智能硬件无线通信协议（二）

智能家居五种通信协议应如何选择？

这几天有刚刚进入智能家居领域的客户反映，现在智能家居无线技术通信协议种类繁多，不知道哪种无线技术协议下的智能家居更有优势，更值得长期合作下去，客户反映的问题不无道理，现在各家公司都有各自的通信协议，都在跑马圈地各自为战，都想在智能家居市场启动的时候能分的一大杯羹。所以各家都说自己的无线通信协议更有优势，基本上都是王婆卖瓜。当下智能家居领域中有主要的五种：Zigbee,Z-wave,433,315,wifi，蓝牙。

在这其中蓝牙是最不适合做智能家居的，虽然它具有组网容易，功耗较低的优势，但蓝牙传输距离较进，无法自行组网，其次蓝牙堆栈(Stack)很容易崩溃等问题，决定着蓝牙只适用于近场通讯和做短距离的遥控器使用而非智能家居。

.WiFi作为当下非常普及的无线技术，无线信号传输距离也比较远，但我们认为它亦有它的问题。一个是WiFi的功耗，同样电压下WiFi工作电流较大，功耗较高。另一个则是路由器的载荷，如果有较多节点（比如门锁、灯、音箱…），连接过多时有可能会影响路由的稳定性。一般家用路由同时连接10个以上WiFi节点，用户可感觉到无线稳定性和速度下降。还有一个就是现在国内的民用无线频率都是2.4GHz，WIFI亦是如此，当局部环境中无线信号过多，无线信号会互相攻击，就如同在一条马路上来来去去跑着很多车，难免会相撞。所以WIFI同样并不适合做智能家居。

433MHz技术使用433MHz无线频段，因此相比于Z-Wave，WiFi，Zigbee，433MHz的显着优势是无线信号的穿透性强、能够传播得更远。但其缺点也是很明显的，就是其数据传输速率只有9600bps，远远小于Z-Wave和Zigbee的数据速率，更别说WIFI了，因此433Mhz技术一般只适用于数据传输量较少的应用场合。从通讯可靠性的角度来讲，433Mhz技术和WiFi一样，只支持星型网络的拓扑结构，通过多基站的方式实现网络覆盖空间的扩展，因此其无线通讯的可靠性和稳定性也逊于Z-Wave与Zigbee技术。另外，不同于Z-Wave，Zigbee和WiFi技术中所采用的加密功能，433兆系统，它的致命弱点是系统安全保密性差，很容易被攻击，被破译；通信技术落后，系统通信技术采用落后的窄带调幅技术，一般在5-25Khz；它采用单频点工作，不能有效抵抗因遮挡而产生的多径效应，造成通信不可靠，系统不稳定；频道非常拥挤，环境干扰特别大，对讲机，车载通信设备，业余通信设备等，都集中在这里，因而环境干扰非常大；频点飘移问题严重，不严密的试验发现不了，短期使用可能看不出，长期使用必然显现；另外功耗大，发射机和天线体积庞大，大量使用会给人员健康带来影响，对大量正在使用的其他433兆通信产品的干扰会引起社会反响。

作为一种基于IEEE802.15.4标准的无线传输技术，ZigBee可满足远程监视、控制和传感器网络应用等需求。它具有低速率、低功耗、低成本的特点，工作频率为868MHz、915MHz或2.4GHz，其中2.4GHz是一个全球通用的ISM频率。随着技术的成熟和多家相关设备厂商的加盟，ZigBee在家庭自动化领域的应用已经起步。ZigBee工作在20至250kbps的较低速率，分别提供250kbps(2.4GHz)、40kbps(915MHz)和20kbps(868MHz)的原始数据吞吐率，可满足低速率传输数据的应用需求。以及智能家居系统稳定性方面具有优势，终端节点也可以达到2万多个，传输距离也相对较远非常于工业方面，但在同协议下不同厂家的产品通用型方面表现却不尽人意。这也许是基于ZigBee协议下的智能家居的最大问题。

Z-Wave主要针对家庭和小型商用建筑的监控和控制，广泛适用于照明控制、安全和气候控制。其它应用包括烟雾探测器、门锁、安全传感器、家电和远程控制。Z-Wave还可以用于智能电表，为家用暖通空调监控和控制提供消耗数据。

Z-Wave的主要工作频段有两个，一个是868.42MHz(欧洲)，另一个则是908.42MHz(美国)。作为ZigBee的有力竞争者，该技术近年来在家庭自动化领域发展迅速，商用化程度较高，目前已在该市场占据主要份额。Z-Wave技术的开发商Zensys于2005年推出了面向Z-Wave通信的ZW0201芯片，到目前为止共有上百种基于Z-Wave技术的产品面市，主要用于照明控制、传感器、HVAC控制、家电控制、安防等领域。

Z-Wave最大的缺点就是它的传输距离和可连接的终端数量。首先，理论上Z-Wave单个两个设备的传输距离是在80到150米，但我们通过实际测试发现在一般的家庭环境中Z-Wave的实际有限距离只有30到50米，还有就是相对于Zigbee(Zigbee可连接2万多个节点)Z-Wave只能连接232个终端节点，这两种缺点看起来是Z-Wave的两大硬伤，但通过实际的施工经验我们发现，在传输距离上并不存在问题，一是在一般家庭中房屋的最大长宽并不会超过30米，二是Z-WAVE设备互为中继（互为中继指的是信号的互相转发，就比如有A,B,C三个人，A想和C说话，但A和C距离非常远，恰好A和C中间有个B，那么A发出的信号就会先发给B，再有B转发给C），一般相邻的两个终端设备距离并不会很远.

在传输速率方面，Z-Wave的传输速率与Zigbee的传输速率相比Z-Wave的传输速率较低，只有40kbps。实际上监控和控制应用等并不需要太高的传输速率，所以Z-Wave已足以应对家庭市场的需要。Z-Wave联盟由160家公司组成，专业设计和销售基于Z-Wave标准的无线家庭控制产品，在Z-Wave系统中扮演主要角色，在22个国家有超过575款可互操作的产品。Z-Wave是一种结构简单，成本低廉，性能可靠的无线通信技术，通过Z-Wave技术构建的无线网络，不仅可以通过本网络设备实现对家电的遥控，甚至可以通过Internet网络对Z-Wave网络中的设备进行控制。在2011年美国ces展，wintop都已经推出基于互联网远程控制的产品，如远程监控，远程照明控制等，且该技术已经成熟，主要是一个市场开拓及消费群体的培育还需要一段时间。随着Z-Wave联盟的不断进扩大，该技术的应用也将不仅仅局限于智能家居方面，在酒店控制系统，工业自动化，农业自动化等多个领域，都将发现Z-Wave无线网络的身影。