市面上有很多无线智能家居产品,任何需要购买这类产品的人都应该考虑各种因素。其中一个关键因素是与智能家居系统的交互标准。
如果它能标明电池续航时间,智能家居设备之间可以相互通信的距离,以及这种通信是否加密,并且信号性能是否稳定。
本文将基于对 2024 年主流智能家居协议的分析,对各种智能家居协议进行比较,并最终给出选择合适的智能家居协议的一些建议。
在当今的智能家居系统中,智能家居协议将在指导整个智能家居系统的发展演变中发挥重要作用,无论是在初始阶段还是扩展阶段。
什么是智能家居协议?
因此,智能家居协议可以被描述为一种标准或一套规则,用于促进智能家居环境中设备之间的通信。这提供了有关设备如何通信、信息交换的流程、信息的格式以及通信过程中实施的安全级别的知识。
智能家居协议可以是无线的,也可以是有线的,目前大多数系统都是无线的,因为无线系统更容易投入使用。
智能家居协议种类繁多,每种协议都有其自身的优点和缺点。 一些设备强调长途传输能力,另一些则强调功耗,还有一些则为需要大量数据使用或传输的应用提供更大的带宽。根据这些标准,应根据要安装的设备类型选择实施智能家居的正确协议。

2024 年十大热门智能家居协议
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Z-波
Z-Wave 是一种低功耗的网状网络协议,工作频率低于 GHz。这种无线电技术具有强大的传输能力、良好的通信性能以及尚可的穿墙能力。Z-Wave 与其他 Z-Wave 模块和系统完全兼容;目前已有超过 3,000 种来自不同制造商的设备。
Z-Wave最显著的优势在于,整个系统可以构建成网状网络,其中的节点不仅可以作为通信设备,还可以作为信号中继器。这使得Z-Wave非常适合用于大型住宅或有很多角落、因而也有很多方向的场所。

Zigbee
Zigbee是另一种低功耗网状网络协议,工作在2.4GHz频段。它支持多个节点,并提供不错的覆盖范围和功耗。Zigbee在智能家居中非常流行,可用于控制从照明到传感器等各种设备。
Zigbee 的网状网络技术使已安装的设备能够传递信息,并支持多个设备连接;部分设备可以直接连接到中心节点,而其他设备则需要依赖与中心节点紧密连接的其他设备。这有助于确保网络在设备数量不断增加的情况下,依然保持稳定和最佳状态。

问题
Matter 是一个相对较新的协议,在 2024 年获得了广泛的普及。Matter 由连接标准联盟 (CSA) 开发,旨在通过为不同制造商的设备提供单一、安全、可靠的协议来统一智能家居生态系统。
Matter 的另一优势在于,它虽然比传统智能家居设备消耗更多能量,但却更注重设备间的互操作性。此外,由于 Matter 的普及性,即使集成不同品牌的设备,也能轻松构建统一的智能家居系统,避免各种复杂问题。
RBF
径向基函数 (Roombanker Frame)是由开发的专有协议。 Roombanker它专为低功耗、远距离通信而设计,在空旷区域通信距离可达 3500 米。RBF 针对智能家居应用进行了优化,并提供高级安全功能。
Roombanker的RBF协议尤其适用于大型住宅或墙体较厚的房屋,因为它具有出色的传输距离和穿墙能力。该协议的先进安全功能可确保设备间的通信私密安全。

低功耗蓝牙(BLE)
低功耗蓝牙(BLE)是一种无线协议,特别适用于可穿戴设备和家庭健康监测设备。它具有低功耗和短距离通信的优点,使其成为需要佩戴或随身携带的设备的理想选择。
低功耗是蓝牙低功耗(BLE)的一大特点,这可以延长电池供电设备的续航时间。对于可穿戴设备和其他需要全天候运行以执行各种功能的电子设备而言,这一点尤为重要。

