智能家居無線協(xié)議的發(fā)展歷史和未來趨勢

據(jù)Crimson Hexagon最近的一份報告發(fā)現(xiàn)：“從2014年到2017年，智能家居技術開始受到人們的廣泛關注，超過60％的消費者對智能家居技術表現(xiàn)出了極大的興趣。”如果你從事物聯(lián)網(wǎng)行業(yè)工作，那么你可能會對報告及數(shù)據(jù)比較熟悉，因為這預示著智能聯(lián)網(wǎng)家庭的未來市場發(fā)展機會。

我們都知道，消費者在選購智能家居產(chǎn)品時，往往會受到很多因素的影響，如娛樂性、便利性、安全性以及提升家庭能源利用效率和減少能源支出等等。但是，在這些背后，我們都知道，智能家居發(fā)展最大的阻礙因素之一就是智能家居設備的互操作性和越來越多的無線協(xié)議。

類似Z-Wave和Wi-Fi這樣的無線協(xié)議作為物聯(lián)網(wǎng)基礎設施的重要支柱; 在某些情況下，設備之間使用的這些語言創(chuàng)建了支離破碎或封閉的生態(tài)系統(tǒng)，往往給終端用戶造成困惑及應用障礙。

隨著現(xiàn)代智能家居越來越受歡迎，相應的協(xié)議及其功能的數(shù)量也越來越多。盡管工程師，開發(fā)人員以及制造商都試圖創(chuàng)造他們認為最佳用戶體驗的產(chǎn)品，并引入了新的協(xié)議和技術，但大家都想統(tǒng)一標準，連接控制所有的產(chǎn)品。為了更好理解我們如何達到當前智能家居的協(xié)議狀態(tài)，我們來看一段簡短的歷史。

物聯(lián)網(wǎng)之前的物聯(lián)網(wǎng)

首先，智能家居中無線協(xié)議的功能是什么？

簡而言之，協(xié)議是設備如何相互通信和理解的語言或功能。許多人認為現(xiàn)代智能家居協(xié)議的出現(xiàn)可追溯到20世紀70年代X10（一種國際通用的智能家居電力載波協(xié)議）的創(chuàng)建，它是第一個用于電子設備的通用通信協(xié)議。不久之后，又開發(fā)了各種其它協(xié)議，包括Z-Wave，以及UPB（通用電力線總線），Wi-Fi和Insteon（一種復雜度低,功耗低,數(shù)據(jù)傳輸速率低,成本低的雙向混合通信技術,具有即時響應,易安裝,易使用,經(jīng)濟可靠和與X10兼容的特點）等以解決消費電子和家庭控制市場的各種問題。

UPB于1999年發(fā)布，使用電力線接線進行信號和控制，通過家中現(xiàn)有的電線提供高水平的可靠性和傳輸速率。這是一項技術性很強的技術，對于那些幾乎沒有相應技術知識的DIY人群來說很難采用。另外，在90年代早期引入Wi-Fi來傳輸大量數(shù)據(jù)。今天，Wi-Fi在智能家居中允許設備連接并讓用戶享受家庭設備的遠程控制。但是，Wi-Fi確實存在和面臨諸如高干擾、高功耗等挑戰(zhàn)，這對于電池供電的產(chǎn)品來說并不理想。

繼Wi-Fi之后，Z-Wave和Insteon等新一代協(xié)議通過提供高效、低功耗連接和利用網(wǎng)狀網(wǎng)絡來增強網(wǎng)絡信號，主要為家庭控制而設計。

智能家居的早期技術

Insteon由Smartlabs Inc.設計，旨在解決基于電力線和無線協(xié)議之間連接。它們在當時是一種獨特的解決方案，但它們封閉的生態(tài)系統(tǒng)使得消費者很難采用。

作為早期的網(wǎng)狀網(wǎng)絡技術，Zigbee由HomeRF聯(lián)盟開發(fā)，是一種無線專有協(xié)議，具有許多不同的“配置文件”，主要用于商業(yè)，能源和遠程控制市場。與Zigbee一樣，Z-Wave也是一種網(wǎng)狀網(wǎng)絡協(xié)議，由丹麥公司Zensys于2001年推出，現(xiàn)在為Silicon Labs擁有。

