智能家居設(shè)備日漸流行,定價(jià)也越來越親民。但是,支持設(shè)備與其通信、和設(shè)備與智能手機(jī)通信的各色無線技術(shù)令人眼花繚亂。此類技術(shù)采用協(xié)議或標(biāo)準(zhǔn)形式,各具特色,各有利弊。Wi-Fi、Thread、Matter、Zigbee、Amazon Sidewalk、Z-Wave、藍(lán)牙和專有協(xié)議是其中最常見的一些協(xié)議。在這篇博客中,我們對(duì)這些智能家居技術(shù)進(jìn)行了比較,幫助您根據(jù)自身需求和偏好確定最適合的技術(shù)。
Wi-Fi
Wi-Fi是應(yīng)用最廣泛、最常見的智能家居設(shè)備連接技術(shù)。它采用與筆記本電腦、平板電腦或手機(jī)相同的無線網(wǎng)絡(luò),提供高速數(shù)據(jù)傳輸,實(shí)現(xiàn)大范圍覆蓋。Wi-Fi 與大多數(shù)智能家居設(shè)備和平臺(tái)兼容,例如 Amazon Alexa、Google Assistant、Apple HomeKit 和 Samsung SmartThings。Wi-Fi 在 2.4 GHz 和 5 GHz 頻段上運(yùn)行,支持的數(shù)據(jù)速率高達(dá)每秒數(shù)千兆比特。
Wi-Fi線路供電設(shè)備和電池供電設(shè)備(大容量一次性電池,即堿性電池)
智能揚(yáng)聲器、智能顯示器、智能電視和智能攝像頭
智能恒溫器、智能鎖和智能門鈴
智能插座、智能開關(guān)和智能燈泡
Wi-Fi 網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)用例
Wi-Fi 網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)可以改善智能家居設(shè)備連接和功能,特別是戶外設(shè)備或遠(yuǎn)離路由器的設(shè)備。包括安全攝像頭、智能燈或?qū)櫸锔櫰鞯仍O(shè)備,這些設(shè)備因 Wi-Fi 網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)的大范圍網(wǎng)絡(luò)覆蓋受益匪淺。另外,Wi-Fi 網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)也適用于室外照明、傳感和控制、停車場(chǎng)管理、環(huán)境管理、建筑和園區(qū)管理,甚至廣泛應(yīng)用于機(jī)場(chǎng)。
Thread
Thread是一種基于網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)的低功耗智能家居協(xié)議。頻段與 Wi-Fi 相同,但會(huì)創(chuàng)建單獨(dú)的專用低功耗網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)。Thread 設(shè)備采用強(qiáng)大的網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)覆蓋住宅乃至商業(yè)建筑。Thread 并未定義應(yīng)用層,因此制造商需要自行開發(fā)應(yīng)用層,或者可能需要支持類似 Apple HomeKit 的現(xiàn)有生態(tài)系統(tǒng)。
Thread線路供電設(shè)備和電池供電設(shè)備(紐扣電池)
智能傳感器,例如運(yùn)動(dòng)、溫度、濕度和光傳感器
智能開關(guān)、智能插座、智能燈
智能鎖
Thread 戶外用例
傳感器網(wǎng)絡(luò)、資產(chǎn)跟蹤和控制系統(tǒng)
街道照明控制、環(huán)境監(jiān)測(cè)和交通管理
花園自動(dòng)化、泳池監(jiān)測(cè)和室外照明
Matter
Matter是連接標(biāo)準(zhǔn)聯(lián)盟于 2022 年發(fā)布的一項(xiàng)全新智能家居協(xié)議。連接標(biāo)準(zhǔn)聯(lián)盟由包括 Amazon、Apple、Google、Samsung、Silicon Labs 等在內(nèi)的一系列科技公司聯(lián)合成立。Matter 旨在制定通用智能家居設(shè)備互操作標(biāo)準(zhǔn),且不受品牌、平臺(tái)或技術(shù)限制。
Matter線路供電設(shè)備和電池供電設(shè)備
