智能家居各协议对比分析

余凯

智能家居各协议对比，首先就得谈谈协议标准，说到标准，我认为没有完美的标准，当下的一切都是由最终消费者决定，由大家主流的需求和用户体验而决定哪一种技术协议会成为当下的主流应用，即所谓的事实标准。所以下次再有朋友问智能家居技术标准为啥不能统一呢，你就反问他这世界为啥不能统一呢，呵呵，言归正传，既然我们知道技术界无真正的所谓标准，就让我们踏实地来研究一下各家各派的标准。
当下智能家居技术主要指的是通讯或控制协议，专业来看这里主要涉及硬件接口和软件协议两部分，笼统来看目前市场上主要分为两大派别，即大家经常听到的无线与有线技术，这两大门派下面又分有很多小派别，多数派别都曾名噪一时，甚至在某些专用领域独霸江山，成为该领域的事实标准，我们试着大概去了解一下它们中的一些主要派别：
一、有线技术
1.RS485
2.IEEE802.3 (Ethernet)
3.EIB/KNX
4.LonWorks
5.X-10，PLC-BUS
6.PLC-BUS
7、CresNet，AXLink等等Net或Link
二、无线技术
1.RF射频技术
2.蓝牙(Bluetooth)
3.Wi-Fi
4.Zigbee
5.Z-Wave
通过以上了解，让我们对这个行业中的技术有了一个大概的概念，这也仅仅是列出了市面上的一些主要技术，并不代表全部。各协议存在即合理，至于有哪个技术能成为世界通用协议，我们可以试着去比较比较看他们的优缺点。
1.主流智能家居技术的优缺点比较（技术参数比较）

有线技术
RS485	IEEE802.3 (Ethernet)	EIB/KNX	LonWorks	X-10，PLC-BUS	PLC-BUS	CresNet，AXLink等等Net或Link
起源年代	1983	1980	1999	1990	1976	1970-1990	1970
连接线（总线）	2芯双绞线	8芯双绞线	专用线缆	双绞线、同轴电缆、电力线、光纤、无线、红外灯不拘	电力线	专用线缆	专用线缆
典型传输距离	1200米	100米	1000米	2700米	200米/X-10，2000米/PLC	-	-
网络结构	总线式	星形	总线式、星形	总线式、星形、自由拓扑等多种拓扑结构	总线式、星形	总线式	总线式
速度（bps）	300-9.6K	100-1000M	9.6K	200-1.25M	100-200	9.6K	9.6K
网络容量	32网段，可扩充至255	网络类型决定网络容量，可无限扩充	64或128网段，可扩充至65536	64网段，32385域，可无限扩充	256个地址码/X-10，64000/PLC	-	-
协议规范	无	国际级TCP/IP	国家级	国际级LONTALK	行业级	行业级或私有	私有协议
典型应用	工业自动化	互联网	智能建筑	工业自动化	智能家居	各行各业	智能控制

无线技术
RF射频技术	蓝牙(Bluetooth)	Wi-Fi	Zigbee	Z-Wave
起源年代	1894	1998	1997	2001	2005
工业频率	315M，433M等	2.4G	2.4G	2.4G	908.42M（美国）868.42M（欧洲）
调制方式	模拟，数字GFSK	数字GFSK，Π/4-DQPSK，8DPSK	数字DSSS/OFDM等	数字DPSK/QPSK	数字FSK（BFSK/GFSK）
典型发射功率	5mW（7dBm）	2.5mW（4dBm）	终端36mW（16dBm）AP 320mW（25dBm）	1mW（0dBm）	1mW（0dBm）
典型传输距离	50-100米	10米	50-300米	5-100米	5-100米
网络结构	点到点	分布式网络	蜂窝	动态路由自组织网	动态路由自组织网
速度（bps）	1.2k-19.2K	1M	1M-600M	250K	9.6K
网络容量	取决于协议	8，可扩充8+256	50，取决于AP性能	255，可扩充至65000	232

