Zigbee、蓝牙、Wi-Fi，为什么智能家居需要物联网网关？-千家网

来源：千家网 2023-09-25

导读

智能家居网关是家庭自动化的核心，通过其可以实现系统信息采集、信息输入、信息输出、集中控制、远程控制、联动控制等功能。

Zigbee、蓝牙、Wi-Fi，为什么智能家居需要物联网网关？

智能家居网关是家庭自动化的核心，通过其可以实现系统信息采集、信息输入、信息输出、集中控制、远程控制、联动控制等功能。也就是说，智能家居网关是一个重要的信息中转站，在接收到云端服务器的指令后，控制其他设备进行相关操作。从另一个角度来看，当一些智能家电无法单独连接到网络服务器时，智能家居网关可以充当智能家电和云服务器之间的物联网桥梁，帮助智能家居设备实现智能运营。

什么是智能家居？

智能家居以住宅单元为基础，通过物联网技术连接家庭中的各种设备，如音视频设备、照明系统、窗帘控制、空调控制、安防系统、数字影院系统、音视频服务器、视频柜系统、网络家电等，实现智慧生活环境。智能家居受到物联网的影响。智能家居连接各种家居设备，提供家电控制、照明控制、电话远程控制、室内外远程控制、防盗报警、环境监控、暖通空调控制、红外转发、可编程定时控制等多种功能。

与传统家居相比，智能家居不仅拥有生活功能，还增加了网络通信、家电自动化等功能，提供全方位的信息交互，甚至可以为各种能耗节省成本。

需要智能家居网关的原因

智能家居的联网原理

要了解智能家居为什么需要物联网网关，首先来了解一下智能家居的联网原理。目前，智能家居设备通过两种物联网网关和三种连接方式实现互联。两种物联网网关是蓝牙网关和ZigBee网关，三种连接方式是蓝牙连接、ZigBee连接和Wi-Fi连接（不需要物联网网关）。

如果家里可以直接通过WIFI联网，为什么还需要物联网网关呢？由于Wi-Fi连接的硬件设备特别依赖于无线网络，因此家里的无线网络必须稳定可靠，否则硬件设备可能会遇到离线和断连的情况。如果家里邀请了一些朋友，并且有很多手机连接到路由器，无线网络就会很容易卡住。此外，如果发生电信宽带故障或路由器停电等事故，家中的智能设备也将变得无用。既然Wi-Fi网络存在缺陷，那么还有另外两种方式会是家庭网络的更好选择吗?

答案是肯定的。Zigbee网关和蓝牙网关已被证明是两种最流行的智能家居网关。

从协议的角度来看

Wi-Fi

Wi-Fi的通信距离比Zigbee协议要小得多。一般来说，墙壁会严重衰减Wi-Fi信号，这不适合整个智能家居系统。
Wi-Fi协议待机功耗较高，不适合传感器开关等电池供电设备。
Wi-Fi协议设备的工作状态或命令执行很大程度上取决于网络状况。如果智能家居设备不具备像手机一样接收信号的能力，就容易变得不稳定。

Zigbee

采用Zigbee协议的物联网网关可以大大增加其可承载的设备数量。一个家庭中智能开关、传感器和电机的数量可能达到数十个，而Zigbee网关可以轻松处理这些问题。

如果采用Wi-Fi协议，路由器至少需要有100-200个设备的承载能力，面板AP的性能也要相应提高。否则，随着家里连接的智能设备越来越多，后期使用Wi-Fi硬件设备会出现严重卡顿。因此，智能家居需要物联网网关，以降低成本，广泛应用，高可靠性和标准化。

从数据传输的角度来看

Wi-Fi在与其他协议完全不同的路径上执行控制命令。例如，在人体感应照明的场景中，传感器感知到有人在这里，并开始生成数据，并将数据上传到云服务器，然后云服务器发出命令开灯，该命令通过灯、网线传输，然后由智能开关执行，灯就会打开。

如果使用其他协议，则需要物联网网关，由于网关具有边缘计算能力和逻辑设计能力，因此所有数据只需通过家中的网关传输即可完成此控制命令。

与手机看电视不同，可以缓存、加载，智能家居场景必须及时响应。当人们经过时，不可能等待传感器打开灯并处理云中的命令。更重要的是，如果使用Wi-Fi，当当时的网络不好时，情况也可能会变得更糟。

