谧?。我們?yōu)槊總€(gè)協(xié)議開發(fā)了自己的堆棧。”

總結(jié)

對(duì)于市場上所有的無線網(wǎng)絡(luò)競爭技術(shù)(包括但不限于Wi-Fi、藍(lán)牙、藍(lán)牙m(xù)esh和Zigbee)，顯然沒有單一和主流的標(biāo)準(zhǔn)可以推動(dòng)智能家居以及智能生活應(yīng)用和技術(shù)領(lǐng)域的產(chǎn)品開發(fā)。雖然這些獨(dú)特的協(xié)議中每個(gè)都有自己的優(yōu)缺點(diǎn)，但實(shí)現(xiàn)設(shè)備互操作性的最佳方法是采用多協(xié)議軟件和硬件解決方案。

如果單一產(chǎn)品能夠支持多種無線連接和協(xié)議，那么最終用戶就可以自由調(diào)整和更新自己的設(shè)備連接。提供這種包羅萬象的設(shè)備或網(wǎng)關(guān)的關(guān)鍵是與該領(lǐng)域的專家合作。Silicon Labs就是這樣一家專攻這種多協(xié)議方法的公司。要了解他們?nèi)绾文軒椭瞥鱿乱粋€(gè)無線連接產(chǎn)品，請(qǐng)與他們打電話聯(lián)系。