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分享 | 智能家居无线协议的发展历史及重要性

2018年07月10日     千家网

[导读]所有无线协议都有其优缺点,但最重要的选用因素仍然是互操作性和安全性,以及更多的产品选择。

Connecting the smart home: The history of wireless protocols – and why they matter

据Crimson Hexagon最近的一份报告发现:“从2014年到2017年,智能家居技术开始受到人们的广泛关注,超过60%的消费者对智能家居技术表现出了极大的兴趣。”如果你从事物联网行业工作,那么你可能会对报告及数据比较熟悉,因为这预示着智能联网家庭的未来市场发展机会。

我们都知道,消费者在选购智能家居产品时,往往会受到很多因素的影响,如娱乐性、便利性、安全性以及提升家庭能源利用效率和减少能源支出等等。但是,在这些背后,我们都知道,智能家居发展最大的阻碍因素之一就是智能家居设备的互操作性和越来越多的无线协议。

类似Z-Wave和Wi-Fi这样的无线协议作为物联网基础设施的重要支柱; 在某些情况下,设备之间使用的这些语言创建了支离破碎或封闭的生态系统,往往给终端用户造成困惑及应用障碍。

随着现代智能家居越来越受欢迎,相应的协议及其功能的数量也越来越多。尽管工程师,开发人员以及制造商都试图创造他们认为最佳用户体验的产品,并引入了新的协议和技术,但大家都想统一标准,连接控制所有的产品。为了更好理解我们如何达到当前智能家居的协议状态,我们来看一段简短的历史。

物联网之前的物联网

首先,智能家居中无线协议的功能是什么?

简而言之,协议是设备如何相互通信和理解的语言或功能。许多人认为现代智能家居协议的出现可追溯到20世纪70年代X10(一种国际通用的智能家居电力载波协议)的创建,它是第一个用于电子设备的通用通信协议。不久之后,又开发了各种其它协议,包括Z-Wave,以及UPB(通用电力线总线),Wi-Fi和Insteon(一种复杂度低,功耗低,数据传输速率低,成本低的双向混合通信技术,具有即时响应,易安装,易使用,经济可靠和与X10兼容的特点)等以解决消费电子和家庭控制市场的各种问题。

UPB于1999年发布,使用电力线接线进行信号和控制,通过家中现有的电线提供高水平的可靠性和传输速率。这是一项技术性很强的技术,对于那些几乎没有相应技术知识的DIY人群来说很难采用。另外,在90年代早期引入Wi-Fi来传输大量数据。今天,Wi-Fi在智能家居中允许设备连接并让用户享受家庭设备的远程控制。但是,Wi-Fi确实存在和面临诸如高干扰、高功耗等挑战,这对于电池供电的产品来说并不理想。

继Wi-Fi之后,Z-Wave和Insteon等新一代协议通过提供高效、低功耗连接和利用网状网络来增强网络信号,主要为家庭控制而设计。

智能家居的早期技术

Insteon由Smartlabs Inc.设计,旨在解决基于电力线和无线协议之间连接。它们在当时是一种独特的解决方案,但它们封闭的生态系统使得消费者很难采用。

作为早期的网状网络技术,Zigbee由HomeRF联盟开发,是一种无线专有协议,具有许多不同的“配置文件”,主要用于商业,能源和远程控制市场。与Zigbee一样,Z-Wave也是一种网状网络协议,由丹麦公司Zensys于2001年推出,现在为Silicon Labs拥有。

Z-Wave是专门为智能家居打造的; 家庭控制爱好者和开发人员都知道,要想获得成功,标准不仅必须使用低功率电源而且不会干扰其他家用电子产品,而且随着设备的增加而变得更强。 作为家庭控制的原始网络网技术之一,Z-Wave的传统至今仍在继续。Z-Wave由Z-Wave联盟提供支持,Z-Wave联盟是行业领导者的成员联盟,致力于推广标准,在撰写本文时拥有超过2400个经认证的Z- Wave设备和700多名成员。

智能家居协议新成员

在过去几年中,随着智能家居技术的发展,对低功耗网状网络作为智能家居技术支柱需求促使其它标准组织不断探索自己的技术。 我们已经看到像Thread(由三星、Nest、ARM、Big Ass Fans、飞思卡尔和Silicon Labs公司联合推出, 是一种基于IP的无线网络协议,用来连接家里的智能产品。)以及蓝牙技术组织(SIG)和Wi-Fi联盟等现有标准组织已经宣布了自己的蓝牙网状网和Wi-Fi HaLow网状网协议版本。

Thread是由Google和其它对智能家居感兴趣的大公司与2014年发起。Thread天生支持IPv6,旨在与Google和Nest合作,但不解决产品级互操作性问题。蓝牙网格由SIG于2017年正式推出,与目前已知的蓝牙点对点通信相比具有不同的功能。而Wi-FiHaLow网状网协议,目前来自主要芯片组供应商的工程师对WiFi HaLow的功耗问题表示担忧,担心该协议会对电池供电的智能家居设备消耗太多能量。

此外,许多较新的协议,如Wi-Fi HaLow可能需要很长时间才能被制造商采用并为消费者创造合理的产品,这对于他们的发展来说是一大障碍。

智能家居协议未来将如何发展?

智能家居市场还将继续增长,到目前为止,我们还没有看到足够多的迹象表明某一种标准或技术未来会一统天下。但我们有责任帮助消费者了解他们带回家的产品以及每种技术在实际应用所中发挥的作用。

例如,Wi-Fi将成为所有智能家居产品连接的组成部分,特别是如果用户希望能够在家庭之外远程访问他们的设备。而蓝牙将在智能锁市场中发挥了关键作用,让消费者用智能手机在走到前门时可以轻松地开门。Z-Wave在安全系统中仍然是一项突出技术,连接灯、温控器、门锁、传感器及其它外围设备,使家庭真正智能化。

现在比较常用的网络协议有 WiFi、蓝牙、ZigBee、Z-Wave,不过都有不足,例如:

WiFi的功耗比较大,适合传输大量的数据;

蓝牙功耗比较低,但现在还存在蓝牙2.0与蓝牙4.0并存的混乱局面,且不支持IPv6;

ZigBee技术比较复杂,研发成本高;

Z-Wave由丹麦公司Zensys主导,暂时还没有ZigBee联盟强大。

所有无线协议都有其优缺点,但最重要的选用因素仍然是互操作性和安全性,以及更多的产品选择。这取决于我们所有人,包括标准组织,制造商,零售商,开发人员等智能家居生态系统中的每个人,共同推动和实现互联互通的智能家居生活。(编译/蒙光伟)

来源:https://www.iottechnews.com/news/2018/jul/09/connecting-smart-home-history-wireless-protocols-and-why-they-matter/

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编辑:nicle

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