Zigbee、藍牙、Wi-Fi，為什么智能家居需要物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)關？

Zigbee、藍牙、Wi-Fi，為什么智能家居需要物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)關？

智能家居網(wǎng)關是家庭自動化的核心，通過其可以實現(xiàn)系統(tǒng)信息采集、信息輸入、信息輸出、集中控制、遠程控制、聯(lián)動控制等功能。也就是說，智能家居網(wǎng)關是一個重要的信息中轉站，在接收到云端服務器的指令后，控制其他設備進行相關操作。從另一個角度來看，當一些智能家電無法單獨連接到網(wǎng)絡服務器時，智能家居網(wǎng)關可以充當智能家電和云服務器之間的物聯(lián)網(wǎng)橋梁，幫助智能家居設備實現(xiàn)智能運營。

什么是智能家居？

智能家居以住宅單元為基礎，通過物聯(lián)網(wǎng)技術連接家庭中的各種設備，如音視頻設備、照明系統(tǒng)、窗簾控制、空調(diào)控制、安防系統(tǒng)、數(shù)字影院系統(tǒng)、音視頻服務器、視頻柜系統(tǒng)、網(wǎng)絡家電等，實現(xiàn)智慧生活環(huán)境。智能家居受到物聯(lián)網(wǎng)的影響。智能家居連接各種家居設備，提供家電控制、照明控制、電話遠程控制、室內(nèi)外遠程控制、防盜報警、環(huán)境監(jiān)控、暖通空調(diào)控制、紅外轉發(fā)、可編程定時控制等多種功能。

與傳統(tǒng)家居相比，智能家居不僅擁有生活功能，還增加了網(wǎng)絡通信、家電自動化等功能，提供全方位的信息交互，甚至可以為各種能耗節(jié)省成本。

需要智能家居網(wǎng)關的原因

智能家居的聯(lián)網(wǎng)原理

要了解智能家居為什么需要物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)關，首先來了解一下智能家居的聯(lián)網(wǎng)原理。目前，智能家居設備通過兩種物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)關和三種連接方式實現(xiàn)互聯(lián)。兩種物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)關是藍牙網(wǎng)關和ZigBee網(wǎng)關，三種連接方式是藍牙連接、ZigBee連接和Wi-Fi連接（不需要物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)關）。

如果家里可以直接通過WIFI聯(lián)網(wǎng)，為什么還需要物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)關呢？由于Wi-Fi連接的硬件設備特別依賴于無線網(wǎng)絡，因此家里的無線網(wǎng)絡必須穩(wěn)定可靠，否則硬件設備可能會遇到離線和斷連的情況。如果家里邀請了一些朋友，并且有很多手機連接到路由器，無線網(wǎng)絡就會很容易卡住。此外，如果發(fā)生電信寬帶故障或路由器停電等事故，家中的智能設備也將變得無用。既然Wi-Fi網(wǎng)絡存在缺陷，那么還有另外兩種方式會是家庭網(wǎng)絡的更好選擇嗎?

答案是肯定的。Zigbee網(wǎng)關和藍牙網(wǎng)關已被證明是兩種最流行的智能家居網(wǎng)關。

從協(xié)議的角度來看

Wi-Fi

Zigbee

采用Zigbee協(xié)議的物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)關可以大大增加其可承載的設備數(shù)量。一個家庭中智能開關、傳感器和電機的數(shù)量可能達到數(shù)十個，而Zigbee網(wǎng)關可以輕松處理這些問題。

如果采用Wi-Fi協(xié)議，路由器至少需要有100-200個設備的承載能力，面板AP的性能也要相應提高。否則，隨著家里連接的智能設備越來越多，后期使用Wi-Fi硬件設備會出現(xiàn)嚴重卡頓。因此，智能家居需要物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)關，以降低成本，廣泛應用，高可靠性和標準化。

從數(shù)據(jù)傳輸?shù)慕嵌葋砜?/p>

Wi-Fi在與其他協(xié)議完全不同的路徑上執(zhí)行控制命令。例如，在人體感應照明的場景中，傳感器感知到有人在這里，并開始生成數(shù)據(jù)，并將數(shù)據(jù)上傳到云服務器，然后云服務器發(fā)出命令開燈，該命令通過燈、網(wǎng)線傳輸，然后由智能開關執(zhí)行，燈就會打開。

如果使用其他協(xié)議，則需要物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)關，由于網(wǎng)關具有邊緣計算能力和邏輯設計能力，因此所有數(shù)據(jù)只需通過家中的網(wǎng)關傳輸即可完成此控制命令。

與手機看電視不同，可以緩存、加載，智能家居場景必須及時響應。當人們經(jīng)過時，不可能等待傳感器打開燈并處理云中的命令。更重要的是，如果使用Wi-Fi，當當時的網(wǎng)絡不好時，情況也可能會變得更糟。

