智能家居三大协议

　　智能家居目前正蓬勃发展，但是摆在面前最大的拦路虎之一就是协议不统一。各大厂家都在努力促使统一协议尽快出现，但是目前来看短时间内无法完成，各自占据山头现象将会继续维持下去。以下是有关智能家居三大协议的内容介绍，希望可以帮到您。

智能家居三大协议

　　1ZigBee协议：

　　Zigbee是IEEE802.15.4协议的简称，它来源于蜜蜂的八字舞，蜜蜂(bee)是通过飞翔和“嗡嗡”(zig)抖动翅膀的“舞蹈”来与同伴传递花粉所在方位信息，而ZigBee协议的方式特点与其类似便更名为ZigBee。ZigBee主要适合用于自动控制和远程控制领域，可以嵌入各种设备，其特点是传播距离近、低功耗、低成本、低数据速率、可自组网、协议简单。

　　ZigBee的主要优点如下：

　　1.功耗低

　　对比Bluetooth与WiFi，在相同的电量下(两节五号电池)可支持设备使用六个月至两年左右的时间，而Bluetooth只能工作几周，WiFi仅能工作几小时。

　　2.成本低

　　ZigBee专利费免收，传输速率较小且协议简单，大大降低了ZigBee设备的成本。

　　3.掉线率低

　　由于ZigBee的避免碰撞机制，且同时为通信业务的固定带宽预留了专用的时间空隙，使得在数据传输时不会发生竞争和冲突；可自组网的功能让其每个节点模块之间都能建立起联系，接收到的信息可通过每个节点模块间的线路进行传输，使得ZigBee传输信息的可靠性大大提高了，几乎可以认为是不会掉线的。

　　4.组网能力强

　　ZigBee的组网能力超群，建立的网络每个有60，000个节点。

　　5.安全保密

　　ZigBee提供了一套基于128位AES算法的安全类和软件，并集成了IEEE802.15.4的安全元素。

　　6.灵活的工作频段

　　2.4GHz，868MHz及915MHz的使用频段均为免执照频段。

　　ZigBee的缺点如下：

　　1.传播距离近

　　若在不适用功率放大器的情况下，一般ZigBee的有效传播距离一般在10m-75m，主要还是适用于一些小型的区域，例如家庭和办公场所。但若在牺牲掉其低掉线率的优点的前提下，以节点模块作为接收端也作为发射端，便可实现较长距离的信息传输。

　　2.数据信息传输速率低

　　处于2.4GHz的频段时，ZigBee也只有250Kb/s的传播速度，而且这单单是链路上的速率且不包含帧头开销、信道竞争、应答和重传，去除掉这些后实际可应用的速率会低于100Kb/s，在多个节点运行多个应用时速率还要被他们分享掉。

　　3.会有延时性

　　ZigBee在随机接入MAC层的同时不支持时分复用的信道接入方式，因此在支持一些实时的应用时会因为发送多跳和冲突会产生延时。

　　2Bluetooth(蓝牙协议)

　　蓝牙协议是由爱立信公司创造并于1999年5月20日与其他业界领先开发商一同制定了蓝牙技术标准，最终将此种无线通信技术命名为蓝牙。蓝牙技术是一种可使电子设备在10～100m的空间范围内建立网络连接并进行数据传输或者语音通话的无线通信技术。

　　蓝牙的优点如下：

　　1.功耗低且传输速率快

　　蓝牙的短数据封包特性是其低功耗技术特点的根本，传输速率可达到1Mb/s，且所有连接均采用先进的嗅探性次额定功能模式以实现超低的负载循环。

　　2.建立连接的时间短

　　蓝牙用应用程序打开到建立连接只需要短短的3ms，同时能以数毫秒的传输速度完成经认可的数据传递后并立即关闭连接。

　　3.稳定性好

　　蓝牙低功耗技术使用24位的循环重复检环(CRC)，能确保所有封包在受干扰时的最大稳定度。

　　4.安全度高

　　CCM的AES-128完全加密技术为数据封包提供高度加密性及认证度。

　　蓝牙的缺点如下：

　　1.数据传输的大小受限

　　高速跳频使得蓝牙传输信息时有极高的安全性，但同时也限制了蓝牙传输过程中数据包不可能太大。即使在所谓的高保真蓝牙耳机中高低频部分也是会被严重压缩的。

　　2.设备连接数量少

　　相对于Wifi与ZigBee，蓝牙连接设备能力确实较差，理论上可连接8台设备，实际上也就只能做到6——7个设备连接。

　　3.蓝牙设备的单一连接性

　　假设我用A手机连接了一个蓝牙设备，那么B手机是连接不上它的，一定要我与此蓝牙设备之间的握手协议断开B手机才能连接上它。

　　3WiFi(无线保真协议)

　　WiFi是IEEE802.11的简称，是一种可支持数据，图像，语音和多媒体且输出速率高达54Mb/s的短程无线传输技术，在几百米的范围内可让互联网接入者接收到无线电信号。WiFi的首版于1997年问世，当时其中定义了物理层和介质访问接入控制层(MAC层)，并在规定了无线局域网的基本传输介质和网络结构的同时规范了介质访问层(MAC)的特性和物理层(PHY)，其中物理层采用的是FSSS(调频扩频)技术、红外技术和DSSS(直接序列扩频)技术。在1999年又新增了IEEE802.11g和IEEE802.11a标准进行完善。