2.主流智能家居技术的优缺点比较
上篇中提到了12种智能家居技术，在对这些技术有了一个初步印象之后，发现这些所谓的物联网技术，主要解决的就是家庭电子设备之间以及与我们人类之间的沟通问题，如何让这种沟通变得更加准确、稳定、高效甚至贴心，关于贴心的终极智能家居应用我们在很多科幻片中已经看了不少。有不少人已经开始将贴心的概念称作“智慧”，诚然，这背后主要指的是人类与机器之间的沟通，专业上称作“人机界面”或“人机交互”，iPhone的Siri语音控制已经让我们看到了人机交互的未来发展趋势，即我们与机器之间的沟通会变得越来越简单，会简单到比与人沟通还容易，甚至机器会主动地来探寻你对它的需求，从而来满足你的生理、心理需求，当然这里我们指的是健康合理的需求。
回到正题，所以其实上篇讨论的所谓的“技术”还主要停留在电子设备之间的沟通，即物联网技术，在智能家居应用中，哪种技术会更加适用呢，让我们尝试从专业角度和人类永无止境的需求角度分别看看，当然最终来说又便宜又好用，即高信价比一直是人们最主流的需求：
一、 技术参数比较：
1、有线技术（详见专题页面中的表格）
2、无线技术（详见专题页面中的表格）
二、功能应用比较
1.有线技术
从以上比较表可以看出，除了X-10，PLC-BUS之外，几乎没有专门针对智能家居行业制定的通讯技术；而有趣的是X-10电力线载波技术甚至早在上世纪70年代就研制成功开始应用与家居自动化领域了，在我们国内也是2000年左右就被引入并开始推广了，但是市场局面一直难于打开，难于广泛推广的主要原因除了设备成本与人们需求不匹配之外，还在于技术本身的种种问题。
为什么电力线载波技术曾经甚至还一直能够被很多人寄予厚望？最主要的原因就是该技术让我们在部署智能家居系统的时候可以免于另外布线，单独布线是件实施复杂、维护困难、成本只升不降的费力不讨好的事情，所以当然我们不想单独为了这个“锦上添花”的需求再整那么多线在屋子里，如果我们有个完美的技术方案可以将家里的电力线都能省去的话，我想将来也会被广泛采用。回到电力线载波技术本身的问题，最主要还是出现在稳定性上，因为电力网络环境实在太糟糕，尤其是国内的电网，如果我们要实现足够稳定地在电力线上通讯，需要花费的代价太大，尽管后来PLC-BUS提高了一定的稳定性，但是仍旧难以达到稳定持续的通讯质量，况且电网环境变化多端，后期维护有点捉襟见肘、搞得定一时，搞不定一世呀。除此之外，电力线通讯还涉及到对公共电网的二次污染以及信息安全性的问题等等。
所以虽然电力线载波技术虽然产生得非常早期，但是人们还是不停地从其他领域寻找合适的有线技术开发智能家居产品，甚至自创私有技术协议进行产品开发，当然因为各种有线技术都有其优劣势，所以一直群雄相争、各分天下，也许也正因为如此，使得智能家居行业一直不愠不火，没有突破性的进展，行业规模也一直较小。
2.无线技术
就像语音通讯技术的发展一样，从最初的电报到实现实时语音通信的有线电话；再到无线“大哥大”、GSM移动电话之后便一发不可收拾地如今“人手一机”了。这是一个相当有趣的进程：技术越来越先进，售价却越来越便宜！科技行业似乎就是这样的规律：让少数人先享用起来，然后再带动其他人共同享用；就像我们的国策：让少数人先富裕起来，然后再带动其他人共同富裕。
所以无线技术的出现满足了人们对自由的向往，但是无线技术与有线技术的PK就此结束了吗？在没有出现一个杀手级的无线技术之前，这场硝烟一定还会继续下去，除了电力线载波之外，所有的有线技术都会告诉你他们基于专用通讯线缆的系统是多么地稳定和必要。但人们并不会因此满足，从最弱的RF433/315MHz等点对点技术开始就试图寻找一个稳定且廉价的无线智能家居技术方案，上面我们也将主流的5种无线技术作了一个列表比较，智能家居系统最为重视的是稳定性、灵活性与安全性，可以说Zigbee和Z-Wave技术是因应而生的：灵活的组网方式、智能联网修复、互为中继、低功耗、低成本等特性。
因此当下战场将主要集中在诞生于21新世纪的这两个新型技术：Zigbee和Z-Wave，前者有国际标准组织支持，制定的规范较为完善，后者是草根协会，当然也受到了一些国际大佬的赏识，如思科、Intel和微软等，至于谁能取得最后的胜利，这真的很难说，我也一直认为这其中没有真正的所谓赢家和输家，就像3G手机时代我们国家搞了个TD-SCDMA，当我们还在争论其与国际通用的WCDMA标准谁赢谁输的时候，4G、5G时代又来了，然后人们不得不另外讨论技术整合与合作的事情，所谓兵家之争，分分合合也是常事。
