智能家居的智能主要體現(xiàn)在哪里

讓冰箱自動訂購黃油和奶酪的想法已經(jīng)有很長時間了，但到目前為止這一智能家居的典型應用還沒有成為現(xiàn)實。而另一方面，其它聯(lián)網(wǎng)應用陸續(xù)出現(xiàn)，而且每天都在不斷增加。對供應商來說，這意味著他們必須確定要將精力放在哪些無線網(wǎng)絡標準上。

策略分析公司（Strategy Analytics）的統(tǒng)計數(shù)據(jù)表明，2008年平均每個家庭有2．8個聯(lián)網(wǎng)設備，而到2015年這個數(shù)字已經(jīng)升至8．6。據(jù)Gartner預測，到2022年每個家庭將平均擁有500個智能設備。德國是智能家居的關鍵市場之一：從2016年智能家居監(jiān)測報告（由Dr． Grieger ＆ Cie．市場研究機構(gòu)和德國智能家居首倡協(xié)會聯(lián)合發(fā)布）可以看出，在1017個參與調(diào)查的家庭中，約30％已經(jīng)在使用智能家居設備，主要集中在能源管理、娛樂和通信，以及安防等方面。

但是智能家居和環(huán)境輔助生活（AAL）技術(shù)不單單在個人消費領域得到廣泛應用，物業(yè)管理公司和住房協(xié)會組織也日益關注和采用智能家居技術(shù)方案來監(jiān)控能源消耗和開支，同時也用于監(jiān)控調(diào)節(jié)室內(nèi)溫度以防霉的熱控系統(tǒng)。針對這些應用的網(wǎng)絡連接有很多無線標準和平臺。

來自美國的專有協(xié)議：Z－Wave

美國Sigma Designs公司自己開發(fā)出Z－Wave混合網(wǎng)絡協(xié)議，但沒有其它半導體供應商使用該協(xié)議，很多設備制造商擔心采用該技術(shù)會走向死胡同。在美國，Z－Wave使用免許可的915 MHz頻段，但這個頻段在歐洲不可用，采用Z－Wave的終端設備供應商必須使用868 MHz收發(fā)器轉(zhuǎn)換才行。Z－Wave的其它缺點還包括數(shù)據(jù)傳輸率低，也不兼容智能手機。這是一個很嚴重的問題，因為大部分用戶都希望通過智能手機遠程操控智能家居。這一點在2015年Deloitte智能家居調(diào)查報告中也得以驗證。

靈活的頻率選擇：ZigBee

ZigBee是另外一種混合網(wǎng)絡協(xié)議，到目前為止主要在美國市場使用。它基于IEEE 802．15．4規(guī)范，使用免許可的2．4 GHz，處于短頻頻段。這意味著用戶可以為每個智能家居設備選用最好的頻率，特別是使用短頻／2．4 GHz頻段的混合收發(fā)器，比如Atmel的AT86RF215收發(fā)器。然而，眼下還不能推薦使用ZigBee，因為2015年發(fā)現(xiàn)它存在一個嚴重的安全漏洞，到目前為止還沒有找到通過固件更新的方式來解決這一問題。也許不遠的將來這一情況會有所改變，因為ZigBee聯(lián)盟已經(jīng)在測試3．0版本規(guī)范，將徹底堵死這一漏洞。

通用且安全：Thread

Thread網(wǎng)絡協(xié)議也是基于IEEE 802．15．4規(guī)范，使用免許可的2．4 GHz和短頻頻段。它具有穩(wěn)固、自我修復和節(jié)能等優(yōu)點，同時支持IPv6，是可以與藍牙和WiFi匹敵的6LowPAN替代方案。AES加密也可以保證安全性。因為Thread是免許可的，全球已經(jīng)有220家公司和組織支持該標準，其中包括ARM、三星、Atmel、寶潔和Osram等行業(yè)領頭企業(yè)。由Redpine Signals公司提供的流行模塊基于當前的RS9113M2MCombo芯片組，同時支持Thread協(xié)議，以及其它主流標準比如雙帶WiFi （2．4／5 GHz）、傳統(tǒng)藍牙標準、藍牙低功耗標準（BLE）和ZigBee等。

