萬物互聯(lián)時代下的智能家居應用了哪些無線技術

當5G牌照發(fā)放，5G網絡的普及也離我們不遠。一旦“萬物互聯(lián)”，標志著物聯(lián)網普及開始。而在“萬物互聯(lián)”中，智慧家庭又是與我們日常生活連接最緊密的。至少目前來看，智慧家庭已經呈現(xiàn)了“雛形”。而在當下的智慧家庭中，智能家居功不可沒。

目前，在我們的智慧家庭中，無線路由器、智能音響、互聯(lián)網空調、智能電飯鍋、互聯(lián)網冰箱、智能電視、智能手機、平板電腦等設備，都是的重要成員。而通過上述智能設備實現(xiàn)目前簡單的智慧家庭，靠的都是無線技術。在我們的認知中，無線技術通常指的是4G網絡、WIFI無線以及藍牙技術。事實上，除了這些無線技術外，智慧家庭中還有很多無線技術我們并不熟知，諸如低功耗藍牙、藍牙Mesh、RF 433和Z-Wave等，讓我們去看看吧！目前，3G已經漸漸淘汰，4G目前正在“服役”。隨著5G的到來，2020年開始，4G或許也要漸漸淘汰。至少在未來的萬物互聯(lián)時代，5G無線移動通信技術要主宰智慧家庭。

其次是時延大幅減小。從4G向5G過渡時，時延也被大幅縮小。4G網絡的時延為10ms，但在5G網絡中，這個數字再度被縮小為1ms。目前在使用4G網絡對智能家居進行控制時往往時延較高，設備在交換信息時候會消耗一定的反饋時間。反映到實際使用之中就是在下達命令后需要停頓幾秒才能進行反饋，這樣的感受使人機交互大打折扣。

由IEEE在2004年1月組成的一個新的工作組在802.11-2007的基礎上發(fā)展出來的標準，于2009年9月正式批準。該標準增加了對MIMO的支持，允許40MHz的無線頻寬，最大傳輸速度理論值為600Mbit/s。同時，通過使用Alamouti提出的空時分組碼，該標準擴大了數據傳輸范圍。

我們知道，藍牙是電子產品不可缺少的功能。開啟藍牙后，兩個產品可以持續(xù)的數據傳輸，比如手機之間藍牙傳文件、藍牙無線耳機聽歌和使用藍牙鍵鼠等。這種持續(xù)性能夠滿足以上的使用情景，但代價是較高的功耗。再加上藍牙的有效傳輸距離非常近，不支持大量設備同時連接，所以 “新”協(xié)議就在智能家居領域出現(xiàn)，比如低功耗藍牙、藍牙Mesh！

首先是普通藍牙，藍牙技術是基于低成本的近距離無線連接，為固定和移動設備建立通信環(huán)境的一種特殊的近距離（一般10m內）無線技術連接。藍牙作為一種小范圍無線連接技術，能在設備間實現(xiàn)方便快捷、靈活安全、低成本、低功耗的數據通信和語音通信。目前市面上使用藍牙的智能家居產品包括智能門鎖、智能音箱、溫濕度計等。

目前藍牙4.0是主流，它是2012年最新藍牙版本，是3.0的升級版本；較3.0版本更省電、成本低、3毫秒低延遲、超長有效連接距離、AES-128加密等；通常用在藍牙耳機、藍牙音箱等設備上。但很多設備開始使用藍牙5.0，它是由藍牙技術聯(lián)盟在2016年提出的藍牙技術標準，藍牙5.0針對低功耗設備速度有相應提升和優(yōu)化，藍牙5.0結合wifi對室內位置進行輔助定位，提高傳輸速度，增加有效工作距離。

其次低功耗藍牙，低功耗藍牙是普通藍牙的進階版，功耗變低、傳輸距離增強，與設備的配對連接時長大幅減小。低功耗和普通藍牙的工作頻段（2.4GHz ISM）一樣，不過不會在開啟后一直工作，而是只在需要傳輸數據時工作，不需要時處于低功耗休眠狀態(tài)。低功耗藍牙開啟后和設備建立連接只有幾毫秒的延遲，而普通藍牙則有100毫秒左右。

事實上，在藍牙Mesh誕生13年前，另一種Mesh網絡協(xié)議——ZigBee就已經存在了。ZigBee和藍牙采用了同樣的2.4GHz頻段，都是用于短距離的少量數據傳輸，功耗也很低。由于競爭對手很少，ZigBee在智能家居興起的早期就被許多產品所采用。導致它成為了目前智能家居領域使用最廣泛的協(xié)議之一。和同類低功耗協(xié)議一樣，ZigBee主要被應用于使用電池的設備上，比如家電控制開關、人體傳感器和溫濕度傳感器等。

同樣，Z-Wave也是一種Mesh組網中近距離低數據量傳輸協(xié)議，具備了低功耗的特性。Z-Wave的頻段比較特殊，使用了908.42MHz或868.42MHz這兩個頻段。雖然藍牙Mesh和ZigBee使用的2.4GHz頻段十分擁擠，干擾問題較多。但之所以2.4GHz頻段擁擠，是因為世界各地都允許民用產品使用這個頻段。Z-Wave的頻段就那么通用，在很多國家都會受限制。

再加上Z-Wave模塊成本高于ZigBee、Z-Wave聯(lián)盟的協(xié)議標準更加嚴格，所以Z-Wave在智能家居產品中沒有ZigBee常見，尤其是國內。主流品牌的智能家居產品中幾乎沒有使用Z-Wave的，Z-Wave只存在于一些小品牌產品上。RF433是一種采用433MHz頻段的射頻協(xié)議，穿透力比較強，成本很低，但安全性很低。目前在國內智能家居產品中有少量應用，比如智能門鈴等。

而6LoWPAN是一個基于IPv6的新興無線協(xié)議，誕生的初衷是讓所有設備都能夠接入物聯(lián)網，即使這些設備的性能和續(xù)航很差。所以6LoWPAN對于設備續(xù)航和性能的要求很低。走了一個廉價、便捷、門檻低的路線。但6LoWPAN協(xié)議在目前還得到市場認可。