智能家居主流無線技術有哪些應該如何選擇

一、概述

智能家居解決方案需綜合考慮技術、成本、施工方便、美觀等多個因素。傳統(tǒng)的智能家居網(wǎng)絡布線方式是有線網(wǎng)絡，施工不方便、影響美觀，各制造商都在主推基于無線技術的智能家居解決方案。無線網(wǎng)絡無需布線不會影響室內(nèi)美觀，節(jié)約了綜合布線這方面的人力和物力，且具有方便、快速等特點，非常適合應用于智能家居。

當前市場上智能家居的無線解決方案較多，這一方面可為用戶提供更多選擇，但同時也給用戶帶來了困惑，不知選擇哪種無線技術構建的智能家居系統(tǒng)。智能家居無線解決方案雖多，但主流的智能家居無線技術可總結為：Zigbee、Z-Wave、KNX RF、WiFi、藍牙等。

二、幾種主流智能家居無線技術對比

現(xiàn)從無線傳輸技術、功耗、節(jié)點數(shù)、安全性、開放性、標準化與互操作、行業(yè)適用性、可用軟硬件資源等幾個方面對上述幾種主流智能家居無線技術進行比較。

1、無線傳輸技術

Zigbee：基于IEEE 802.15.4標準，工作頻率為868MHz、915MHz或2.4GHz，在國內(nèi)主要使用2.4GHz，250kbps（2.4GHz），調(diào)制方式：BPSK/OQPSK，支持星型、樹型和網(wǎng)狀（mesh）網(wǎng)絡拓撲，支持16個通信信道（2.4GHz）。

Z-Wave：無線傳輸技術無標準，工作頻率為908.42MHz（美國）、868.42MHz（歐洲），調(diào)制方式：FSK（BFSK/GFSK），數(shù)據(jù)傳輸速率為40kbps，支持網(wǎng)狀（mesh）網(wǎng)絡拓撲，支持單信道。

KNX RF：基于EN 50090-5-3，工作頻率為868MHz，調(diào)制方式：FSK，數(shù)據(jù)傳輸速率為16kbps，支持對等網(wǎng)絡拓撲，不支持網(wǎng)狀拓撲，支持3個快速信道和2個慢速信道。

WiFi：基于IEEE 802.11標準，主要工作頻率為2.4GHz，調(diào)制方式：MIMO-OFDM/DSSS/CCK，數(shù)據(jù)傳輸速率為11Mbps以上，支持自組網(wǎng)（Ad hoc）和基礎結構拓撲，支持14個通信信道。

藍牙：基于IEEE 802.15標準，主要工作頻率為2.4GHz，調(diào)制方式GFSK，數(shù)據(jù)傳輸速率為1Mbps以上，支持點對點，以及對等網(wǎng)絡（Ad hoc）拓撲，支持79個信道。

2、功耗

Zigbee/Z-Wave/KNXRF都為低功耗設計，典型1mW（0dBm），KNX RF甚至支持機電能源獲取方式（類似EnOcean方式）；WiFi功耗大，需外配電源，典型36mW（16dBm）；藍牙功耗介于低功耗與WiFi功耗之間，典型2.5 mW（4dBm）。

3、節(jié)點數(shù)

Zigbee：理論上可支持超過6萬個節(jié)點。

Z-Wave：最多232個節(jié)點。

KNX RF：最多約4000個節(jié)點。

WiFi：理論上254個節(jié)點，但實際支持遠低于理論值，一般不超過20個。

藍牙：一般8個節(jié)點。

4、安全性

Zigbee：AES– 128等安全機制。

Z-Wave：具備安全層，提供密鑰機制。

KNX RF：應用層之上提供認證、加密等安全機制。

WiFi：WPA/WPA2安全機制。

藍牙：可提供認證、加密和密鑰管理等安全機制。

5、開放性

Zigbee：Zigbee聯(lián)盟，會員開放。

Z-Wave：Zensys公司主導Z-Wave聯(lián)盟，會員開放。

KNX RF：KNX協(xié)會，會員完全開放。

WiFi：完全開放。

藍牙：藍牙技術聯(lián)盟，完全開放。

6、標準化與互操作

Zigbee：未建立國際標準，已建立協(xié)會內(nèi)部協(xié)議規(guī)范和不同領域規(guī)約，目前不同廠商產(chǎn)品存在互操作問題。