綜上所述，智能家居網(wǎng)關實際上是一個物聯(lián)網(wǎng)橋梁，其不僅可以連接到個人局域網(wǎng)，還可以通過自己的網(wǎng)絡連接到家里的其他智能設備。因此，智能家居需要低延遲、高穩(wěn)定的協(xié)議。這就是Zigbee和藍牙協(xié)議優(yōu)于Wi-Fi協(xié)議的原因，也是智能家居網(wǎng)關必須使用的原因。

引入Zigbee和藍牙作為智能家居協(xié)議

Zigbee智能家居中心

ZigBee是一種低速、短距離傳輸?shù)臒o線網(wǎng)絡協(xié)議。其主要特點包括低速、低功耗、低成本、支持大量網(wǎng)絡節(jié)點、多種網(wǎng)絡拓撲等。另外，ZigBee發(fā)布已有十多年了。因此，ZigBee在智能家居領域的應用已經(jīng)相當成熟，無論是組網(wǎng)能力、連接能力、通信范圍、安全性能、功耗水平等，都經(jīng)過了市場的檢驗，并被主流智能家居設備制造商所接受?；谶@些事實，ZigBee是目前最流行的智能家居協(xié)議。

藍牙智能家居中心

藍牙也是一種有價值的智能家居協(xié)議，其幾乎與WiFi一樣無處不在。這些智能家居設備可以使用藍牙來控制：智能家電、智能照明、智能門鎖、智能插頭、恒溫器、運動傳感器、接觸傳感器、煙霧報警器、空氣質(zhì)量傳感器、智能百葉窗等等。其中，藍牙Mesh照明控制在住宅和商業(yè)樓宇自動化中的影響力越來越大。

根據(jù)Bluetooth SIG 2022市場更新，2022年藍牙設備出貨量約為50億。如此巨大的體量攤銷了藍牙協(xié)議和藍牙芯片的軟硬件成本，，使得藍牙模塊的平均成本只有其他協(xié)議的一半甚至更低，可以大大降低藍牙智能家居設備的價格和成本。因此，雖然早期的藍牙技術并沒有面向智能家居領域，但隨著近年來藍牙技術在智能家居領域的快速適應，藍牙后來居上的潛力很大。

Zigbee與藍牙Mesh作為智能家居協(xié)議

藍牙和Zigbee是兩種最流行的個人局域網(wǎng)技術，并且都支持Mesh網(wǎng)絡。Zigbee基于IEEE 802.15.4標準，而藍牙Mesh是SIG開發(fā)發(fā)布的基于BLE的網(wǎng)絡技術。

藍牙Mesh作為智能家居協(xié)議的優(yōu)勢

大量的消費電子產(chǎn)品，特別是手機，都集成了藍牙模塊，如耳機、音箱、手環(huán)、智能手表、藍牙血糖儀、藍牙燈泡等，都帶有藍牙模塊，因此藍牙可以提供更廣泛的品牌之間的互操作性。這就是藍牙的獨特之處，也是ZigBee無法比擬的優(yōu)勢。這意味著藍牙Mesh網(wǎng)絡中的每個智能家居設備都可以相互連接。換言之，網(wǎng)絡中的智能設備可以直接發(fā)送命令來控制或連接另一個智能設備，這更接近于理想的“物聯(lián)網(wǎng)”。

藍牙Mesh中有兩種設備特征：一種是Friend，另一種是Low power node。這些特性可以保證節(jié)點的低功耗性能。藍牙Mesh協(xié)議的功耗低于ZigBee。

藍牙Mesh的通信速度最高可達2Mbps，而Zigbee基于802.15.4，將數(shù)據(jù)速率限制在最高250Kbps。因此，與Zigbee相比，藍牙Mesh具有更快的數(shù)據(jù)速率。

Zigbee Mesh作為智能家居協(xié)議的優(yōu)勢

通常，Zigbee Mesh從睡眠狀態(tài)切換到工作狀態(tài)只需要15ms，節(jié)點接入網(wǎng)絡只需要30ms。目前，ZigBee Mesh仍然是需要快速響應的智能家居設備的首選解決方案。當然，隨著藍牙Mesh的發(fā)展，藍牙Mesh的響應速度也在不斷提高。

ZigBee Mesh的穿透性比藍牙Mesh更強，并且在設備較少時效果也更好。然而，當藍牙Mesh大面積部署時，可以彌補穿透性能的弱點。

ZigBee Mesh早期是為工業(yè)生產(chǎn)的，因此抗干擾能力比藍牙Mesh強得多。對于干擾較大的環(huán)境，ZigBee更適合部署。

綜上所述，通過以上的對比，可以看出ZigBee Mesh和藍牙Mesh都有各自的優(yōu)缺點，但作為后起之秀，藍牙Mesh的普及速度要比ZigBee Mesh快得多。當智能家居設備想要走進千家萬戶時，用戶體驗和成本是兩個最重要的因素。當?shù)统杀舅{牙Mesh用戶體驗接近或超越ZigBee Mesh時，藍牙Mesh最終將取代ZigBee Mesh成為智能家居協(xié)議的首選，而ZigBee將會更多地應用于一些特殊領域和場景。

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