万物互联时代下的智能家居应用了哪些无线技术

当5G牌照发放，5G网络的普及也离我们不远。一旦“万物互联”，标志着物联网普及开始。而在“万物互联”中，智慧家庭又是与我们日常生活连接最紧密的。至少目前来看，智慧家庭已经呈现了“雏形”。而在当下的智慧家庭中，智能家居功不可没。

目前，在我们的智慧家庭中，无线路由器、智能音响、互联网空调、智能电饭锅、互联网冰箱、智能电视、智能手机、平板电脑等设备，都是的重要成员。而通过上述智能设备实现目前简单的智慧家庭，靠的都是无线技术。在我们的认知中，无线技术通常指的是4G网络、WIFI无线以及蓝牙技术。事实上，除了这些无线技术外，智慧家庭中还有很多无线技术我们并不熟知，诸如低功耗蓝牙、蓝牙Mesh、RF 433和Z-Wave等，让我们去看看吧！目前，3G已经渐渐淘汰，4G目前正在“服役”。随着5G的到来，2020年开始，4G或许也要渐渐淘汰。至少在未来的万物互联时代，5G无线移动通信技术要主宰智慧家庭。

其次是时延大幅减小。从4G向5G过渡时，时延也被大幅缩小。4G网络的时延为10ms，但在5G网络中，这个数字再度被缩小为1ms。目前在使用4G网络对智能家居进行控制时往往时延较高，设备在交换信息时候会消耗一定的反馈时间。反映到实际使用之中就是在下达命令后需要停顿几秒才能进行反馈，这样的感受使人机交互大打折扣。

由IEEE在2004年1月组成的一个新的工作组在802.11-2007的基础上发展出来的标准，于2009年9月正式批准。该标准增加了对MIMO的支持，允许40MHz的无线频宽，最大传输速度理论值为600Mbit/s。同时，通过使用Alamouti提出的空时分组码，该标准扩大了数据传输范围。

我们知道，蓝牙是电子产品不可缺少的功能。开启蓝牙后，两个产品可以持续的数据传输，比如手机之间蓝牙传文件、蓝牙无线耳机听歌和使用蓝牙键鼠等。这种持续性能够满足以上的使用情景，但代价是较高的功耗。再加上蓝牙的有效传输距离非常近，不支持大量设备同时连接，所以 “新”协议就在智能家居领域出现，比如低功耗蓝牙、蓝牙Mesh！

首先是普通蓝牙，蓝牙技术是基于低成本的近距离无线连接，为固定和移动设备建立通信环境的一种特殊的近距离（一般10m内）无线技术连接。蓝牙作为一种小范围无线连接技术，能在设备间实现方便快捷、灵活安全、低成本、低功耗的数据通信和语音通信。目前市面上使用蓝牙的智能家居产品包括智能门锁、智能音箱、温湿度计等。

目前蓝牙4.0是主流，它是2012年最新蓝牙版本，是3.0的升级版本；较3.0版本更省电、成本低、3毫秒低延迟、超长有效连接距离、AES-128加密等；通常用在蓝牙耳机、蓝牙音箱等设备上。但很多设备开始使用蓝牙5.0，它是由蓝牙技术联盟在2016年提出的蓝牙技术标准，蓝牙5.0针对低功耗设备速度有相应提升和优化，蓝牙5.0结合wifi对室内位置进行辅助定位，提高传输速度，增加有效工作距离。

其次低功耗蓝牙，低功耗蓝牙是普通蓝牙的进阶版，功耗变低、传输距离增强，与设备的配对连接时长大幅减小。低功耗和普通蓝牙的工作频段（2.4GHz ISM）一样，不过不会在开启后一直工作，而是只在需要传输数据时工作，不需要时处于低功耗休眠状态。低功耗蓝牙开启后和设备建立连接只有几毫秒的延迟，而普通蓝牙则有100毫秒左右。

事实上，在蓝牙Mesh诞生13年前，另一种Mesh网络协议——ZigBee就已经存在了。ZigBee和蓝牙采用了同样的2.4GHz频段，都是用于短距离的少量数据传输，功耗也很低。由于竞争对手很少，ZigBee在智能家居兴起的早期就被许多产品所采用。导致它成为了目前智能家居领域使用最广泛的协议之一。和同类低功耗协议一样，ZigBee主要被应用于使用电池的设备上，比如家电控制开关、人体传感器和温湿度传感器等。

同样，Z-Wave也是一种Mesh组网中近距离低数据量传输协议，具备了低功耗的特性。Z-Wave的频段比较特殊，使用了908.42MHz或868.42MHz这两个频段。虽然蓝牙Mesh和ZigBee使用的2.4GHz频段十分拥挤，干扰问题较多。但之所以2.4GHz频段拥挤，是因为世界各地都允许民用产品使用这个频段。Z-Wave的频段就那么通用，在很多国家都会受限制。

再加上Z-Wave模块成本高于ZigBee、Z-Wave联盟的协议标准更加严格，所以Z-Wave在智能家居产品中没有ZigBee常见，尤其是国内。主流品牌的智能家居产品中几乎没有使用Z-Wave的，Z-Wave只存在于一些小品牌产品上。RF433是一种采用433MHz频段的射频协议，穿透力比较强，成本很低，但安全性很低。目前在国内智能家居产品中有少量应用，比如智能门铃等。

而6LoWPAN是一个基于IPv6的新兴无线协议，诞生的初衷是让所有设备都能够接入物联网，即使这些设备的性能和续航很差。所以6LoWPAN对于设备续航和性能的要求很低。走了一个廉价、便捷、门槛低的路线。但6LoWPAN协议在目前还得到市场认可。