Zigbee、藍牙、Wi-Fi，爲什么智能家居需要物聯網網關？

智能家居網關是家庭自動化的核心，通過其可以實現系統信息採集、信息輸入、信息輸出、集中控制、遠程控制、聯動控制等功能。也就是說，智能家居網關是一個重要的信息中轉站，在接收到雲端服務器的指令後，控制其他設備進行相關操作。從另一個角度來看，當一些智能家電無法單獨連接到網絡服務器時，智能家居網關可以充當智能家電和雲服務器之間的物聯網橋梁，幫助智能家居設備實現智能運營。

什么是智能家居？

智能家居以住宅單元爲基礎，通過物聯網技術連接家庭中的各種設備，如音視頻設備、照明系統、窗簾控制、空調控制、安防系統、數字影院系統、音視頻服務器、視頻櫃系統、網絡家電等，實現智慧生活環境。智能家居受到物聯網的影響。智能家居連接各種家居設備，提供家電控制、照明控制、電話遠程控制、室內外遠程控制、防盜報警、環境監控、暖通空調控制、紅外轉發、可編程定時控制等多種功能。

與傳統家居相比，智能家居不僅擁有生活功能，還增加了網絡通信、家電自動化等功能，提供全方位的信息交互，甚至可以爲各種能耗節省成本。

需要智能家居網關的原因

智能家居的聯網原理

要了解智能家居爲什么需要物聯網網關，首先來了解一下智能家居的聯網原理。目前，智能家居設備通過兩種物聯網網關和三種連接方式實現互聯。兩種物聯網網關是藍牙網關和ZigBee網關，三種連接方式是藍牙連接、ZigBee連接和Wi-Fi連接（不需要物聯網網關）。

如果家裏可以直接通過WIFI聯網，爲什么還需要物聯網網關呢？由於Wi-Fi連接的硬件設備特別依賴於無线網絡，因此家裏的無线網絡必須穩定可靠，否則硬件設備可能會遇到離线和斷連的情況。如果家裏邀請了一些朋友，並且有很多手機連接到路由器，無线網絡就會很容易卡住。此外，如果發生電信寬帶故障或路由器停電等事故，家中的智能設備也將變得無用。既然Wi-Fi網絡存在缺陷，那么還有另外兩種方式會是家庭網絡的更好選擇嗎?

答案是肯定的。Zigbee網關和藍牙網關已被證明是兩種最流行的智能家居網關。

• 從協議的角度來看

Wi-Fi

1. Wi-Fi的通信距離比Zigbee協議要小得多。一般來說，牆壁會嚴重衰減Wi-Fi信號，這不適合整個智能家居系統。
2. Wi-Fi協議待機功耗較高，不適合傳感器开關等電池供電設備。
3. Wi-Fi協議設備的工作狀態或命令執行很大程度上取決於網絡狀況。如果智能家居設備不具備像手機一樣接收信號的能力，就容易變得不穩定。

Zigbee

採用Zigbee協議的物聯網網關可以大大增加其可承載的設備數量。一個家庭中智能开關、傳感器和電機的數量可能達到數十個，而Zigbee網關可以輕松處理這些問題。

如果採用Wi-Fi協議，路由器至少需要有100-200個設備的承載能力，面板AP的性能也要相應提高。否則，隨着家裏連接的智能設備越來越多，後期使用Wi-Fi硬件設備會出現嚴重卡頓。因此，智能家居需要物聯網網關，以降低成本，廣泛應用，高可靠性和標准化。

• 從數據傳輸的角度來看

Wi-Fi在與其他協議完全不同的路徑上執行控制命令。例如，在人體感應照明的場景中，傳感器感知到有人在這裏，並开始生成數據，並將數據上傳到雲服務器，然後雲服務器發出命令开燈，該命令通過燈、網线傳輸，然後由智能开關執行，燈就會打开。

如果使用其他協議，則需要物聯網網關，由於網關具有邊緣計算能力和邏輯設計能力，因此所有數據只需通過家中的網關傳輸即可完成此控制命令。

與手機看電視不同，可以緩存、加載，智能家居場景必須及時響應。當人們經過時，不可能等待傳感器打开燈並處理雲中的命令。更重要的是，如果使用Wi-Fi，當當時的網絡不好時，情況也可能會變得更糟。