紅遍全球的藍牙智能

藍牙智能標準也稱為藍牙低功耗（BLE），同樣采用2．4 GHz頻段，已經(jīng)在全球得到廣泛使用。BLE也有一個決定性的優(yōu)勢，就是對IPv6的支持，這可以讓終端設備直接通過一個IPv6地址即可聯(lián)網(wǎng)。Nordic半導體公司已經(jīng)在其nRF51 SoC （CortexM0 ＋ 2．4 GHz 收發(fā)器）和nRF52 SoC （Cortex M4 ＋ 2．4 GHz收發(fā)器＋NFC）芯片上提供IPv6軟件包支持。此外，BLE在智能手機上的廣泛應用讓它比其它競爭規(guī)范先行一步。幾乎所有設備型號都帶有一個BLE接口，以方便與其它BLE智能家居產(chǎn)品直接通訊。此外，BLE 5．0標準也在覆蓋范圍、數(shù)據(jù)傳輸率和廣播功能等方面做了很大改進。這種廣播功能不必連接到終端設備并向云端傳送數(shù)據(jù)，從而實現(xiàn)了獨立的物聯(lián)網(wǎng)，APP應用因此反而顯得多余了。業(yè)界專家預測2017年藍牙智能的混合網(wǎng)絡協(xié)議將面世，自然Nordic半導體也會為其nRF51和nRF52芯片提供相應的軟件支持包。

從健身房到智能家：ANT

還有一個不容忽視的協(xié)議是ANT，這是由Garmin子公司Dynastream開發(fā)的，目前僅限于運動設備的聯(lián)網(wǎng)。然后ANT協(xié)議也已經(jīng)在家庭自動化、室內(nèi)定位和遠程醫(yī)療等方面得到認可和使用。ANT跟Z－Wave一樣是一種專有協(xié)議，但其優(yōu)勢是已經(jīng)得到幾家半導體制造商的支持，為客戶提供了更好的穩(wěn)定性。由于具有低功耗、網(wǎng)絡拓撲結(jié)構(gòu)靈活性強，以及越來越多智能手機的支持，ANT標準必將成為一個值得認真對待的競爭標準。Nordic半導體在其nRF51和nRF52芯片上也提供對ANT協(xié)議的軟件支持包。

已經(jīng)遍布家庭的WLAN

WLAN無疑是智能家居的首選網(wǎng)絡標準，因為它已經(jīng)在大部分家庭和公寓里安裝部署，具有很高的數(shù)據(jù)傳輸率，特別適合監(jiān)控攝像頭和多媒體系統(tǒng)等高帶寬需求的應用。此外，能源管理和環(huán)境輔助生活（ALL）等方面的智能家居應用也使用WLAN作為其無線網(wǎng)絡標準，無論是與智能手機的直接通信，還是通過本地網(wǎng)絡向云端傳送數(shù)據(jù)。WLAN和BLE經(jīng)?；旌鲜褂茫貏e是通過BLE傳輸傳感器數(shù)據(jù)到中心控制單元，然后再通過WLAN傳輸?shù)皆贫?。這種場合下，混合模塊是最合適的，比如Redpine Signals公司的RS9113芯片。最新的短頻WLAN標準802．11ah也可以確保WLAN在可預見的將來成為智能家居的首選網(wǎng)絡標準。

標準之爭仍將持續(xù)

現(xiàn)在還不能斷言哪個無線標準會壓倒其它競爭規(guī)范。我們可以很有把握的說，沒有一個標準能夠技壓群芳而獨霸一方，多種標準將同時并存。在這種情況下，集中的聯(lián)網(wǎng)單元將具有兼容性，而單個供應商將開發(fā)自己專有的、界線分明的智能家居系統(tǒng)。在所有場合都具有決定性的評判標準是對IPv6的支持、兼容智能手機，以及具有快速響應新環(huán)境變化的靈活性。ANT具有所有以上優(yōu)點，因此可以斷定它將占據(jù)更大的市場份額。但重量級的BLE和WiFi必將在市場上持續(xù)保持其主導地位。

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