智能家居由來(lái)已久，早期以有線技術(shù)為主，布線復(fù)雜、成本高，導(dǎo)致智能家居普及受到限制。然而，受益于通信技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)等的快速發(fā)展，智能家居開始由有線向無(wú)線轉(zhuǎn)變，大大降低了用戶使用成本，開始步入尋常百姓家。智能家居主要包括智能單品和智能場(chǎng)景兩種形態(tài)，無(wú)線通信技術(shù)通過(guò)內(nèi)嵌模組協(xié)議等方式幫助用戶實(shí)現(xiàn)對(duì)單個(gè)智能硬件的遠(yuǎn)程控制；而在疊加AI、邊緣計(jì)算等新一代計(jì)算機(jī)技術(shù)后，用戶對(duì)智能家居的使用能從單品控制向場(chǎng)景聯(lián)動(dòng)、數(shù)字控制轉(zhuǎn)變，推動(dòng)全屋智能的實(shí)現(xiàn)。
1、局域通信技術(shù)發(fā)展成熟，是目前智能家居主流應(yīng)用技術(shù)
短距離無(wú)線通信技術(shù)具有可擴(kuò)展性、可移動(dòng)性、可移植性等優(yōu)勢(shì)，極大地促進(jìn)了智能家居應(yīng)用的發(fā)展。目前智能家居領(lǐng)域主流的無(wú)線通信應(yīng)用技術(shù)包括Wi-Fi、Zigbee和藍(lán)牙，且這三種技術(shù)具有各自的特點(diǎn)，因此所適用的智能家居產(chǎn)品和場(chǎng)景存在一定的差異。
1.1 Wi-Fi
Wi-Fi具有用戶覆蓋范圍廣、傳輸速率快、產(chǎn)品成本低等特點(diǎn)，是目前我國(guó)運(yùn)用最多、最廣的無(wú)線通信技術(shù)。正是由于Wi-Fi的高普及率，目前基于Wi-Fi的智能家居產(chǎn)品最為常見(jiàn)，極大地推動(dòng)了智能家居的發(fā)展。用戶可以通過(guò)購(gòu)買智能家居產(chǎn)品設(shè)備直接組網(wǎng)后與互聯(lián)網(wǎng)相連，并通過(guò)手機(jī)等終端對(duì)智能設(shè)備進(jìn)行遠(yuǎn)程控制，操作簡(jiǎn)單，方便人們享受便捷的智能生活。
基于Wi-Fi的特點(diǎn)，其在智能家居中適用于數(shù)據(jù)吞吐量大、低延遲的場(chǎng)景，并主要用于內(nèi)容的分發(fā)和命令控制。具體的應(yīng)用產(chǎn)品包括影音設(shè)備和智能家電單品，如視頻監(jiān)控、智能音響、智能電視、智能空調(diào)、智能凈化/加濕設(shè)備等。
但Wi-Fi也有缺點(diǎn)，其最大的問(wèn)題在于穩(wěn)定性差、功耗大，使得其在智能家居產(chǎn)品應(yīng)用中受到限制，如一些開關(guān)類產(chǎn)品和感應(yīng)類產(chǎn)品。
1.2 Zigbee
Zigbee是目前智能家居行業(yè)中較為流行的雙向短距離無(wú)線通信技術(shù)，通過(guò)Zigbee網(wǎng)關(guān)或中繼器實(shí)現(xiàn)智能家居產(chǎn)品的連接與控制，具有高安全性、低功耗、強(qiáng)組網(wǎng)能力、大容量、電池壽命長(zhǎng)等特點(diǎn)，深受部分智能家居廠商的喜愛(ài)。一方面，Zigbee技術(shù)通過(guò)蜂巢結(jié)構(gòu)組網(wǎng)，使得設(shè)備能夠通過(guò)多個(gè)方向與網(wǎng)關(guān)通信，大大提高了穩(wěn)定性，同時(shí)這種組網(wǎng)方式下可容納大量節(jié)點(diǎn)，能夠滿足較大范圍的覆蓋需求，如智能小區(qū)、智能樓宇等；另一方面，雙向通訊能力使得安防設(shè)備等產(chǎn)品使用時(shí)的安全隱患得到緩解，如它能提示用戶是否已關(guān)上門等。
