《智能家居》第141期:无线江湖 新生格局,浅析智能家居无线技术创新

IoT

智能家居产品的流通需要基于互联互通的标准,针对家居领域的无线控制技术一直被我们关注。多个设备组成的家用设备网络,本地无线Mesh网络与低功耗窄带网有着互补之势,成为撑起未来家庭无线网络的通信基石。随着更多的无线产品应用落地,其衍生的无线产品及场景应用被不断丰富。在无线应用方面,不仅是技术层面逐渐成熟,商业模式也在有序建立。国内智能家居无线协议经过迭代与淘汰,目前已衍生出新的阶段性格局,极富时代性。

在地产、运营商、装修领域,当下火热的全屋智能主要以无线协议为主,庞大的无线智能集成服务团队正在全规模建立,与今年的服务落地热词相呼应。当然还有Wi-Fi Mesh、EnOcean等无线协议的进展,我们都会持续关注。
针对国内智能家居无线应用的发展前景,《智能家居》杂志社编辑团队进行甄选更加契合市场的技术标准,最终确认Zigbee与蓝牙mesh,NB-IoT与LoRa四大主流物联网协议,整合专题特刊于《智能家居》八月刊,站在第三方角度去纵观协议应用,以及创新应用产品。

一个技术的成功,既要看本身的优势,也要看市场的趋势,无线江湖,没有正统血统,只有厮杀获胜。从芯片到终端设备、从网络部署到网络运营、从平台赋能到解决方案落地,电信运营商、设备制造商、系统集成商、传感器厂商、芯片厂商和创新创业企业都在无线江湖中,都看到了无线称霸智能家居的趋势,没有人会轻言对未来主流无线协议的放弃。

模糊的格局

Zwave-vs-Zigbee-vs-Bluetooth-vs-Wifi

把传统的操作面板搬到手机或者其他带屏幕的智能终端里,即使让屏幕里的控制再炫酷,设备之间的连接再简单稳定,但终究不是革命性的痛点带动。也许正是因为云端联动与智能语音的带动,让业内外的注意力放在了新的方向上,对于何种通信方式,总线还是无线,这种壁垒我们都可以通过语音硬件终端的云平台去解决。而在之前很多人悲观地认为只有完全统一业界标准才能打破这一尴尬的局面,无线传感器网络(Wireless Sensor Network, WSN)的命运,与互联互通的关联度并没有想象的要高,协议之间的厮杀也在互联互通的道路上愈演愈烈。

在2014年左右,国内开始大规模推出Zigbee系列的海量智能家居产品,其实原因很简单——当时Zigbee是最优的选择,比如低功耗和链接稳定性方面都优于当时的蓝牙4.0,而芯片与模组方面又优于当时最大的竞争对手Z-Wave。原本是两个协议的象征,但是对于简化用户集中遥控的链路,这两大协议是差不多的,所以蓝牙看到了机会,想重构设备的集控方式。全屋智能方面,通信协议的选择直接影响到产品的整体性和稳定性。

今天主流蓝牙已经进化到5.0了,5.4的标准也已经形成了,蓝牙Mesh的推出,仿佛给予本地无线Mesh网络一剂新药,同时也让智能家居无线应用处在一个比较尴尬的节点,厂家难道又要大规模新上蓝牙Mesh?许多联网技术会交互应用配合,对于工程人员来说,要如何选择主要技术,并还需与其他技术配合并且保有修改空间,是一大挑战。同时在窄带无线网络NB-IoT与LoRa的大肆宣传下,未来是否会彻底迭代掉本地的Mesh网络组网方式,这些都是业内厂家正在观望与焦虑的地方。

Zigbee VS BLE Mesh:C位将被撼动?

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单以照明版块来说,总线结构系统有显著优点,如系统可靠性高、保证响应延迟、高度的扩展性等等,但其也有明显的缺陷,如安装成本高、难以维护、用户界面往往达不到用户要求,这些缺点使得总线结构的照明系统难以在家庭应用中推广。

长期以来智能灯控在智能家居系统中占据着举足轻重的地位,但是不菲的价格、稳定性以及复杂的结构却使其在家庭市场推广方面步履维艰。场景模式所带来的用户体验也难以有实用性方面的突破。Zigbee等无线协议诞生,将LED照明的快速发展,产品价格的合理回归也使其成为家庭用户选择的新方向,这几年国际照明品牌对Zigbee的关注,令消费型智能照明孕育出革命性的变革。

Zigbee应用在国内智能家居的应用目前处于C位,但未必是未来制胜的通信标准。Zigbee与BLE Mesh都是基于2.4GHz频段的无线通信技术,大家都觉得智能家居的下一个核心技术是蓝牙Mesh。但是Zigbee其实已经很成熟,现成方案很多,目前的格局也并不是一天两天,就可以夺得Zigbee的头把交椅。

比较前沿的路由器已经开始集成BLE Mesh,也就是说未来的路由器,很可能就是非常完美的网关方案,再加上子母路由的无缝漫游,整个家庭无线承载网就不仅仅是我们现在常谈的Wi-Fi网络,还有实打实的低功耗控制信号。

大家一直都在垢病Zigbee网络需要网关的问题,一旦一断网就全面瘫痪,过于依赖网关中继,至于为何需要网关,也是为了稳定性而生。还有在体验上,一键式适配的组网方式还做不到NFC的“傻瓜式”,用户学习成本较高。