亚GHz协议
低于1GHz频段的通信协议,例如工作在433MHz或868MHz频段的协议,具有远距离通信和良好的穿墙能力。它们通常用于户外智能家居设备或需要覆盖大面积区域的设备。
如前所述,亚GHz协议的特点是通信距离远、功耗极低。这使得它们非常适合用于电池供电设备,尤其是在电力线无法覆盖的区域或恶劣环境下工作。
洛拉
LoRa是一种远距离、低功耗协议,工作频率在1GHz以下。它非常适合用于智能家居设备,因为它具有传输距离广、功耗低的优点,尤其适用于远距离或干扰环境下的数据传输。
智能家居应用也是LoRa远距离连接的绝佳用例,因为设备需要与主控制器或网关进行远距离通信。这对于固定在难以触及区域的设备(例如门窗传感器和围栏传感器)尤其有用。
Wi-Fi
在当今可用的无线协议中,Wi-Fi 是最常用的协议,它提供高带宽和广覆盖范围。视频门铃、安防摄像头或流媒体设备等数据需求量大的设备尤其适合智能家居。但与其他 Wi-Fi 设备协议相比,它们的能效较低。
这正是Wi-Fi最根本的优势之一,因为这种连接方式无处不在。如今,大约85%的家庭已经拥有Wi-Fi网络,这意味着连接新的智能设备无需建立新的网络。
细胞的
蜂窝网络协议,例如 LTE-M 和 NB-IoT,利用现有的蜂窝网络为智能家居设备提供连接。配备 SIM 卡的设备可以通过蜂窝网络进行通信,从而实现广泛的覆盖范围和可靠的通信。蜂窝网络协议对于需要在偏远地区或缺乏可靠 Wi-Fi 覆盖的区域运行的智能家居设备尤为有用。
使用蜂窝协议的最大优势在于其数据传输能力,这主要解决了Wi-Fi信号弱的问题。因此,蜂窝协议适用于大多数需要在偏远地区甚至恶劣环境下工作的物联网或智能家居设备。
以太网(EtherNet)
以太网是一种有线网络,具有传输速度快、连接安全、不易受网络干扰等优点。对于需要稳定快速网络连接的智能家居设备,例如智能电视、游戏机和媒体流设备,以太网是理想之选。
同时,选择以太网的主要优势之一是每个设备都连接到专用的高速网络。这使得设备之间以及设备与互联网之间能够进行通信,而不会分散带宽或干扰其他无线设备。
智能家居通信协议比较
| 通信协议 | 优点 | L模仿 | 安保防护 | 典型用例 |
| 以太网(EtherNet) | 高速、可靠、低延迟 | 需要有线基础设施 | 正确配置后是安全的 | 智能电视、媒体播放器、NAS设备 |
| Wi-Fi | 高带宽、应用广泛、无距离限制 | 高功耗、干扰问题 | WPA2/WPA3 加密如果未妥善保护,容易受到黑客攻击。 | 智能电视、相机、语音助手 |
| 蓝牙/ BLE | 低功耗、连接安全可靠,应用广泛 | 短距离、带宽有限 | 加密和认证协议 | 可穿戴设备、健康监测器、智能手机连接设备 |
| Z-波 | 低功耗、可靠的网状网络、良好的覆盖范围 | 带宽有限,专有标准 | AES-128 加密,安全配对 | 智能家居、传感器、照明、门锁 |
| Zigbee | 低功耗、网状网络、开放标准 | 带宽有限,存在潜在干扰 | AES-128 加密,安全加入 | 智能家居、传感器、照明、恒温器 |
| 问题 | 互操作性、安全性、基于IP | 新协议的采纳仍在进行中 | 加密、身份验证、访问控制 | 家庭自动化、语音助手集成 |
| RBF | 低功耗、远距离、专有技术 | 仅限于 Roombanker 设备 | 专有加密 | Roombanker 智能家居设备 |
| 亚GHz(LoRa等) | 射程远、功率低、穿透力强。 | 带宽低,可能存在干扰 | 加密和认证协议取决于具体的实现方式。 | 环境传感器、安全设备、智慧城市应用 |
| 细胞的 | 覆盖范围广,连接可靠 | 高功耗、高数据成本 | 蜂窝网络加密和认证 | 户外安防摄像头、远程监控设备 |
选择智能家居无线协议时需要考虑哪些因素
在选择智能家居无线协议时,需要考虑以下几个关键因素:
范围
距离指的是多个设备基于无线协议相互通信的距离。他们还指出,葡萄牙等一些欧洲国家由于房屋墙壁较厚,通信面临一些挑战。具体而言,在这种情况下,穿透力强的协议(例如 Z-Wave)可能会得到广泛应用。因此,例如,如果房屋面积较大且可以使用远距离通信协议,中东地区的设施或许可以受益于 LoRa 或 sub-GHz 频段的协议。
能量消耗
能源需求是每台设备的重要考量因素,尤其是那些使用电池供电的设备。低功耗蓝牙和Zigbee适用于对能效要求较高的应用,因为有些设备数据传输频率不高,例如温湿度监测应用或烟雾探测器。因此,对于需要持续使用或支持高带宽的设备(例如可视门铃),尽管Wi-Fi功耗较高,但仍是更佳选择。
带宽
带宽可以简单地定义为网络在给定时间内允许数据传输的能力。实时应用,例如视频或音频流,通常需要处理大量数据,因此往往依赖于 Wi-Fi 或以太网等协议以及更大的带宽。而只需要少量数据的简单设备(例如传感器或开关)则不需要 Wi-Fi 的高数据速率,可以使用 Z-Wave 或 Zigbee 等更简单的协议进行控制。
Cost
使用特定智能家居协议的总成本很容易通过所需的硬件和软件来衡量。一些协议,例如 Wi-Fi 和蓝牙,由于应用广泛,因此实施成本较低。而 Z-Wave 和 Zigbee 等协议则可能需要额外的硬件和软件组件,这些组件作为智能家居系统的一部分,成本可能会略高。在选择协议时,成本固然重要,但不仅要考虑设备、集线器以及协议订阅费用,还应涵盖其他方面。
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