綜上所述，智能家居網關實際上是一個物聯網橋梁，其不僅可以連接到個人局域網，還可以通過自己的網絡連接到家裏的其他智能設備。因此，智能家居需要低延遲、高穩定的協議。這就是Zigbee和藍牙協議優於Wi-Fi協議的原因，也是智能家居網關必須使用的原因。

引入Zigbee和藍牙作爲智能家居協議

• Zigbee智能家居中心

ZigBee是一種低速、短距離傳輸的無线網絡協議。其主要特點包括低速、低功耗、低成本、支持大量網絡節點、多種網絡拓撲等。另外，ZigBee發布已有十多年了。因此，ZigBee在智能家居領域的應用已經相當成熟，無論是組網能力、連接能力、通信範圍、安全性能、功耗水平等，都經過了市場的檢驗，並被主流智能家居設備制造商所接受。基於這些事實，ZigBee是目前最流行的智能家居協議。

• 藍牙智能家居中心

藍牙也是一種有價值的智能家居協議，其幾乎與WiFi一樣無處不在。這些智能家居設備可以使用藍牙來控制：智能家電、智能照明、智能門鎖、智能插頭、恆溫器、運動傳感器、接觸傳感器、煙霧報警器、空氣質量傳感器、智能百葉窗等等。其中，藍牙Mesh照明控制在住宅和商業樓宇自動化中的影響力越來越大。

根據Bluetooth SIG 2022市場更新，2022年藍牙設備出貨量約爲50億。如此巨大的體量攤銷了藍牙協議和藍牙芯片的軟硬件成本，，使得藍牙模塊的平均成本只有其他協議的一半甚至更低，可以大大降低藍牙智能家居設備的價格和成本。因此，雖然早期的藍牙技術並沒有面向智能家居領域，但隨着近年來藍牙技術在智能家居領域的快速適應，藍牙後來居上的潛力很大。

Zigbee與藍牙Mesh作爲智能家居協議

藍牙和Zigbee是兩種最流行的個人局域網技術，並且都支持Mesh網絡。Zigbee基於IEEE 802.15.4標准，而藍牙Mesh是SIG开發發布的基於BLE的網絡技術。

藍牙Mesh作爲智能家居協議的優勢

• 手機直連

大量的消費電子產品，特別是手機，都集成了藍牙模塊，如耳機、音箱、手環、智能手表、藍牙血糖儀、藍牙燈泡等，都帶有藍牙模塊，因此藍牙可以提供更廣泛的品牌之間的互操作性。這就是藍牙的獨特之處，也是ZigBee無法比擬的優勢。這意味着藍牙Mesh網絡中的每個智能家居設備都可以相互連接。換言之，網絡中的智能設備可以直接發送命令來控制或連接另一個智能設備，這更接近於理想的“物聯網”。

• 低功耗

藍牙Mesh中有兩種設備特徵：一種是Friend，另一種是Low power node。這些特性可以保證節點的低功耗性能。藍牙Mesh協議的功耗低於ZigBee。

• 速度更快

藍牙Mesh的通信速度最高可達2Mbps，而Zigbee基於802.15.4，將數據速率限制在最高250Kbps。因此，與Zigbee相比，藍牙Mesh具有更快的數據速率。

Zigbee Mesh作爲智能家居協議的優勢

• 快速反應

通常，Zigbee Mesh從睡眠狀態切換到工作狀態只需要15ms，節點接入網絡只需要30ms。目前，ZigBee Mesh仍然是需要快速響應的智能家居設備的首選解決方案。當然，隨着藍牙Mesh的發展，藍牙Mesh的響應速度也在不斷提高。

• 穿透性強

ZigBee Mesh的穿透性比藍牙Mesh更強，並且在設備較少時效果也更好。然而，當藍牙Mesh大面積部署時，可以彌補穿透性能的弱點。

• 抗幹擾性強

ZigBee Mesh早期是爲工業生產的，因此抗幹擾能力比藍牙Mesh強得多。對於幹擾較大的環境，ZigBee更適合部署。

綜上所述，通過以上的對比，可以看出ZigBee Mesh和藍牙Mesh都有各自的優缺點，但作爲後起之秀，藍牙Mesh的普及速度要比ZigBee Mesh快得多。當智能家居設備想要走進千家萬戶時，用戶體驗和成本是兩個最重要的因素。當低成本藍牙Mesh用戶體驗接近或超越ZigBee Mesh時，藍牙Mesh最終將取代ZigBee Mesh成爲智能家居協議的首選，而ZigBee將會更多地應用於一些特殊領域和場景。

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