Z-Wave：未建立國際標準，已建立協(xié)會內(nèi)部協(xié)議規(guī)范。

KNX RF：已成為ISO/IEC標準、EN標準、GB/T標準，不同廠商產(chǎn)品可實現(xiàn)互操作，且使用統(tǒng)一軟件進行配置。

WiFi：已有國際標準，但面向智能家居領域沒有建立規(guī)約，不同廠商產(chǎn)品無法實現(xiàn)互操作。

藍牙：已有國際標準，但面向智能家居領域沒有建立規(guī)約，不同廠商產(chǎn)品無法實現(xiàn)互操作。

7、行業(yè)適用性

Zigbee：可面向多個應用領域，適用于智能家居應用，但主要用于傳感和控制等功能。

Z-Wave：專門針對智能家居應用，但主要用于傳感和控制等功能。

KNX RF：專門針對智能家居應用，可與KNX TP（雙絞線）配合使用，但主要用于傳感和控制等功能。

WiFi：面向多應用領域，智能家居應用不僅可用于傳感和控制，也可用于音視頻等功能。

藍牙：面向多應用領域，智能家居應用不僅可用于傳感和控制，也可用于語音等功能。

8、可用軟硬件資源

Zigbee：已有多個芯片制造商提供解決方案，如TI、FREESCALE 、ATMEL、Nordic 等，以及基于不同硬件平臺的通信協(xié)議棧。

Z-Wave：Zensys公司提供專用芯片。

KNX RF：目前有2個硬件廠商和2個軟件公司提供芯片和協(xié)議解決方案。

WiFi：眾多廠商提供芯片和協(xié)議解決方案，應用層以外協(xié)議為開放協(xié)議。

藍牙：較多廠商提供芯片和協(xié)議解決方案。

三、特點分析

1、Zigbee

無線通信技術先進，抗擾性和穿透性一般（主要工作在2.4GHz），軟硬件開發(fā)資源較豐富，標準化和互操作性待改進，比較適合智能家居行業(yè)應用。

2、Z-Wave

無線通信技術較先進，抗擾性和穿透性較好，軟硬件開發(fā)資源單一，第三方解決方案少，標準化待完善，互操作性較好。適合智能家居行業(yè)應用。

3、KNX RF

無線通信技術簡單但實用，軟硬件開發(fā)資源較少，抗擾性和穿透性較好，標準化和互操作性很優(yōu)秀。無線和有線可構成完整解決方案，適合智能家居行業(yè)應用。

4、WiFi

無線通信技術先進，軟硬件開發(fā)資源很豐富，抗擾性和穿透性一般（主要工作在2.4GHz）。智能家居行業(yè)的標準化和互操作性較差，由于功耗高和節(jié)點數(shù)限制，在智能家居行業(yè)應用受限，但其將智能家居應用整合到IT網(wǎng)絡的能力最強。

5、藍牙

無線通信技術先進，軟硬件開發(fā)資源豐富，抗擾性和穿透性一般（主要工作在2.4GHz）。智能家居行業(yè)的標準化和互操作性較差，由于節(jié)點數(shù)和拓撲方式，其在智能家居行業(yè)應用受限，但方便集成到智能終端，如手機、Pad等。

四、觀點

上述對幾種主流用于智能家居無線技術進行了客觀對比，但對于公司選擇哪種技術，以及客戶選擇哪種產(chǎn)品，除了技術先進性的對比，還要考慮技術的成熟性、可靠性、工程實施等多個因素。

另提兩個問題：

1）是否一定要支持Mesh網(wǎng)絡的無線技術？無線技術支持Mesh拓撲結構表示其無線技術較復雜，可支持更多節(jié)點，覆蓋更廣區(qū)域。但鑒于Mesh拓撲的復雜性，會增加開發(fā)難度，且網(wǎng)絡管理復雜，而且較多條路由在實際應用中的意義并不大。

2）現(xiàn)在階段是否應該采用純無線解決方案？無線技術確實給智能家居帶來了很多方便，但目前看完全靠無線技術并不能解決所有的應用問題，而且無線技術的可靠性、穩(wěn)定性目前仍需改善，尤其對于公建應用。有線+無線的解決方案在目前階段仍然是正確選擇。