智能家居主流無線技術(shù)對比與分析

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人氣：發(fā)表時間：2020-06-27 15:54:12【大中小】

主流無線技術(shù)對比與分析

一、概述
智能家居解決方案需綜合考慮技術(shù)、成本、施工方便、美觀等多個因素。傳統(tǒng)的智能家居網(wǎng)絡(luò)布線方式是有線網(wǎng)絡(luò)，施工不方便、影響美觀，各制造商都在主推基于無線技術(shù)的智能家居解決方案。無線網(wǎng)絡(luò)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(yīng)用于智能家居。
當(dāng)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(shù)構(gòu)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(shù)可總結(jié)為：Zigbee、Z-Wave、KNX RF、WiFi、藍牙等。

二、幾種主流智能家居無線技術(shù)對比
現(xiàn)從無線傳輸技術(shù)、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(shù)進行比較。

1、無線傳輸技術(shù)
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(luò)拓撲，支持16個通信信道（2.4GHz）。
Z-Wave：無線傳輸技術(shù)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(luò)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(luò)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(chǔ)結(jié)構(gòu)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(luò)（Ad hoc）拓撲，支持79個信道。

2、功耗
Zigbee/Z-Wave/KNXRF都為低功耗設(shè)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(yīng)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(dǎo)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(shù)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(lǐng)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(lǐng)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(lǐng)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(yīng)用領(lǐng)域，適用于智能家居應(yīng)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(yīng)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(yīng)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(yīng)用領(lǐng)域，智能家居應(yīng)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(yīng)用領(lǐng)域，智能家居應(yīng)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(yīng)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(shù)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(yīng)用。
2、Z-Wave
無線通信技術(shù)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(yīng)用。
3、KNX RF
無線通信技術(shù)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(gòu)成完整解決方案，適合智能家居行業(yè)應(yīng)用。
4、WiFi
無線通信技術(shù)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(yīng)用受限，但其將智能家居應(yīng)用整合到IT網(wǎng)絡(luò)的能力最強。
5、藍牙
無線通信技術(shù)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(yīng)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(shù)進行了客觀對比，但對于公司選擇哪種技術(shù)，以及客戶選擇哪種產(chǎn)品，除了技術(shù)先進性的對比，還要考慮技術(shù)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(luò)的無線技術(shù)？無線技術(shù)支持Mesh拓撲結(jié)構(gòu)表示其無線技術(shù)較復(fù)雜，可支持更多節(jié)點，覆蓋更廣區(qū)域。但鑒于Mesh拓撲的復(fù)雜性，會增加開發(fā)難度，且網(wǎng)絡(luò)管理復(fù)雜，而且較多條路由在實際應(yīng)用中的意義并不大。
2）現(xiàn)在階段是否應(yīng)該采用純無線解決方案？無線技術(shù)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(shù)并不能解決所有的應(yīng)用問題，而且無線技術(shù)的可靠性、穩(wěn)定性目前仍需改善，尤其對于公建應(yīng)用。有線+無線的解決方案在目前階段仍然是正確選擇。

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