　　WiFi优点：

　　1.传输范围广

　　WiFi的电波覆盖范围半径高达100m，甚至连整栋大楼都可以覆盖，相对于半径只有15m蓝牙，优势相当明显。

　　2.传输速度快

　　高达54Mb/s的传输速率使得WiFi的用户可以随时随地接收网络，并可快速地享受到类似于网络游戏、视频点播(VOD)、远程教育、网上证券、远程医疗、视频会议等一系列宽带信息增值服务。在这飞速发展的信息时代，速度还在不断提升的WiFi必能满足社会与个人信息化发展的需求。

　　3.健康安全

　　WiFi设备在IEEE802.11的规定下发射功率不能超过100mW，而实际的发射功率可能也就在60～70mW。与类似的通信设备相比，手机发射功率约在200mW～1W，而手持式对讲机更是高达5W。相对于这两者WiFi产品的辐射更小。

　　4.普及应用度高

　　现今配置WiFi的电子设备越来越多，手机、笔记本电脑、平板电脑、MP4几乎都将WiFi列入了他们的主流标准配置。

　　WiFi缺点：

　　1.功耗大

　　2.价格贵

　　3.协议编码复杂

智能家居协议介绍

　　从60年代的RF射频协议，到80年代的ModBus协议，90年代末更是诞生了改变世界的WiFi协议。至此智能家居基础架构已经成型。但是随后又产生了专供物联网的ZigBee协议、专供智能家居的Zwave协议、以及即将到来的5G，现在智能家居已经处于新一轮革命性升级的爆发点。目前传统经典协议依旧在重大项目中使用，而新兴的协议也在新的公司和产品中使用，新老交替而又共存，这是智能家居眼下最大的特点。

　　我们可以通过智能家居协议发展史，发现协议变化节奏，从开始二三十年有一次重大改变，到后来的三五年一次重大变化，无不显示智能家居协议的快速演化。这里蕴含了机遇，也充满挑战，选择适合自己产品的协议，公司将会加速发展，选择错误将可能在某一天被瞬间洗牌。智能家居协议风云变化，我们该如何选择？今天我们就来根据历史预测可能的未来，让我们尽可能站在正确的路线上。

　　分析各种协议发展趋势，我们首先要明白产品使用场景是什么。

　　按照建筑类型分类：目前智能家居设备主要应用在平层、别墅、办公室、商场、写字楼、工厂等领域。

　　按照面积分类：100平米以下、100-200平米、200-500平米、500-2000平米、2000平米以上。

　　◆按照场景使用设备数量分类：10个以下、10-20个、20-50个、50-150、150以上。

　　主要应用场景我们知道了，不同场景对设备数量和种类要求不同，所以使用协议不同。所以我们再来看一下最常用的总线和无线协议的参数，首先是目前在用的各种总线协议：

　　协议很复杂，我们今天只讨论主要的几个。针对主流家居方向的产品总线协议用的最多的是RS-485、KNX、CAN、电力载波四个协议，我们进行一下简单分析。

　　485协议：优点是短距离传输速度快，相对稳定。不足之处是数量多了容易产生干扰，而且在传送数据前无法检测线路中是否有其他数据正在传输。

　　KNX协议：信号稳定，低功耗。不足之处是传输距离需要控制在700米限度，而且速率相对485协议较低。但是对于智能家居传输的信号而言依旧是足够的。

　　◆CAN协议：速率也是不错，成熟稳定，多主从结构，已经广泛应用在汽车等领域。和485最大区别在于485是单主机控制，主机不发话，其他设备无任何操作，CAN多中心模式，每个中心都可以分担一部分主机功能。不足之处是成本略高于485协议。

　　电力载波协议（X-10、PLC-BUS）：优点，改造简单，只要在原来电线基础上增加阻波器等少量设备即可实现通讯、远传等功能，投资小。不足之处在于其受限于电线本身，并非专业传输信号的，所以容易受到脉冲干扰。而且线路必须保持同源才行，如果通讯设备不在同一个源头，则上无法传输信号。一般如果干扰严重，传输距离可能只有几十米。所以现在使用渐渐减少。

　　再分析一下主流在用的无线协议：

　　目前用的最多的是ZigBee、WIFI、射频等。

　　其中ZigBee是目前专业智能家居用的最多的。其特点是传播距离近、低功耗、低成本、低数据速率、可自组网、协议简单。缺点是穿墙信号相对较弱，设备多了容易信号干扰。

　　WIFI协议目前在泛智能家居应用最多，毕竟他的基础过于庞大。主要优点是应用范围广、速度快、普及率高。不足之处是设备系统容量有限，在专业智能家居系统中很容易超过其容量上限。

　　射频协议在特定领域应用较多，传输速率较高，应用范围广。但是不足之处过于明显，设备容量过小，一般不超过8个；传输距离太短，10米就是上限，远远不能满足需求。可是在特定领域他们有独特价值，例如智能锁的控制。

　　根据以上协议特点进行分析，我们可以发现在主流场景中有特定一个或者几个协议效果最佳（暂不考虑成本）。

　　平层（150平米以下）：预算一般1万以下；推荐：ZigBee、WiFi、CAN系统、485系统；占所有项目比例80%以上；

　　平层（150平米-300平米）：预算一般3万-15万；推荐：CAN系统、485系统、KNX系统；占所有项目比例10%左右；

　　上下层结构，但是面积在1000平米以下（别墅、办公室、工厂等）：预算一般10万-80万；推荐：485系统、KNX系统；占所有项目比例10%左右。

　　1000平米以上空间：预算一般接近百万；推荐：KNX系统。占比接近无。

　　智能家居三大协议的内容就说这么多了，综上所述：ZigBee协议具有自组网能力，安全性、可靠性高，抗干扰能力，自我恢复能力都比较强。具有极低的功耗，因此也是目前国内最适合智能家居的无线通讯协议。

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