智能家居领域十大短距离无线通信技术

　　1.华为Hilink协议

　　去年12月，华为隆重推出自主研发的智能家居“三件套”—Hilink协议、Huawei-LiteOS系统以及IOT芯片。目前市场上各种网络终端用户互联互通协议已是百家争放，但相互之间似乎并不友好，相互孤立，各自闭门造车。Hilink协议被誉为是智能设备之间的“普通话”，它能够自动发现设备并一键连接，同时兼容ZigBee、WiFi以及蓝牙等协议。

　　2.WiFi/IEEE 802.11协议

　　WiFi，全称Wireless-Fidelity，无线保真，是无线局域网(WLAN)中的一个标准。从1999年推出以来一直是是我们生活中较常用的访问互联网的方式之一。通常WiFi技术使用2.4GHz和5GHz周围频段，通过有线网络外接一个无线路由器，就可以把有线信号转换成WiFi信号。WiFi标准家族还有802.11a、802.11b、802.11g、802.11n。

　　2016年WiFi联盟最新公布的802.11ah WiFi标准—WiFi HaLow，使得WiFi可以被运用到更多地方如：小尺寸、电池供电的可穿戴设备同时也适用于工业设施内的部署，以及介于两者之间的应用。HaLow采用900MHz频段，低于当前WiFi的2.4GHz和5GHz频段。更低功耗，同时HaLow的覆盖范围可以达到1公里，信号更强，且不容易被干扰。这些特点使得WiFi更加顺应了物联网时代的发展。

　　优点：覆盖范围广，数据传输速率快。

　　缺点：传输安全性不好，稳定性差，功耗略高，组网能力差。

　　3.Mesh/IEEE 802.11s协议

　　无线Mesh网络，被称为廉价“Last Mile“宽带接入方案，它利用多跳无线网状结构为移动用户提供宽带接入。Mesh是WLAN与移动Ad Hoc(点对点)网络的结合。与WLAN相比，各网络终端之间可以对等的进行直接通信，不再需要经过AP(基站)转发，且覆盖范围更大。与Ad Hoc相比，由于具有固定和电源充足的主干路由器，在移动性和功耗上可不用考虑太多。

　　优点：网络部署快，无需复杂配置；网络稳定，任意节点坏了，不影响其他设备数据传输；网络覆盖范围大，可以和多种宽带无线接入技术(如WLAN、WiMAX、UWB、3G等)相结合组成更大的多跳网状结构。

　　缺点：具有一定的延迟性，不适于实时监控的应用领域，网络容量有限。

　　4.蓝牙/IEEE 802.15.1协议

　　蓝牙技术最早始于1994，由瑞典爱立信研发。它采用调频技术(Frequency-hopping Spread Spectrum)，通信频段为2.402GHz-2.480GHz。截止目前为止已经更新了9个版本，分别为蓝牙1.0/1.1/1.2/2.0/2.1/3.0/4.0/4.1/4.2，通信半径从几米到几百米延伸。

　　在微信和百度云还不太普及的时候，我们总是习惯打开手机里的蓝牙设备，把手机上好玩好看的东西分享给周围的朋友。蓝牙技术被广泛的使用在手机，PDA等移动设备上，PC、GPS设备以及大量的无线外围设备(蓝牙耳机、蓝牙键盘等)。

　　蓝牙技术也紧跟物联网的发展脚步。最新的蓝牙4.2数据传输速率可达1Mbps、隐私功能更强大，Ipv6网络支持。在智能家居领域，采用了Bultooth Smart技术的蓝牙设备之间可以不通网络就能实现设备与设备之间的“对话”。由此可以解决突然断网没有了WiFi的情况下，智能家居设备们仍将可以继续工作。

　　优点：速率快、低功耗，安全性高。

　　缺点：网络节点少，不适合多点布控。

　　5.ZigBee/802.15.4协议

　　Zigbee被正式提出来是在2003年，它的出现是为了弥补蓝牙通信协议的高复杂，功耗大，距离近，组网规模太小等缺陷。名称取自于蜜蜂，蜜蜂(bee)是靠飞翔和“嗡嗡”(zig)地抖动翅膀的“舞蹈”来与同伴传递花粉所在方位信息，依靠这样的方式构成了群体中的通信网络。

　　ZigBee可工作在三个频段868MHz-868.6MHz、902MHz-928MHz和2.4GHz-2.4835GHz，其中最后一个频段世界范围内通用，16个信道，并且该频段为免付费、免申请的无线电频段。三个频段传输速率分别为20kbps，40kbps以及250kbps。