Zigbee技術(shù)主要適用于數(shù)據(jù)量極小、功耗低、穩(wěn)定性要求高的智能家居場(chǎng)景，并主要用于發(fā)送命令。具體的應(yīng)用產(chǎn)品主要有開關(guān)類產(chǎn)品和感應(yīng)器類產(chǎn)品，如智能開關(guān)、智能插座、人體傳感器、智能溫/濕度傳感器等。
但Zigbee技術(shù)也存在成本高、通信距離短、協(xié)議沒(méi)有開源等缺點(diǎn)，因此對(duì)于智能家居這種成本較為敏感、需要廣泛兼容的產(chǎn)品來(lái)說(shuō)，其在家庭普及和產(chǎn)品互聯(lián)互通等方面仍存在一定的阻礙。
1.3 藍(lán)牙
藍(lán)牙是一種點(diǎn)對(duì)點(diǎn)、短距離的通信技術(shù)，具有低功耗、低成本、兼容性和可靠性較高等特點(diǎn)，目前已發(fā)展到了藍(lán)牙5.1。藍(lán)牙5.1采用mesh自組網(wǎng)結(jié)構(gòu)，同時(shí)進(jìn)行了底層的物聯(lián)網(wǎng)優(yōu)化，進(jìn)一步改進(jìn)了發(fā)射和接收設(shè)備之間的有效工作距離，有利于智能家居設(shè)備獲得更高的性能并降低能耗。
藍(lán)牙技術(shù)在智能家居應(yīng)用中主要負(fù)責(zé)傳遞維護(hù)連接或發(fā)送命令，適用于數(shù)據(jù)吞吐量較小、功耗較低的場(chǎng)景。目前主要的應(yīng)用產(chǎn)品包括智能手表、智能手環(huán)、耳機(jī)、健康監(jiān)控等穿戴/健康監(jiān)測(cè)設(shè)備，以及智能 LED 燈、智能馬桶等智能家電產(chǎn)品。
但藍(lán)牙技術(shù)也存在網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)少、不適合多點(diǎn)布控等缺點(diǎn)，因此并不適合組建龐大的家庭網(wǎng)絡(luò)。
1.4 局域通信技術(shù)小結(jié)
局域通信技術(shù)依托自身優(yōu)點(diǎn)，打開了智能家居發(fā)展的大門，Wi-Fi、Zigbee和藍(lán)牙三種技術(shù)在性能上互補(bǔ)效應(yīng)明顯，預(yù)計(jì)將會(huì)在一段時(shí)間內(nèi)共存，三種技術(shù)的優(yōu)缺點(diǎn)對(duì)比見(jiàn)表1-1。
表1-1 短距離局域通信技術(shù)對(duì)比
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但無(wú)論是Wi-Fi技術(shù)還是Zigbee或藍(lán)牙，它們均不是為智能家居而準(zhǔn)備的，其存在的傳輸距離短、有信號(hào)盲區(qū)、智能家電聯(lián)網(wǎng)困難等痛點(diǎn)，一定程度上會(huì)限制智能家居的進(jìn)一步發(fā)展。
2、廣域通信技術(shù)正逐漸探索應(yīng)用，將賦能智能家居邁上新臺(tái)階
受益于局域通信技術(shù)，我國(guó)智能家居行業(yè)迅速起步，智能攝像頭、智能開關(guān)等一批智能單品開始爆發(fā)式增長(zhǎng)，推動(dòng)人們邁出智能生活的第一步。而廣域通信技術(shù)的發(fā)展及在智能家居的應(yīng)用，將進(jìn)一步彌補(bǔ)局域通信技術(shù)的缺陷，推動(dòng)更多智能家居產(chǎn)品的落地和全屋智能的實(shí)現(xiàn)。
