智能硬件(家居)的无线通信协议 WIFI BLE Zigbee哪个更有前途?

发布日期:2019.09.23     浏览次数:

    现在越来越多的设备开始使用无线协议来通讯,无线相对于有线有很多优点,缺点也解决的差不多了,就不展开了。很多人做智能硬件的时候会考虑用什么协议,是用WiFi呢,还是BLE蓝牙呢,还是ZigBee呢?甚至还有人考虑用私有协议或者433/868MHz的射频协议。这里面有成本的考虑,有功耗的考虑,有穿墙效果的考虑,还有和其他硬件的互通等各种考虑。


    传统的蓝牙,WIFI, zigbee好多协议。哪种最可能一统江湖?换句话说,消费者现在买哪种协议的产品,几年之后不会只能当垃圾?和总线制智能家居系统相比,无线的好处是即插即用、免布线等。但主流的Wi-Fi、ZigBee、蓝牙在家庭的环境中都有各自的短板。


1、Wi-Fi:

    是基于IEEE802.11的通信协议,被广泛使用在智能单品及智能家电中。原因是配网简单,用户熟悉度高,不需要额外的网关,可以和存量路由器直接通信。


智能硬件(家居)的无线通信协议 WIFI BLE Zigbee哪个更有前途?


    但Wi-Fi的问题是信道本身已经拥挤、接入数量多容易掉线,路由器能支持同时连接的设备数有限。成本高,功耗高不插电的设备使用WiFi很难坚持很长时间,需要频繁充电或者换电池,给用户带来困扰。而BLE和ZigBee可以做到几个月、一年、甚至几年都不用换电池。所以现在可穿戴设备都用BLE协议。


2、BLE:

    即蓝牙低能耗技术,是一种低成本、短距离、可互操作的鲁棒性无线技术,利用许多智能手段最大限度地降低功耗。被称为超低功耗无线技术。BLE(低功耗蓝牙技术)有低功耗、快速与手机连接的特性。


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    但早期都是以点对点产品为主。基于低功耗特性,蓝牙智能产品集中在可穿戴设备、健康监护设备等产品中。从蓝牙4.1协议开始,蓝牙 mesh产品具备了自组网特征,但蓝牙mesh还处在技术积累期。MESH协议在苹果的HomeKit中有完整定义,其他无线产品则需要通过“bridge”来接入。智能手机都标配这两种技术,用户都非常熟悉这些产品的配对、联网,这也是大量的智能硬件使用BLE的原因。


3、ZigBee:

    基于IEEE802.15.4标准的低功耗局域网协议。按照维基百科的说法,其命名参照蜜蜂的群体通信网络:蜜蜂(bee)靠飞翔和“嗡嗡”(zig)地抖动翅膀的“舞蹈”来与同伴传递花粉所在方位信息。简单来说,ZigBee技术是一种短距离、低功耗的、便宜的无线组网通讯技术。

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    它的特点是低功耗、自组网、节点数多。但手机中没有ZigBee模块,需要额外的网关接入ip网络。ZigBee mesh网络复杂、用户DIY的可能性小,可能更适用于工业物联网。早期的ZigBee智能家居产品有很多私有协议,使得产品互通困难。ZHA和ZLL做了不少互通尝试,ZigBee3.0也风风火火,都想解决lot时代互通问题。


4、LoRa和NB-lot

    以上三种技术都是基于2.4GHz频段的,在无线设备爆发的时代,这个信道变得越来越拥挤,相互之间干扰问题也会更严重。在无线产品中,频率越高则距离越短,穿墙性越差,这也是subGHz频段越来越被重视的原因。

    早期的小无线产品集中在315MHz和433MHz频段,但由于频段宝贵,所以带宽很窄,因此一些成熟的通讯算法无法实现。这些早期产品给人的印象就是不稳定,抗干扰性差。随着通讯技术的发展,使用subGHz的低功耗广域网(LP-WAN)发展迅速,目前主要集中在LoRa和NB-lot两个技术标准上。利用数字扩频、纠错码、双工通讯、MAC层控制等技术使得LP-WAN既保留了低功耗、远距离、穿墙好等优点,又解决了抗干扰的问题。

智能硬件(家居)的无线通信协议 WIFI BLE Zigbee哪个更有前途?


    其实用户并不关心智能硬件(智能家居系统)用的是什么无线技术,只要求联网简单、稳定。目前短期内还看不到一统江湖的无线标准,各种协议并存将长期存在。