未来会怎样呢？有线还是无线，Zigbee还是Z-wave，下回我们接下去分解一下未来技术趋势。
3.主流智能家居技术趋势分析
研究了这么多技术之后，一定会有人问说说看未来主流的技术趋势会是怎样？我还真不敢妄作圣人，一眼看破世事发展走向，也不打算再掀起一场口水之战：所谓有线还是无线，Zigbee还是Z-wave的抉择。而是尝试从人们普遍的需求出发，寻找智能家居应用市场究竟需要什么样的技术。
一、首先我们最需要安全
家庭财产和人身安全是最要考虑的，如果家里有什么异常状况，比如有人非法入侵了、煤气泄漏了、失火了、漏水了等等，我想要第一时间知道并处理，这叫做“防盗报警”系统；甚至我要随时随地查看家里的状况，看看我心爱的宠物或宝贝，这叫“视频监控”和“远程监控”系统。
二、然后是娱乐休闲
我希望在家里客厅、卧室或是小花园里，随时随地能放点音乐来听听，最好我可以自己决定放哪些音乐；这叫“中央音响”或是“背景音乐”系统；我希望我家里每个电视、家庭影院系统都可以任意点播我想要看的节目，这叫“媒体共享”、“数字家庭”系统。
三、然后是节能环保
灯光、窗帘、空调、地暖、通风系统等在需要的时候才会打开，不需要的时候能自动关闭，比如走廊楼道、卫生间里人来灯亮，人走灯灭，方便又省电，这叫“照明控制”；人离开房间半小时后，自动关闭灯光、窗帘、空调等。
四、最后才是“锦上添花”的便捷高效功能
这个涉及面就广啦，我们从两方面来说：
1）小的方面，我希望离开家之前，睡觉之前一键关闭家里的灯光、窗帘、空调、地暖、多媒体等系统，同时报警系统开始进入警戒防范状态，这叫“一键场景”；这个功能很实用，再如您客厅繁多的遥控器，如果能变成一个遥控器，甚至用你的智能手机或平板电脑直接操控，那应该多方便呀，这叫“集中控制”；还有比如在回家之前开个空调之类的，叫做“远程控制”；甚至设定早晨6点放点音乐、开启窗帘，下午4点自动打开空调、热水等，这叫做“日程控制” ；更高级一些的，我希望能跟家电设备可以用语言沟通，让它干嘛就干嘛，这叫做“语音控制”和“人工智能”。
2）从大的方面来讲，比如希望足不出户，家里常用的卫生纸、常喝的饮料用完了，在我家附件经过我授权的商户会及时跟我确认添购事宜；通过我的马桶就能将我的身体状况及时汇报给我的专属医生，这样他可以及时提醒我改善饮食或生活习惯，这些功能现在多数归集到“智慧社区”。
以上是我们在提及智能家居，通常会提到的一些主要功能需求，如果你是专业人员的话，或许已经看到烦了。几乎每个厂商或服务商也都会说我们提供的产品或服务已经覆盖到了其中绝大部分需求，消费者您千万别被忽悠了，我们首先得去好好体验一下，其实可以说现今市面上的绝大部分产品或系统还停留在这样一个水平上：遥控下窗帘、灯光；放点几乎无法点播的音乐；经常失灵的“场景控制”…而商家或许会辩解说以上提及的某些功能是智能家居功能，而某些功能并不是；甚至干脆告诉你世界上没有人能够提供一个如此完美的系统。我认为这话只说对了一半：智能家居的确是一个功能复杂的系统，人类的永无止尽的欲望和需求也没法一天就能满足，但是作为商家，在你没有想清楚普通大众究竟想要什么样的东西之前，不要轻易地说自己的产品或方案一定能够普及给普通大众，实事求是转而务实地去找寻自己清晰的市场定位和客户目标。
上面还没有完全说完，在实际应用中，还要考量其他一些次要但非常必要的应用需求点.
五、智能家居生活方式不错，希望将我现在的家改造成智能的，但又不希望大动干戈地破墙布线，这样可行吗？
六、装修的预算有限，可否先享用某个我最希望有的功能，以后等我经济情况好些了，再逐步扩充其他功能？
七、尽可能地按照我自己个性化的生活习惯来设定这个系统，而且有些部分涉及隐私，我很想自己动手来做。
综上所述，归集起来，我们需要的是一种或多种技术来满足上述人们希望智能家居来实现的安全、娱乐、节能、便捷的功能，并且这个系统要易升级改造、易灵活扩充、易个性DIY等等，甚至通过信息化手段整合多方资源来与“智慧社区”“智慧城市”的概念相匹配。智能家居将会通过什么技术来满足以上无止境的需求呢？我相信通过前面的分析，您已经发现目前已经主流在使用的家庭有线/无线局域网、以及近年来大家热烈讨论的Zigbee无线控制技术等等，都将只是其中的一部分。