2.1 5G
目前，智能家居領(lǐng)域 “孤島現(xiàn)象”仍存在，各個(gè)智能單品之間信息數(shù)據(jù)的互聯(lián)性尚未完全打通，造成用戶使用過(guò)程中感到“割裂性”。而5G技術(shù)的出現(xiàn)能有效緩解這種現(xiàn)象，5G廣連接的特點(diǎn)能夠?yàn)樘幵趶N房、臥室、客廳等不同場(chǎng)景下的智能設(shè)備提供相對(duì)統(tǒng)一的家庭網(wǎng)絡(luò)標(biāo)準(zhǔn)，從而使得各產(chǎn)品之間能有效聯(lián)動(dòng)，同時(shí)用戶對(duì)智能家居產(chǎn)品的使用將更加便捷靈活。此外，5G高速率、低時(shí)延等特點(diǎn)將升級(jí)目前智能家居的體驗(yàn)，并帶動(dòng)新應(yīng)用的發(fā)展，如保障高質(zhì)量的語(yǔ)音和視頻通話、推動(dòng)超高清視頻等產(chǎn)品的落地。
5G不僅能承載大量的設(shè)備，還能滿足智能家居中各產(chǎn)品之間數(shù)據(jù)穩(wěn)定、快速傳播的需求，適用于數(shù)據(jù)吞吐量較大，超低時(shí)延等場(chǎng)景。未來(lái)可在超高清視頻、VR/AR視頻、智能冰箱、智能機(jī)器人等智能家居領(lǐng)域開辟新應(yīng)用。
2.2 NB-IoT
NB-IoT在智能家居的應(yīng)用中顯示出了巨大的優(yōu)勢(shì)。一是其擁有超低功耗，電池的壽命約達(dá)10年之久，能有效減少后期的維護(hù)成本，保證產(chǎn)品的連續(xù)使用；二是覆蓋能力強(qiáng)，其能覆蓋到室內(nèi)和地下室，且信號(hào)穩(wěn)定，這對(duì)于智能家居中對(duì)網(wǎng)絡(luò)連接要求較高的產(chǎn)品來(lái)說(shuō)具有無(wú)疑是一大利好；三是海量連接，能滿足多個(gè)智能家居終端的同時(shí)連接，有利于打造一張互聯(lián)互通的智慧家庭網(wǎng)絡(luò)。
基于NB-IoT的特點(diǎn)，其適用于極低功耗、遠(yuǎn)程應(yīng)急等場(chǎng)景，主要的智能家居應(yīng)用產(chǎn)品包括煙霧感應(yīng)器、智能鎖、兒童防丟失手表等。
2.3 廣域通信技術(shù)小結(jié)
5G和NB-IOT為運(yùn)營(yíng)商主導(dǎo)的廣域通信技術(shù)，其所具有的優(yōu)勢(shì)正是局域通信技術(shù)所缺乏的，將賦能差異化的智能家居場(chǎng)景。通過(guò)在智能家居領(lǐng)域應(yīng)用這兩個(gè)技術(shù)，人與設(shè)備以及設(shè)備與設(shè)備之間將達(dá)到更深層次的連接，推動(dòng)全屋智能的落地與普及。
3、結(jié)語(yǔ)
智能家居的基礎(chǔ)是智能設(shè)備的互聯(lián)互通，而無(wú)線通信技術(shù)正是實(shí)現(xiàn)設(shè)備連接和信息傳輸?shù)耐ǖ馈＞钟蛲ㄐ偶夹g(shù)驅(qū)動(dòng)了智能家居的發(fā)展，打造了智能單品時(shí)代；未來(lái)，隨著越來(lái)越多家居的智能化，需要更加高效的無(wú)線技術(shù)來(lái)支撐，而5G和NB-IoT所具有的特點(diǎn)正好符合這一需求，將進(jìn)一步推動(dòng)人、家、智能設(shè)備三者合一，加快全屋智能時(shí)代的到來(lái)。
