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浅谈目前主流智能家居的三大通讯协议:WiFi、BLEmesh和ZigBee

 闻道缘起 2022-03-01

通讯和连接是智能家居的基础。

最近一段时间,米家系统出了许多采用蓝牙连接的新品,而鲜有ZigBee新品发布,由此,形成了WiFi、BLEmesh和ZigBee共存的局面,这让很多朋友在选择的时候感到困惑,我也因此收到不少类似的疑问。

今天,我就来大概讲一讲这三个主流协议,让大家对此有个更深入的理解。

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1 性能

WiFi、BLEmesh和ZigBee都是非常适合智能家居的无线通讯协议,但是它们在带宽、功耗、成本、穿墙能力、延迟等方面都有不同的特点。

WiFi的传输带宽是最大的,目前已经达到了几百Mbps,只要拥有无线路由器,就可以实现接入,传高清视频、无损音频、高精度图片等等都没问题。功耗方面,WiFi相对于BLEmesh和ZigBee都要更高,收发组件的成本也最贵,但是其传输能力强,穿墙能力也强。

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BLEmesh模组

BLEmesh的传输带宽居中,目前多在几Mbps,蓝牙4.2的理论带宽上限24Mbps,带宽可以传送短视频或图片,声音传输也是没问题的。如果用在智能家居系统中,需要蓝牙网关的支持,不过网关的支持并不局限于一个网关,BLEmesh可以实现网关漫游,这是WiFi和ZigBee都没有的。BLEmesh的功耗极低,可以和ZigBee媲美。成本方面,BLEmesh是最低的,模组成本几乎降到了10元以内,当然,其穿墙能力也最弱,目前应用的BLEmesh组件,传输的延迟也是最大的。

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ZigBee模组

ZigBee的传输带宽最小,目前仅有几百Kbps,视频、图片、声音都不适合。用在智能家居系统中,同样需要网关,功耗极低,成本中等,穿墙能力比不上WiFi,但是比BLEmesh更强,传输的延迟最小,也就是响应速度是最快的。

2 适用

其实分析了性能之后,大家就很容易知道这三种传输方式各自的适用范围了。

WiFi性能最强大,但是功耗太大,以至于不适合使用电池供电的设备,更适合插电使用的设备。例如电视、冰箱、洗衣机、洗碗机等智能大家电,使用WiFi通讯,不需要用户另外购买网关,直接就可以使用。

当然,WiFi本身强大,但是所有的网路传输都是木桶效应,也就是说从终端设备到路由器必须都强大才行,如果使用的WiFi设备多,无线路由器的性能就极其重要。

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绿米出品的采用BLEmesh的人体传感器

BLEmesh和ZigBee功耗都很低,因此都适用于使用电池供电的设备,两者对比的话,如果对带宽要求更大,那么蓝牙无疑更合适,而如果要求更快的响应速度,ZigBee更合适;当然,如果拼成本,BLEmesh更有优势,这一点就可以解释定位入门的米家为何倾向于BLEmesh了。比如使用蓝牙通讯的米家灯泡价格仅为20元,墙壁开关仅为80元,同样使用ZigBee的灯泡为80元左右,墙壁开关均超过100元。

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当然,除此之外,因为众多智能设备都自带蓝牙,例如手机、平板、笔记本等等,甚至很多wifi芯片都集成了蓝牙功能,相当于不需要增加额外的组件就可以实现链接,使得蓝牙的发展更有优势,米家很多组件都具备蓝牙功能,在这方面也是一大优势。

3 发展

技术的发展是永不停歇的,技术的适用也是不断变化的。

早期的蓝牙,根本没有mesh功能,但是随着技术的发展进步,蓝牙的阵营越来越大,逐渐出现了一些新的特性,例如定位功能和mesh。

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就现阶段来讲,ZigBee的本地联动功能还是最强大的,在网关离线的情况下依然具有一定的联动能力,其延迟也很短,在智能家居控制中还是最有优势的。BLEmesh虽然延迟更大,但是低成本带来的价格优势十足明显,例如同样是人体传感器,ZigBee的要在接近百元,在蓝牙的可以做到五十元左右甚至更低。

目前,BLEmesh依然不具备本地联动能力,但是长远来看,这一点很可能会慢慢具备,同时其网关漫游能力是ZigBee所没有的,这一定程度上保证了网关出现问题时传输的稳定性和可靠性;其室内定位功能,虽然目前应用并不广泛,但是会随着智能家居技术的发展变得越来越重要。

WiFi的发展也不容忽视,特别是低功耗WiFi的发展,有可能给WiFi应用于智能家居领域带来新的突破口。且随时智能家居行业的发展,各种数据传输的需求越来越高,WiFi天生的大容量优势可能会有更好的凸显。

总之,未来的智能家居系统,可能是完全不同于当前的结构,但是万变不离其宗,通讯协议在发展,智能家居的通讯需求也在发展,金风玉露,便是1+1>2。

4 结论

长远来看,话不好说,但是当前情况下,三种协议的适用相对清晰,选择相对容易:

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如果想要中高端的无线智能家居系统,那目前骨干还是不能考虑BLEmesh,要以ZigBee为主。例如想要组一套日常使用的性能理想的智能家居系统,可以选择米家里绿米提供的基于ZigBee的智能家居组件作为核心,边缘搭配其他组件,尽量避免采用蓝牙组件。

如果想要入门的,低成本的智能家居,BLEmesh是很好的突破口。目前米家旗下的蓝牙产品已经基本形成系统,基于蓝牙的人体传感器、墙壁开关、灯具、温湿度传感器等都已经上市,虽然目前在可靠性方面没有优势,且延迟也明显长于ZigBee产品,但是其价格一般为同功能ZigBee组件的50%-70%。

大量使用wifi接入设备,那么无线路由器是关键。目前米家体系中的洗衣机、洗碗机、冰箱、电视、空调、微波炉、蒸烤箱、智能猫眼、带摄像头等很多设备都是通过wifi接入,各种监控摄像头也都是通过wifi接入且其流量可能比较大,因此,无线路由器的稳定性对整个系统的稳定性尤其重要,如果使用全屋智能,无线路由器必须选择相对稳定可靠的产品,一两百元的无线路由器产品是不适合支持全屋智能的。

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