智能揚(yáng)聲器、智能顯示器、智能電視和智能攝像頭
智能恒溫器、智能鎖和智能門鈴
智能插座、智能開關(guān)和智能燈泡
智能傳感器、智能按鈕和智能遙控器
智能設(shè)備和大型家用電器
下圖展示了最適合使用 Matter over Thread 或 Matter over Wi-Fi 的應(yīng)用。
Zigbee
Zigbee是最原始、最成熟的智能家居協(xié)議之一,得到很多流行品牌的推崇和使用,包括飛利浦 Hue、宜家和霍尼韋爾。同時(shí),它也是一種基于網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)的低功耗協(xié)議,與 Wi-Fi 的運(yùn)行頻段一致,但使用的調(diào)制和編碼方案有所不同。Zigbee 設(shè)備可以建立數(shù)百個(gè)節(jié)點(diǎn)的網(wǎng)絡(luò),節(jié)點(diǎn)與節(jié)點(diǎn)、節(jié)點(diǎn)與中心集線器或協(xié)調(diào)器之間能夠相互通信。部分智能家居平臺(tái)(包括 Amazon Echo 和 Samsung SmartThings 以及 Tuya)直接支持 Zigbee,而且還能通過 Actions 或 Skills 與其他平臺(tái)(例如,谷歌 Nest 和蘋果 HomeKit)合作。
Zigbee線路供電設(shè)備和電池供電設(shè)備(紐扣電池)
智能傳感器,例如運(yùn)動(dòng)、溫度、濕度和光傳感器
智能開關(guān)、智能按鈕、智能插座和智能照明
智能鎖
智能儀表
戶外 Zigbee 應(yīng)用
傳感器網(wǎng)絡(luò)、資產(chǎn)跟蹤和控制系統(tǒng)
街道照明控制、環(huán)境監(jiān)測(cè)和交通管理
花園自動(dòng)化、泳池監(jiān)測(cè)和室外照明
Amazon Sidewalk
Amazon Sidewalk于 2021 年推出,提供智能家居協(xié)議,支持共享無線網(wǎng)絡(luò)連接室內(nèi)、前門外、社區(qū)和城市物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備。
它是一種長距離低帶寬協(xié)議,使用 900 MHz(長距離)和 2.4 GHz 藍(lán)牙低功耗 (LE)(室內(nèi))連接智能家居設(shè)備并擴(kuò)展其網(wǎng)絡(luò)覆蓋范圍。Amazon Sidewalk 采用兩種調(diào)制技術(shù)通過 900 MHz 頻段傳輸數(shù)據(jù):頻移鍵控 (FSK) 和線性調(diào)頻擴(kuò)頻 (CSS)。FSK 是 Amazon Sidewalk 在 Amazon Sidewalk Bridge 設(shè)備(例如,Echo 或 Ring)與支持 Amazon Sidewalk 的設(shè)備之間開展中距離通信的工具。CSS 覆蓋距離超過 FSK,但數(shù)據(jù)速率低得多。Amazon Sidewalk 可以使用 FSK 和 CSS 創(chuàng)建安全可靠的無線網(wǎng)絡(luò),覆蓋面積較大,支持各種低功耗設(shè)備。
探索Amazon Sidewalk解決方案:https://cn.silabs.com/wireless/amazon-sidewalk
Z-Wave
Z-Wave是一種低功耗網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)協(xié)議,在 800-900 MHz 頻段上運(yùn)行,廣泛應(yīng)用于智能家居設(shè)備,特別是安全、照明和氣候控制設(shè)備。它由 Z-Wave 聯(lián)盟開發(fā),該聯(lián)盟包括 300 多家生產(chǎn) Z-Wave 兼容設(shè)備的公司。
Z-Wave 可靠、可擴(kuò)展且安全。它使用網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)拓?fù)洌@意味著每個(gè)設(shè)備都可以充當(dāng)中繼器并擴(kuò)展網(wǎng)絡(luò)的范圍,它還使用加密和設(shè)備身份驗(yàn)證來防止未經(jīng)授權(quán)的訪問和黑客攻擊。Z-Wave 網(wǎng)絡(luò)可處理包括主控制器在內(nèi)的最多 232 個(gè)設(shè)備(節(jié)點(diǎn))。