　　ZigBee采用自组网的方式进行通信，也是无线传感器网领域最为著名的无线通信协议。在无线传感器网络中，当某个传感器的讯息从某条通信路径无法顺畅的传递出去时，动态路由器会迅速的找出另外一条近距离的信道传输数据，从而保证了信息的可靠传递。

　　ZigBee不算主流的无线通讯技术，但却以其低功耗、低成本，低速率、高容量、长时间的电池寿命的特点深受一些厂家的追捧。例如，2015年小米推出的系列家庭智能产品，全都支持ZigBee通信，以及最近推出的小米温湿度传感器。

　　优点：安全性高，功耗低，组网能力强，容量大，电池寿命长。

　　缺点：成本高，抗干扰性差，ZigBee协议没有开源，通信距离短。

　　6.Thread/IEEE 802.15.4协议

　　Thread和ZigBee同属802.15.4，但是针对802.15.4做了很大的改进。Thread是建立在IPv6的基础之上的一个协议，无论在传输安全，还是系统可靠性上都做了非常棒的优化。它既可以承载高通海尔数十企业组物联网盟AllSeen，也可以支持苹果的Homekit智能家居平台。谷歌旗下的Nest将Thread定为家庭物联网的唯一通讯协定，随后Nest发起产业联盟，联盟成员共同推广Thread协议，Thread短距离通信上面也是大有可为。

　　7.Z-Wave协议

　　Z-Wave无线组网规格于2004年提出，由丹麦的芯片与软件开发商Zensys主导，Z-wave联盟推广其应用。Z-Wave工作频率美国908.42MHz、欧洲868.42MHz，采用无线网状网络技术，因此任何节点都能直接或间接地和通信范围内的其它临近节点通信。数据速率包括9.6kbps和40kbps.输出功率为1mW和0dBm。信号的有效覆盖范围在室内是30m，室外可超过100m。Z-Wave是一种新兴的基于射频的、低成本、低功耗、高可靠、适于短距离、窄带宽的应用场合。

　　Z-Wave专注于家庭自动化，在欧美国家比较流行，进入中国市场较Zigbee晚，市场份额也远远不及Zigbee，且由于频带划分的原因，虽能在中国发展，但也是走得小心翼翼。

　　优点：结构简单，低速率，低功耗，低成本，相对ZigBee传输距离远，可靠性高。

　　缺点：标准不开放，芯片只能通过Sigma Designs这一唯一来源获取。

　　8.NFC

　　NFC，近场通信，2002年由飞利浦半导体、诺基亚和索尼共同研发。2004年，成立NFC论坛，致力于近场通信技术的标准化和推广，该技术由RFID及互连技术整合演变而来。NFC是一种短距高频的无线电技术，工作频率在13.56MHz，500px距离内。其传输速度有106Kb/s、212Kb/s或者424Kb/s三种。通过卡、读卡器以及点对点三种业务模式进行数据读取与交换。

　　NFC与蓝牙技术功能类似，但传输速率和传输距离没有蓝牙快和远，同时功耗和成本都较低，保密性好，这些优点让它成为移动支付和消费类电子的宠儿。

　　近来，apple pay、samsung pay在移动支付领域闹得风声水起，NFC技术在未来移动物联世界里的重要性不言而喻。

　　9.UWB

　　UWB，超宽带，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，能在10m左右的范围内实现数百Mb/s至数Gb/s的数据传输速率。UWB具有抗干扰性能强、传输速率高、带宽极宽、消耗电能小、发送功率小等诸多优势，主要应用于室内通信、高速无线LAN、家庭网络、无绳电话、安全检测、位置测定、雷达等领域。

　　比较有意思的是，UWB的标准化问题一直充满争议，这也间接的减慢了其推广的步伐。与蓝牙、802.11b、802.15等无线通信相比，UWB可以提供更快、更远、更宽的传输速率，越来越多的研究者投入到UWB领域。

　　10.LiFi

　　LiFi，光保真技术，是一种利用可见光波谱(如灯泡发出的光)进行数据传输的全新无线传输技术，由英国爱丁堡大学HaraldHass教授发明。LiFi相当于Wi-Fi的可见光无线通信(VLC)技术，能利用发光二极管(LED)灯泡的光波传输数据，可同时提供照明与无线联网，且不会产生电磁干扰，有助缓解现今网络流量爆增的问题。

　　各种传输技术，有其所长也有其所短，很希望看到他们在物联网的世界里大放异彩。我们也期待多几个华为这样的企业在行业里普及“普通话”，一起助力物联网产业，带我们走向更加安心舒适的现代化生活。