智能家居通讯协议

　　智能家居是一个以住宅为平台安装智能家居系统的环境，可以提升家居安全性、便捷性和舒适性，实现居住环境环保节能，近些年来，在智能化和自动化等高新技术的推动下，智能家居行业进入了快速发展时期。下方是关于智能家居通讯协议的介绍，快来涨知识。

智能家居通讯协议

　　通信协议就像是语音，相同的通信协议就可以相互理解，沟通，互动。不同的通信协议就需要中间有个懂得多个语言的翻译来帮忙--即多模网关ZigBee协议：

　　Zigbee是IEEE 802.15.4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 技术是一种短距离、低功率的无线通信技术，主要适合应用于自动控制和远程控制领域，能够通过各种设备来发挥无线通讯作用。

　　面对这一现实，matter协议应运而生。所谓matter，是连接标准联盟（CSA）的前身Zigbee联盟，在2019年联合亚马逊、谷歌、苹果打造的，并在2021年春季正式亮相。而matter作为基于IP的标准化连接协议，则是在以太网、Wi-Fi、蓝牙和Thread等技术之上的应用层运行。

　　蓝牙

　　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10～100 m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。

　　wifi

　　iFi是IEEE 802.11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IEEE 802.11g和IEEE 802.11a标准进行完善。

　　LPWAN（低功耗广域物联网）：

　　全球最大的芯片厂商英特尔、高通，全球通信设备巨头华为、诺基亚、爱立信，以及全球运营商巨头沃达丰、中国移动等均加速低功耗广域网络（LPWAN）的商用，LPWAN协议标准也取得了实质性进展，2016年将是LPWAN发展的重大里程碑，届时不仅各行业应用快速增加，基于Wi-Fi、蓝牙、Zigbee连接的一部分也将被LPWAN连接所取代。

　　UWB（Ultra Wideband）：

　　是一种无载波通信技术，利用纳秒至微微秒级的非正弦波窄脉冲传输数据。通过在较宽的频谱上传送极低功率的信号，UWB能在10米左右的范围内实现数百Mbit/s至数Gbit/s的数据传输速率。

　　Z-Wave协议：

　　是由丹麦公司Zensys所一手主导的无线组网规格，Z-wave联盟（Z-wave Alliance）虽然没有ZigBee联盟强大，但是Z-wave联盟的成员均是已经在智能家居领域有现行产品的厂商，该联盟已经具有160多家国际知名公司，范围基本覆盖全球各个国家和地区。目前国内应用不光。

　　RF射频协议：

　　较常见的应用有无线射频识别（Radio Frequency Identification，RFID），常称为感应式电子晶片或近接卡、感应卡、非接触卡、电子标签、电子条码等。其原理为由扫描器发射一特定频率之无线电波能量给接收器，用以驱动接收器电路将内部的代码送出，此时扫描器便接收此代码。

　　EnOcean协议：

　　国际电工技术委员会（International Electrotechnical Commission）将EnOcean无线通信标准采纳为国际标准ISO/IEC 14543-3-10，这也是世界上唯一使用能量采集技术的无线国际标准。

　　ModBus协议：

　　是由Modicon（现为施耐德电气公司的一个品牌）在1979年发明的，是全球第一个真正用于工业现场的总线协议。ModBus网络是一个工业通信系统，由带智能终端的可编程序控制器和计算机通过公用线路或局部专用线路连接而成。其系统结构既包括硬件、亦包括软件。它可应用于各种数据采集和过程监控。

　　KNX协议：

　　1999年5月，欧洲三大总线协议EIB、BatiBus和EHSA合并成立了Konnex协会，提出了KNX协议。该协议以EIB为基础，兼顾了BatiBus和EHSA的物理层规范，并吸收了BatiBus和EHSA中配置模式等优点，提供了家庭、楼宇自动化的完整解决方案

　　Weave协议：

　　Weave是一个低功耗、低带宽、低延迟、安全的设备间通信协议，该协议最初由Nest公司开发并被使用在他们自己的设备上。Nest将它开放给全世界的开发者。目前被Google收购，Google并决定推出基于 JSON的通讯语言Weave。意在创建智能硬件间的通用通信、指令收发方案，与Android兼容。

　　Thread协议：

　　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。

　　matter协议可以看作是一个大一统的标准，其能够实现跨系统、跨平台进行连接、控制、数据共享，这种极强的兼容性也得以让不同类型、设备、品牌、生态的设备间，可以实现高效互联。matter所带来的效果，是将打破当下各智能家居品牌只支持自家协议的山头林立局面。

智能家居常见通讯协议

　　1. 蓝牙

　　蓝牙是一种基于2.4 GHz ISM频段的短距离通信技术，属于扩展频谱，跳频全双工信号，一般情况下的工作范围是10m半径之内。蓝牙功耗低，组网简单，如今已经被广泛应用到各种电子设备中。