Z-Wave 室內(nèi)應(yīng)用:線路供電設(shè)備和電池供電設(shè)備(紐扣電池)
智能傳感器,例如運(yùn)動(dòng)、溫度、濕度和光傳感器
智能開關(guān)、智能插座
智能鎖、智能門鈴和智能安全系統(tǒng)
Z-Wave LR
Z-Wave LR 可以在單個(gè)網(wǎng)絡(luò)中支持更多設(shè)備,最多 4,000 個(gè)節(jié)點(diǎn),允許用戶在家中添加更多智能家居功能。同時(shí),允許多住戶物業(yè)經(jīng)理在單個(gè)網(wǎng)絡(luò)上管理建筑或建筑群。
Z-Wave LR 實(shí)現(xiàn)傳感器、門鎖和照明的無線連接,無需中繼器或擴(kuò)展器。它可以覆蓋較大的區(qū)域,如花園、車道或后院,并在惡劣的天氣條件下提供更可靠的通信。
低功耗藍(lán)牙
低功耗藍(lán)牙也是一種常見技術(shù),主要用于連接設(shè)備與手機(jī)。與 Wi-Fi 的運(yùn)行頻段一致,但傳輸距離較短且數(shù)據(jù)速率較低。藍(lán)牙設(shè)備可以相互通信,也可以與智能手機(jī)或平板電腦通信。它們能夠建立最多由七臺(tái)設(shè)備組成的網(wǎng)絡(luò),稱為微微網(wǎng)。通過手機(jī)實(shí)現(xiàn)室內(nèi)控制的鎖和照明設(shè)備是典型的智能家居設(shè)備。藍(lán)牙需要通過集線器實(shí)現(xiàn)室外控制。
低功耗藍(lán)牙用例:
無線耳機(jī)、揚(yáng)聲器和耳塞
無線鍵盤、鼠標(biāo)和游戲控制器
智能手表、健身跟蹤器和健康檢測(cè)儀
智能標(biāo)記、跟蹤器和信
藍(lán)牙網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)
藍(lán)牙網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)是一種網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu),允許藍(lán)牙設(shè)備相互傳遞消息,進(jìn)而形成網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)。這意味著藍(lán)牙設(shè)備無需依賴中心集線器或路由器即可實(shí)現(xiàn)相互通信,而且可以覆蓋更大的區(qū)域,支持更多的設(shè)備。藍(lán)牙網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)還具備自我修復(fù)、可擴(kuò)展性、安全性和低功耗等優(yōu)越特性。
用例:
智能照明
樓宇自動(dòng)化
資產(chǎn)跟蹤
環(huán)境監(jiān)控
專有協(xié)議(1 GHz 以下和 2.4 GHz)
專有無線技術(shù)可以在不同頻段(例如,1 GHz 以下或 2.4 GHz)上運(yùn)行,而且能夠支持不同的數(shù)據(jù)速率和帶寬,具體取決于供應(yīng)商或制造商。專有無線設(shè)備可形成不同的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu),例如星形、樹形或網(wǎng)狀結(jié)構(gòu),具體取決于供應(yīng)商或制造商。專有網(wǎng)絡(luò)需要自帶集線器或網(wǎng)關(guān),避免直接連接生態(tài)系統(tǒng)。專有無線設(shè)備可以通過 Actions 或 Skills 與生態(tài)系統(tǒng)(例如,Google Nest 和 Apple HomeKit) 搭配使用。
用例:
專有智能傳感器、智能按鈕和智能遙控器
專有智能鎖、智能門鈴和智能安全系統(tǒng)
專有智能電表、智能插座和智能設(shè)備
如何確定最佳智能家居技術(shù)
如您所見,智能家居協(xié)議或標(biāo)準(zhǔn)并不唯一且難分高下,因?yàn)槊糠N協(xié)議或標(biāo)準(zhǔn)都具有自身的優(yōu)勢(shì)和劣勢(shì),滿足的需求和偏好也可能有所不同。下表對(duì)各項(xiàng)協(xié)議進(jìn)行了簡(jiǎn)要總結(jié)。
回答以下問題,確定最適合您的智能家居的智能家居協(xié)議或標(biāo)準(zhǔn)。
如果希望未來添加更多的智能家居設(shè)備,應(yīng)該使用哪一種智能家居技術(shù)?
