智能家居無(wú)線(xiàn)協(xié)議的發(fā)展歷史和未來(lái)趨勢(shì)

據(jù)Crimson Hexagon最近的一份報(bào)告發(fā)現(xiàn)：“從2014年到2017年，智能家居技術(shù)開(kāi)始受到人們的廣泛關(guān)注，超過(guò)60％的消費(fèi)者對(duì)智能家居技術(shù)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(huì)對(duì)報(bào)告及數(shù)據(jù)比較熟悉，因?yàn)檫@預(yù)示著智能聯(lián)網(wǎng)家庭的未來(lái)市場(chǎng)發(fā)展機(jī)會(huì)。

我們都知道，消費(fèi)者在選購(gòu)智能家居產(chǎn)品時(shí)，往往會(huì)受到很多因素的影響，如娛樂(lè)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(shè)備的互操作性和越來(lái)越多的無(wú)線(xiàn)協(xié)議。

類(lèi)似Z-Wave和Wi-Fi這樣的無(wú)線(xiàn)協(xié)議作為物聯(lián)網(wǎng)基礎(chǔ)設(shè)施的重要支柱; 在某些情況下，設(shè)備之間使用的這些語(yǔ)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(hù)造成困惑及應(yīng)用障礙。

隨著現(xiàn)代智能家居越來(lái)越受歡迎，相應(yīng)的協(xié)議及其功能的數(shù)量也越來(lái)越多。盡管工程師，開(kāi)發(fā)人員以及制造商都試圖創(chuàng)造他們認(rèn)為最佳用戶(hù)體驗(yàn)的產(chǎn)品，并引入了新的協(xié)議和技術(shù)，但大家都想統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)，連接控制所有的產(chǎn)品。為了更好理解我們?nèi)绾芜_(dá)到當(dāng)前智能家居的協(xié)議狀態(tài)，我們來(lái)看一段簡(jiǎn)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(wú)線(xiàn)協(xié)議的功能是什么？

簡(jiǎn)而言之，協(xié)議是設(shè)備如何相互通信和理解的語(yǔ)言或功能。許多人認(rèn)為現(xiàn)代智能家居協(xié)議的出現(xiàn)可追溯到20世紀(jì)70年代X10（一種國(guó)際通用的智能家居電力載波協(xié)議）的創(chuàng)建，它是第一個(gè)用于電子設(shè)備的通用通信協(xié)議。不久之后，又開(kāi)發(fā)了各種其它協(xié)議，包括Z-Wave，以及UPB（通用電力線(xiàn)總線(xiàn)），Wi-Fi和Insteon（一種復(fù)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(shù),具有即時(shí)響應(yīng),易安裝,易使用,經(jīng)濟(jì)可靠和與X10兼容的特點(diǎn)）等以解決消費(fèi)電子和家庭控制市場(chǎng)的各種問(wèn)題。

UPB于1999年發(fā)布，使用電力線(xiàn)接線(xiàn)進(jìn)行信號(hào)和控制，通過(guò)家中現(xiàn)有的電線(xiàn)提供高水平的可靠性和傳輸速率。這是一項(xiàng)技術(shù)性很強(qiáng)的技術(shù)，對(duì)于那些幾乎沒(méi)有相應(yīng)技術(shù)知識(shí)的DIY人群來(lái)說(shuō)很難采用。另外，在90年代早期引入Wi-Fi來(lái)傳輸大量數(shù)據(jù)。今天，Wi-Fi在智能家居中允許設(shè)備連接并讓用戶(hù)享受家庭設(shè)備的遠(yuǎn)程控制。但是，Wi-Fi確實(shí)存在和面臨諸如高干擾、高功耗等挑戰(zhàn)，這對(duì)于電池供電的產(chǎn)品來(lái)說(shuō)并不理想。

繼Wi-Fi之后，Z-Wave和Insteon等新一代協(xié)議通過(guò)提供高效、低功耗連接和利用網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)來(lái)增強(qiáng)網(wǎng)絡(luò)信號(hào)，主要為家庭控制而設(shè)計(jì)。

智能家居的早期技術(shù)

Insteon由Smartlabs Inc.設(shè)計(jì)，旨在解決基于電力線(xiàn)和無(wú)線(xiàn)協(xié)議之間連接。它們?cè)诋?dāng)時(shí)是一種獨(dú)特的解決方案，但它們封閉的生態(tài)系統(tǒng)使得消費(fèi)者很難采用。