中继节点是mesh网络中的关键要素,不仅扩展了范围,还为多路径传输提供了基础,从而实现了高度可靠的网络运行,蓝牙不是没有中继,而是中继比较普遍,任何一台蓝牙设备都可以做中继节点。

目前蓝牙Mesh协议已经推出有一年之久,还尚未有颠覆性的市场反馈。即便蓝牙Mesh大规模应用,也并非能够一统江湖,现在已经Zigbee+BLE的案例出现,也就是说,无需蓝牙Mesh,也一样可以通过非Mesh蓝牙+Zigbee结合的方式,实现海量设备的集中控制。

蓝牙mesh正在逐步吞噬市场,究竟能吃下多少市场,还得看市场的反馈和时间的检验,但是一定会对当前无线物联网连接市场带来不小的动荡,改变当前无线物联网连接市场的格局。随着蓝牙mesh网状网络技术的推出,更近一步丰富蓝牙的使用场景,加快物联网时代多元化进程,开启了一个无线设备之间通信的新纪元。

LoRa  VS NB-IoT:官方之争

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5G的发展为广泛物联提供支撑,5G除要达到更佳的宽频速率、联网品质等性能指标外,还需从需求、设计阶段考量物联网IoT多元应用情境,5G技术上追求低功耗、低延迟、可靠性、大容量等特点预示着物联网将是5G时代的标配,NB-IoT与LoRa便是其中最为关注的焦点性产品。

目前提及Zigbee不会立马想到BLE MEesh,而提及到LoRa或者NB-IoT的任何一方,都会想到彼此。在中国这样被电信运营商主导的采用授权频谱技术进行物联网组网的市场上,如今的发展情况与市场覆盖究竟如何呢?

LoRa与NB-IoT被业内广泛视为相互竞争的技术,是目前国内窄带物联网协议的两大主流核心技术。LoRa与NB-IoT将在很长一段时间里并行存在,双方是一种互补关系,都具有五大特点,包括低功耗、高效益、长距离、易部署以及高安全。目前国内很多企业选择NB-IoT,是因为国家政策上的支持,但实际应用上LoRa的场景要宽广很多。

频谱的管制,一直在让低功耗窄带网在纷纷扰扰的争吵中度过。NB-IoT率先获得国家支持,工信部在去年发布了移动物联网发展指导意见,明确把NB-IoT作为主要的支持制式,此外还以征求意见的方式对目前Lora使用的频段提出了限制应用条件,对Lora持有谨慎发展的态势。

NB-IoT技术在国内的首次大规模商用起于新经济载体共享单车,随着NB-IoT技术的出现,一套真正意义的国际标准也正在逐渐形成,也让物联网在更大范围内的应用普及成为可能。物联网时代基站容量的提升大大降低了每连接的设备和运营维护成本,因此未来整体成本会下降,所以未来的潜力十足。

从中国三大运营商来看,都已经完成了全国范围内的NB-IoT网络覆盖,也都在嗷嗷待哺的寻找下一个可以大规模连接的市场,在这种情况下,三大运营商给LoRa留下连接的空间并不多,但也未必没有。私有商业化与社区化的大规模应用,让LoRa的局部应用成果依然很丰硕,像把IoT作为战略的阿里巴巴等互联网企业,都选择了LoRa,而非运营商主推的NB-IoT,可见也不想被NB束缚。

工信部对频谱进行管理是因为看到在某一个频率上发展得很快,他们担心如果没有很好的管制的话,可能会对运营商网络造成干扰,所以NB获票过早。运营商已经在王卡上具有了娴熟的管道运营经验,如果真的需要大规模的连接,完全可以复制王卡的玩法到物联网领域。

LoRa技术的发起者和最重要的推手是一家企业,名为Semtech,作为LoRaWAN网络的核心芯片供应商、LoRa技术的重要倡导者和LoRa联盟的主要创始成员公司之一,Semtech在推广 LoRa标准上一直不遗余力。

四年前LoRa技术开始在中国发展,最开始的合作伙伴规模很小,主要涵盖表计类客户,随着华为、中兴等网络设备商以及运营商的介入,LoRa在中国开始有了质的飞跃。Google Cloud加入LoRa联盟,表明了新兴互联网公司对于LoRa的兴趣,此外,中国联通、阿里云、Semtech共同发布了国内首个城域物联网试商用,涉及杭州和宁波,这也标志着LoRa在中国有了大规模落地的基础。阿里巴巴、腾讯等互联网巨头的加持,有人说多是象征意义,也许并不实质性的具备改变Lora与NB-IoT的竞争。

尤其是在中国,大部分的Lora产业公司并不具备核心技术和在Lora技术和标准的话语权,除了中兴略微深入之外,大都是以应用为主,在这种情况下,技术不可控,标准非主流,政策不支持,Lora在中国的发展一直难以令人乐观。但目前互联网大平台与广电的大力支持,与项目的应用落地,未来也许会在成熟的大规模案例中,推动政策性频谱的全面开启。
LoRa相比NB-IoT也有很多优势。LoRa的传输非常简单,所以无论是基站架构还是传输非常简单,所以无论是基站架构还是传输以及云服务,都非常容易实施。而在协议方面,LoRa支持标准化协议,同时也可以非标准化,自己组网自己使用,因此更加灵活,可以发挥企业的自由创新能力。

用户的痛点观点

协议无论再花,只是让用户的组网更加便捷,并不能带来太多直击痛点的爽快感。对于消费者而言,同样预算获得高性价比,才是福音。

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