為確保您的智能家居適應(yīng)未來需求并與越來越多的設(shè)備兼容,Wi-Fi 技術(shù)是一個(gè)不錯(cuò)的選擇。Wi-Fi 無處不在且與大量設(shè)備兼容,它是一種多功能可擴(kuò)展方案。
如果必須考量智能家居設(shè)備與現(xiàn)有或首選平臺(tái)、語音助手或應(yīng)用的兼容性和互操作性,應(yīng)該使用哪一種智能家居技術(shù)?
Matter 是最佳選擇。
如果希望延長傳輸距離并覆蓋室內(nèi)或室外智能家居設(shè)備,最好采用哪一種智能家居技術(shù)?
Z-Wave 技術(shù)無疑是需要延長傳輸距離及擴(kuò)大覆蓋范圍的智能家居技術(shù)的有力競(jìng)爭(zhēng)者。Z-Wave 在 1 GHz 以下頻段上運(yùn)行,支持網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò),其中每臺(tái)設(shè)備均可充當(dāng)路由器或中繼器,從而延長網(wǎng)絡(luò)傳輸距離并擴(kuò)大覆蓋范圍。
也可以考慮采用 Amazon Sidewalk。
從智能家居設(shè)備的角度而言,哪一種智能家居技術(shù)的功耗更低、電池壽命更長?
Zigbee 因低功耗和低數(shù)據(jù)速率無線技術(shù)而聞名,非常適合對(duì)電池壽命、網(wǎng)絡(luò)可靠性和安全性要求較高的應(yīng)用。Zigbee 設(shè)備可以形成網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò),延長傳輸距離并擴(kuò)大覆蓋范圍,同樣有助于實(shí)現(xiàn)電源高效利用。
目標(biāo)喚醒時(shí)間 (TWT) 和 BSS 最大空閑期等 Wi-Fi 6 功能有助于增加設(shè)備功耗,從而延長電池壽命。設(shè)備可以借助這些功能長時(shí)間保持睡眠狀態(tài),節(jié)約能源,最大限度延長電池壽命。
Z-Wave Long Range (LR) 旨在延長 Z-Wave 網(wǎng)絡(luò)的傳輸距離,同時(shí)保持能效。它支持 Z-Wave LR,一枚紐扣電池最多可以使設(shè)備運(yùn)行 10 年,因而成為低功耗及延長電池壽命的首選技術(shù)。
從智能家居設(shè)備以及個(gè)人數(shù)據(jù)安全性和隱私性的角度而言,最好采用哪一種智能家居技術(shù)?
Matter 因支持的設(shè)備類型較為廣闊及提供端到端加密、設(shè)備認(rèn)證和云集成而聞名,可增強(qiáng)智能家居設(shè)備的安全性和隱私性。Z-Wave 還提供加密和設(shè)備身份驗(yàn)證,但缺乏內(nèi)置云服務(wù)。
哪一種智能家居技術(shù)的智能家居設(shè)備及其設(shè)置和維護(hù)的成本和復(fù)雜度最低?
如果說哪種智能家居設(shè)備(包括其設(shè)置和維護(hù))的成本和復(fù)雜度最低,Matter 技術(shù)無疑獨(dú)占鰲頭。
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原文標(biāo)題:智能家居再進(jìn)化-深入了解各種協(xié)議并實(shí)現(xiàn)互通以控制全屋設(shè)備
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