作為早期的網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，Zigbee由HomeRF聯(lián)盟開(kāi)發(fā)，是一種無(wú)線(xiàn)專(zhuān)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(yuǎn)程控制市場(chǎng)。與Zigbee一樣，Z-Wave也是一種網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)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(zhuān)門(mén)為智能家居打造的; 家庭控制愛(ài)好者和開(kāi)發(fā)人員都知道，要想獲得成功，標(biāo)準(zhǔn)不僅必須使用低功率電源而且不會(huì)干擾其他家用電子產(chǎn)品，而且隨著設(shè)備的增加而變得更強(qiáng)。 作為家庭控制的原始網(wǎng)絡(luò)網(wǎng)技術(shù)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(lǐng)導(dǎo)者的成員聯(lián)盟，致力于推廣標(biāo)準(zhǔn)，在撰寫(xiě)本文時(shí)擁有超過(guò)2400個(gè)經(jīng)認(rèn)證的Z- Wave設(shè)備和700多名成員。

智能家居協(xié)議新成員

在過(guò)去幾年中，隨著智能家居技術(shù)的發(fā)展，對(duì)低功耗網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)作為智能家居技術(shù)支柱需求促使其它標(biāo)準(zhǔn)組織不斷探索自己的技術(shù)。 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(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò)協(xié)議，用來(lái)連接家里的智能產(chǎn)品。）以及藍(lán)牙技術(shù)組織（SIG）和Wi-Fi聯(lián)盟等現(xiàn)有標(biāo)準(zhǔn)組織已經(jīng)宣布了自己的藍(lán)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(duì)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(jí)互操作性問(wèn)題。藍(lán)牙網(wǎng)格由SIG于2017年正式推出，與目前已知的藍(lán)牙點(diǎn)對(duì)點(diǎn)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(lái)自主要芯片組供應(yīng)商的工程師對(duì)WiFi HaLow的功耗問(wèn)題表示擔(dān)憂(yōu)，擔(dān)心該協(xié)議會(huì)對(duì)電池供電的智能家居設(shè)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(zhǎng)時(shí)間才能被制造商采用并為消費(fèi)者創(chuàng)造合理的產(chǎn)品，這對(duì)于他們的發(fā)展來(lái)說(shuō)是一大障礙。

智能家居協(xié)議未來(lái)將如何發(fā)展？

智能家居市場(chǎng)還將繼續(xù)增長(zhǎng)，到目前為止，我們還沒(méi)有看到足夠多的跡象表明某一種標(biāo)準(zhǔn)或技術(shù)未來(lái)會(huì)一統(tǒng)天下。但我們有責(zé)任幫助消費(fèi)者了解他們帶回家的產(chǎn)品以及每種技術(shù)在實(shí)際應(yīng)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(hù)希望能夠在家庭之外遠(yuǎn)程訪(fǎng)問(wèn)他們的設(shè)備。而藍(lán)牙將在智能鎖市場(chǎng)中發(fā)揮了關(guān)鍵作用，讓消費(fèi)者用智能手機(jī)在走到前門(mén)時(shí)可以輕松地開(kāi)門(mén)。Z-Wave在安全系統(tǒng)中仍然是一項(xiàng)突出技術(shù)，連接燈、溫控器、門(mén)鎖、傳感器及其它外圍設(shè)備，使家庭真正智能化。

現(xiàn)在比較常用的網(wǎng)絡(luò)協(xié)議有 WiFi、藍(lán)牙、ZigBee、Z-Wave，不過(guò)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(lán)牙功耗比較低，但現(xiàn)在還存在藍(lán)牙2.0與藍(lán)牙4.0并存的混亂局面，且不支持IPv6；

ZigBee技術(shù)比較復(fù)雜，研發(fā)成本高；

Z-Wave由丹麥公司Zensys主導(dǎo)，暫時(shí)還沒(méi)有ZigBee聯(lián)盟強(qiáng)大。

所有無(wú)線(xiàn)協(xié)議都有其優(yōu)缺點(diǎn)，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(biāo)準(zhǔn)組織，制造商，零售商，開(kāi)發(fā)人員等智能家居生態(tài)系統(tǒng)中的每個(gè)人，共同推動(dòng)和實(shí)現(xiàn)互聯(lián)互通的智能家居生活。