Z-Wave是專門為智能家居打造的; 家庭控制愛好者和開發(fā)人員都知道，要想獲得成功，標準不僅必須使用低功率電源而且不會干擾其他家用電子產(chǎn)品，而且隨著設備的增加而變得更強。 作為家庭控制的原始網(wǎng)絡網(wǎng)技術之一，Z-Wave的傳統(tǒng)至今仍在繼續(xù)。Z-Wave由Z-Wave聯(lián)盟提供支持，Z-Wave聯(lián)盟是行業(yè)領導者的成員聯(lián)盟，致力于推廣標準，在撰寫本文時擁有超過2400個經(jīng)認證的Z- Wave設備和700多名成員。

智能家居協(xié)議新成員

在過去幾年中，隨著智能家居技術的發(fā)展，對低功耗網(wǎng)狀網(wǎng)絡作為智能家居技術支柱需求促使其它標準組織不斷探索自己的技術。 我們已經(jīng)看到像Thread（由三星、Nest、ARM、Big Ass Fans、飛思卡爾和Silicon Labs公司聯(lián)合推出， 是一種基于IP的無線網(wǎng)絡協(xié)議，用來連接家里的智能產(chǎn)品。）以及藍牙技術組織（SIG）和Wi-Fi聯(lián)盟等現(xiàn)有標準組織已經(jīng)宣布了自己的藍牙網(wǎng)狀網(wǎng)和Wi-Fi HaLow網(wǎng)狀網(wǎng)協(xié)議版本。

Thread是由Google和其它對智能家居感興趣的大公司與2014年發(fā)起。Thread天生支持IPv6，旨在與Google和Nest合作，但不解決產(chǎn)品級互操作性問題。藍牙網(wǎng)格由SIG于2017年正式推出，與目前已知的藍牙點對點通信相比具有不同的功能。而Wi-FiHaLow網(wǎng)狀網(wǎng)協(xié)議，目前來自主要芯片組供應商的工程師對WiFi HaLow的功耗問題表示擔憂，擔心該協(xié)議會對電池供電的智能家居設備消耗太多能量。

此外，許多較新的協(xié)議，如Wi-Fi HaLow可能需要很長時間才能被制造商采用并為消費者創(chuàng)造合理的產(chǎn)品，這對于他們的發(fā)展來說是一大障礙。

智能家居協(xié)議未來將如何發(fā)展？

智能家居市場還將繼續(xù)增長，到目前為止，我們還沒有看到足夠多的跡象表明某一種標準或技術未來會一統(tǒng)天下。但我們有責任幫助消費者了解他們帶回家的產(chǎn)品以及每種技術在實際應用所中發(fā)揮的作用。

例如，Wi-Fi將成為所有智能家居產(chǎn)品連接的組成部分，特別是如果用戶希望能夠在家庭之外遠程訪問他們的設備。而藍牙將在智能鎖市場中發(fā)揮了關鍵作用，讓消費者用智能手機在走到前門時可以輕松地開門。Z-Wave在安全系統(tǒng)中仍然是一項突出技術，連接燈、溫控器、門鎖、傳感器及其它外圍設備，使家庭真正智能化。

現(xiàn)在比較常用的網(wǎng)絡協(xié)議有 WiFi、藍牙、ZigBee、Z-Wave，不過都有不足，例如：

WiFi的功耗比較大，適合傳輸大量的數(shù)據(jù)；

藍牙功耗比較低，但現(xiàn)在還存在藍牙2.0與藍牙4.0并存的混亂局面，且不支持IPv6；

ZigBee技術比較復雜，研發(fā)成本高；

Z-Wave由丹麥公司Zensys主導，暫時還沒有ZigBee聯(lián)盟強大。

所有無線協(xié)議都有其優(yōu)缺點，但最重要的選用因素仍然是互操作性和安全性，以及更多的產(chǎn)品選擇。這取決于我們所有人，包括標準組織，制造商，零售商，開發(fā)人員等智能家居生態(tài)系統(tǒng)中的每個人，共同推動和實現(xiàn)互聯(lián)互通的智能家居生活。