　　最新版本的蓝牙5.0的传输速度上限为2Mbps，理论上的有效传输距离可达300m，蓝牙5.0还支持室内定位导航功能，可以作为室内导航信标或类似定位设备使用。

　　优点：蓝牙成本低，组网方便，可以传输大数据，功耗较低，安全性较高。

　　缺点：蓝牙的网络节点少，传输速度较慢，适合用于点到点的数据连接，不适用于复杂的网络控制。

　　应用：蓝牙被广泛应用在智能门锁、智能手机、智能手环、无线音响、智能空调等智能家电设备中。

　　2. WiFi

　　Wi-Fi是一种标准的无线局域网（WLAN）技术，通常使用2.4G UHF（特高频）或5G SHF（超高频） ISM 射频频段。

　　WiFi如今已发展到第六代，WiFi 6与之前技术相比，亮点主要表现在功能、速率、覆盖性等方面。它的整体功能、效率是原先的4倍以上。并且，Wi-Fi6主要通过使用正交频分多址（OFDMA）调制来缓解网络拥塞，这样允许多达30个客户端同时共享一个信道，从而通过增加总容量同时减少等待时间来提高效率。

　　优点：WiFi 适合无线传输大数据，传输速度高，有效距离长，可与已有的各种802. 11 DSSS设备兼容；通信模块成本低、施工方便、方便连接各种设备、实用性好。另外，WiFi配网简单，用户熟悉度高，不需要额外的网关，可以和存量路由器直接通信。

　　缺点：WiFi也同样不适用于网络复杂的情况，就目前家用路由器而言，如果有数十个以上的电子设备需要连接路由器中，很容易造成网络拥堵。WiFi的功耗较大，其安全性不高。而且网络不太稳定，容易造成网络瘫痪。且易受周围无线设备环境特别是同频的干扰和屏蔽。

　　应用：电子门铃、摄像机等需要传输大数据的智能设备。

　　3. ZigBee

　　ZigBee是由HomeRF联盟开发的一种无线专有协议，是目前智能家居产品常用的协议之一。

　　与蓝牙类似，是一种低功耗、低成本、低数据速率、短距离自组织无线网络。

　　ZigBee使用IEEE 802.15 WPAN规范，支持网状网络拓扑，提供250 kbps、40 kbps和20 kbps的数据速率，有效距离一般为10-100m。Zigbee网状网络可以包含多达65000个设备。

　　优点：ZigBee的成本也比蓝牙还要低，并且网络容量大，每个ZigBee网络最多可支持255个设备。工作频段灵活，使用的频段分别为2.4GHz、868MHz（欧洲）及915MHz（美国），均为免执照频段。

　　缺点：数据传输速率低；穿墙能力和衍射能力较弱。

　　应用：ZigBee主要被应用于使用电池的设备上，专注于低传输应用，比如家电控制开关、人体传感器、温湿度传感器、智能网关等。

　　4. Z-Wave

　　Z-Wave是一种基于射频的、低成本、低功耗、高可靠、适于网络的短距离无线通信技术。

　　Z-Wave的工作频段为908.42MHz（美国）~868.42MHz（欧洲），采用FSK（BFSK/GFSK）调制方式，数据传输速率为9.6 kbps，室内的覆盖范围一般是30m，室外可超过100m，适合于窄带应用场合。

　　由于Z-Wave使用的900MHz不会与WiFi及蓝牙冲突，所以Z-Wave被普遍认为是更稳定的选择。

　　Z-Wave采用小数据格式传输，40kb/s的传输速率足以应对一些日常使用。与同类的其他无线技术相比，拥有相对较低的传输频率、相对较远的传输距离和一定的价格优势。

　　优点：低功耗，其单芯片解决方案可以为电池驱动设备（如温度调节器和传感器） 提供先进的省电模式。设备模块结构简单、成本低、接受灵敏度高； 协议简单、开发快；在一个家庭中能够实现 233 个节点及节点间的通讯路由，满足家庭控制要求。

　　缺点：传输速率较低，Z-Wave不适合于带宽密集型应用，例如音频/视频传输；并且，Z-Wave未采用任何加密的设计，安全性较差； 采用单信道传输数据，自我修复能力和抗干扰能力略低于 ZigBee 协议。

　　另外，Z-Wave模块成本高于ZigBee，且频段和标准限制严格，所以在国内，主流品牌的智能家居产品中几乎没有使用Z-Wave的。

　　应用：Z-Wave技术用于照明控制以及状态读取应用，例如抄表、照明及家电控制、HVAC、接入控制、防盗及火灾检测等。

　　5. Thread

　　Thread是一种低功耗无线网状网络协议，基于普遍支持的Internet协议（IP），并使用开放且经过验证的标准构建，由三星、Nest、ARM、Big Ass Fans、飞思卡尔和SiliconLabs公司联合推出。

　　优点：超低功耗，设备可以运行数年；支持设备到设备和设备到云的通信，可支持超过250个设备同时联网；在单一节点失效时，其采用的mesh网络能可自我修复。

　　由于Thread 建立在 ZigBee 基础之上，原有的 ZigBee 设备只需更新固件即可兼容 Thread。

　　应用：它的目的是为低功耗、电池驱动的且广泛分布的设备提供可靠的网络支持，这些设备构成了目前大多数的智能家居应用。但是目前 Thread 技术还未大规模投入市场，产品不多见。

　　智能家居通讯协议的内容就说这么多了，智能家居无疑是这几年来热门的研究对象之一，各类协议不停的更新最新版本及改进缺点，导致目前没有一种真正意义上国际标准化用于智能家居、智能照明的通讯协议。

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