由于我們在日常生活中使用各種與家庭自動化相關的智能設備并將其融入到我們的個人住宅，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”的智能設備的同時，我們也看到許多競爭的無線網絡技術。因此，功能強大、易于使用的多協議無線智能家居生態系統能否最終成功，就取決于一個關鍵參數：互操作性。
在本文中，我們將討論各種無線技術，說明在智能家居中應在何處以及為何需要使用它們，并重點介紹一些多協議模塊和IC的供應商以及使用它們的設備制造商。
Wi-Fi
Wi-Fi是由Wi-Fi聯盟持有的商標術語，該聯盟是一家非營利性組織，致力于推廣Wi-Fi技術并對Wi-Fi產品進行認證。Wi-Fi實際上屬于一組名為IEEE 802.11的規范。由于這種無線技術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的可能性很大。
Wi-Fi非常適合傳輸大量數據，例如將Netflix流式傳輸到我們的智能手機、平板電腦和智能電視。但是，使用Wi-Fi會消耗大量電力，這意味著雖然Wi-Fi適用于某些智能家居設備，但對于對功耗敏感的電池供電應用來說并不可行。
可以在家庭自動化設備中使用Wi-Fi的一個很好的例子是智能便攜式/窗式空調設備。由于空調設備已連接到家用電源(美國為120VAC，歐洲為230VAC)，因此不需要擔心為設備更換電池，因為它根本不存在。
Wi-Fi的一個缺點是可連接到單個路由器/網絡的設備(節點)數量有限。但這一點并非那樣黑白分明。僅僅將更多的設備連接到Wi-Fi路由器，不一定會減慢路由器的速度。然而，通過單個Wi-Fi網絡下載大量數據的聯網設備越多(例如我們家中有平板電腦、智能電視和家用手機等各種流媒體設備)，則路由器的數據傳輸速率也就越低。路由器每秒只能提供固定數量的數據，并且所有的設備和用戶都會共享。
藍牙低功耗(BLE)
雖然IEEE對藍牙進行了IEEE 802.15.1的標準化，但它不再支持該標準。相反，藍牙特別興趣小組(SIG)負責監督規范的制定，管理資格認證計劃并保護商標。
正如藍牙低功耗的名稱所示，這種無線技術專為低能耗(低功耗)設備而設計。正是這一功能使得配備BLE的智能家居設備可以運行數月或數年而無需更換電池。
還應該注意的是，BLE技術的一個主要亮點是它已嵌入到所有的移動電話及其配件中。正是這種技術的包含，使得將智能手機與其他產品配對的工作變得非常容易。
相對而言，使用BLE的另一個優點是其傳輸范圍較長。藍牙設備的局限更多是取決于監管機構(FCC，ETSI)對每個國家或地區限定的無線電傳輸功率。雖然藍牙設備可以有數百米的范圍，但一般消費者僅能體驗到十到三十米范圍。不幸的是，BLE的主要限制是它所能連接的設備數量，這也是它的一大限制。某些BLE設備可與多達十個或二十個設備通信，但卻無法做到與100個或更多的設備通信。
藍牙網狀網絡
藍牙網狀網絡(藍牙mesh)是一種基于藍牙低功耗的協議，但具有分散的“網狀”網絡，其中每個設備可以與網絡中的任何其他節點通信。如果兩個設備相距太遠，它們的信號可以沿著中間的設備跳躍。此外，用戶可以在不影響網絡整體強度的情況下，在網絡中添加或刪除設備。
藍牙將此網狀網絡拓撲稱為多對多(m:m)設備通信，而不是傳統的點對點和星形(或廣播)藍牙通信拓撲。藍牙mesh傳輸范圍沒有限制，而且令人驚訝的是，這種拓撲結構最多支持32,767個連接節點。根據Silicon Labs的這篇白皮書所述，“由于智能家居環境很可能有30-50個設備，而且它們不一定都在彼此的直接通信距離以內，因此智能家居是藍牙mesh的一個很好的例子和用例。”
雖然對于僅限于智能手機與房屋內互聯設備之間交互的用例來說，藍牙mesh解決方案可能非常適用，但藍牙mesh解決方案并非適用于所有應用。無論是對于遠程控制和訪問，還是與第三方服務交互來說，許多物聯網產品只有連接到外部世界，才能提供最大價值。要使藍牙設備能夠提供此功能，需要在藍牙和IP(Wi-Fi、以太網、蜂窩等)之間提供一個“網橋”。當系統解決方案調用IP連接時，無論是直接在網絡上還是通過云服務，是使用Wi-Fi還是蜂窩網絡，相比使用具有“網橋”解決方案的藍牙mesh，移動設備更有可能(也許也更合乎邏輯)只會通過IP進行通信。
Zigbee
Zigbee是一種基于IEEE 802.15.4的規范，它是一種低功耗、低數據速率和近距離的無線網狀網絡。Zigbee聯盟是一個會員制組織，負責維護和發布Zigbee標準。
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境條件。但是類似于藍牙mesh，Zigbee設備可以利用網狀網絡中的中間設備來和更遠距離的聯網設備通信，從而在更長的距離上傳輸數據。Zigbee定義的數據傳輸速率為250kbps，最適合用于來自相當簡單的傳感器的間歇數據傳輸，例如無線電燈開關和飛利浦Hue等智能燈泡。
互操作性
建議大多數(甚至稍微)熟悉物聯網、智能設備、連接設備和家庭自動化術語和短語的消費者也至少通過名稱來熟悉Wi-Fi、藍牙和BLE，可能并不是一件容易的事。這一概念背后的原因是，大多數家庭自動化設備制造商最初采用這些無線技術是因為它們的可用性，因為它們不需要使用網關(hub)設備，即實現數據從一個分立網絡流向另一個網絡的網絡硬件。但是不管怎樣，我們正看到我們的家中正在部署網關設備，例如亞馬遜Echo、谷歌Home和三星的SmartThings hub。這些網關現在通常被稱為智能家居hub。而且，巧妙的是，這些網關本身包含了各種無線通信協議。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、藍牙等配合使用。
展望
單一協議是否能夠滿足所有產品和/或市場的需求?很可能不能。不同的協議和標準具有不同的質量和優點。
一般而言，連接需求應始終考慮從終端設備到任何網關/hub再到應用層和服務提供商的整個生態系統。因此可以假設(或甚至保證)在智能家居這一仍在發展的無線連接的世界中，我們仍將使用多種協議。
因此這意味著，如果您涉及面向智能家居的智能設備和/或智能hub以及智能生活應用的開發，那么您將有機會與在其無線IC和無線模塊產品組合中提供多種協議的半導體公司合作。
一家專攻這種多協議方法的公司是Silicon Labs。根據Silicon Labs公司物聯網產品現場營銷總監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、藍牙mesh、Thread、Z-Wave、Wi-Fi……我們全都在做。我們為每個協議開發了自己的堆棧。”
總結
對于市場上所有的無線網絡競爭技術(包括但不限于Wi-Fi、藍牙、藍牙mesh和Zigbee)，顯然沒有單一和主流的標準可以推動智能家居以及智能生活應用和技術領域的產品開發。雖然這些獨特的協議中每個都有自己的優缺點，但實現設備互操作性的最佳方法是采用多協議軟件和硬件解決方案。
如果單一產品能夠支持多種無線連接和協議，那么最終用戶就可以自由調整和更新自己的設備連接。提供這種包羅萬象的設備或網關的關鍵是與該領域的專家合作。Silicon Labs就是這樣一家專攻這種多協議方法的公司。要了解他們如何能幫助您推出下一個無線連接產品，請與他們打電話聯系。
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