综上所述，智能家居网关实际上是一个物联网桥梁，其不仅可以连接到个人局域网，还可以通过自己的网络连接到家里的其他智能设备。因此，智能家居需要低延迟、高稳定的协议。这就是Zigbee和蓝牙协议优于Wi-Fi协议的原因，也是智能家居网关必须使用的原因。

引入Zigbee和蓝牙作为智能家居协议

Zigbee智能家居中心

ZigBee是一种低速、短距离传输的无线网络协议。其主要特点包括低速、低功耗、低成本、支持大量网络节点、多种网络拓扑等。另外，ZigBee发布已有十多年了。因此，ZigBee在智能家居领域的应用已经相当成熟，无论是组网能力、连接能力、通信范围、安全性能、功耗水平等，都经过了市场的检验，并被主流智能家居设备制造商所接受。基于这些事实，ZigBee是目前最流行的智能家居协议。

蓝牙智能家居中心

蓝牙也是一种有价值的智能家居协议，其几乎与WiFi一样无处不在。这些智能家居设备可以使用蓝牙来控制：智能家电、智能照明、智能门锁、智能插头、恒温器、运动传感器、接触传感器、烟雾报警器、空气质量传感器、智能百叶窗等等。其中，蓝牙Mesh照明控制在住宅和商业楼宇自动化中的影响力越来越大。

根据Bluetooth SIG 2022市场更新，2022年蓝牙设备出货量约为50亿。如此巨大的体量摊销了蓝牙协议和蓝牙芯片的软硬件成本，，使得蓝牙模块的平均成本只有其他协议的一半甚至更低，可以大大降低蓝牙智能家居设备的价格和成本。因此，虽然早期的蓝牙技术并没有面向智能家居领域，但随着近年来蓝牙技术在智能家居领域的快速适应，蓝牙后来居上的潜力很大。

Zigbee与蓝牙Mesh作为智能家居协议

蓝牙和Zigbee是两种最流行的个人局域网技术，并且都支持Mesh网络。Zigbee基于IEEE 802.15.4标准，而蓝牙Mesh是SIG开发发布的基于BLE的网络技术。

蓝牙Mesh作为智能家居协议的优势

手机直连

大量的消费电子产品，特别是手机，都集成了蓝牙模块，如耳机、音箱、手环、智能手表、蓝牙血糖仪、蓝牙灯泡等，都带有蓝牙模块，因此蓝牙可以提供更广泛的品牌之间的互操作性。这就是蓝牙的独特之处，也是ZigBee无法比拟的优势。这意味着蓝牙Mesh网络中的每个智能家居设备都可以相互连接。换言之，网络中的智能设备可以直接发送命令来控制或连接另一个智能设备，这更接近于理想的“物联网”。

低功耗

蓝牙Mesh中有两种设备特征：一种是Friend，另一种是Low power node。这些特性可以保证节点的低功耗性能。蓝牙Mesh协议的功耗低于ZigBee。

速度更快

蓝牙Mesh的通信速度最高可达2Mbps，而Zigbee基于802.15.4，将数据速率限制在最高250Kbps。因此，与Zigbee相比，蓝牙Mesh具有更快的数据速率。

Zigbee Mesh作为智能家居协议的优势

快速反应

通常，Zigbee Mesh从睡眠状态切换到工作状态只需要15ms，节点接入网络只需要30ms。目前，ZigBee Mesh仍然是需要快速响应的智能家居设备的首选解决方案。当然，随着蓝牙Mesh的发展，蓝牙Mesh的响应速度也在不断提高。

穿透性强

ZigBee Mesh的穿透性比蓝牙Mesh更强，并且在设备较少时效果也更好。然而，当蓝牙Mesh大面积部署时，可以弥补穿透性能的弱点。

抗干扰性强

ZigBee Mesh早期是为工业生产的，因此抗干扰能力比蓝牙Mesh强得多。对于干扰较大的环境，ZigBee更适合部署。

综上所述，通过以上的对比，可以看出ZigBee Mesh和蓝牙Mesh都有各自的优缺点，但作为后起之秀，蓝牙Mesh的普及速度要比ZigBee Mesh快得多。当智能家居设备想要走进千家万户时，用户体验和成本是两个最重要的因素。当低成本蓝牙Mesh用户体验接近或超越ZigBee Mesh时，蓝牙Mesh最终将取代ZigBee Mesh成为智能家居协议的首选，而ZigBee将会更多地应用于一些特殊领域和场景。