當(dāng)今智能家居調(diào)查

過(guò)去幾年，隨著制造商開(kāi)發(fā)出越來(lái)越多可連接至家庭網(wǎng)絡(luò)的設(shè)備，智能家居概念隨之興起。智能家居網(wǎng)絡(luò)使房主能夠有效地利用資源，使用語(yǔ)音命令控制設(shè)備和家用電器，并根據(jù)設(shè)備提供的數(shù)據(jù)做出決策。智能家居的潛力巨大:它可用于提高能效、舒適度、安全性、娛樂(lè)性和便利性。

當(dāng)今大多數(shù)智能家居都配備了各種物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備、集線器和傳感器，它們可通過(guò)家庭網(wǎng)絡(luò)/網(wǎng)關(guān)進(jìn)行通信，并最終與云端通信。房主可在家里的任意位置進(jìn)行控制，甚至可以通過(guò)互聯(lián)網(wǎng)進(jìn)行遠(yuǎn)程控制。

智能家居系統(tǒng)可能包括多個(gè)與家居應(yīng)用相關(guān)的無(wú)線連接標(biāo)準(zhǔn)。表3-1顯示了其中一些標(biāo)準(zhǔn)的特性及相互之間的區(qū)別。此外，這些家庭網(wǎng)絡(luò)可能由幾個(gè)在主網(wǎng)關(guān)下運(yùn)行的互連網(wǎng)絡(luò)組成。

表3-1：智能家居開(kāi)放標(biāo)準(zhǔn)和一些關(guān)鍵特性

當(dāng)今的許多智能家居都是由一些特殊節(jié)點(diǎn)組成。節(jié)點(diǎn)是一種在網(wǎng)絡(luò)上擁有自己唯一地址的硬件；節(jié)點(diǎn)可以是設(shè)備，也可以是集線器：

設(shè)備：設(shè)備(例如:恒溫器或燈泡)通常只有一個(gè)網(wǎng)絡(luò)連接點(diǎn)。設(shè)備可能需要也可能不需要保持實(shí)時(shí)跟蹤，具體取決于其功能。

集線器：集線器是一個(gè)管理網(wǎng)絡(luò)流量的盒子；它可能有許多連接點(diǎn)，因?yàn)榭梢赃B接至多個(gè)設(shè)備。集線器必須保持實(shí)時(shí)跟蹤，以便高效和有效地分派事件。

單集線器網(wǎng)絡(luò)由一個(gè)集線器節(jié)點(diǎn)和一個(gè)或多個(gè)設(shè)備節(jié)點(diǎn)組成。集線器管理網(wǎng)絡(luò)中設(shè)備之間的事件和信息交換。多集線器網(wǎng)絡(luò)包含多種集線器，如圖3-1中所示。圖3-1中的網(wǎng)絡(luò)布局包含兩個(gè)集線器，每個(gè)集線器使用不同的網(wǎng)絡(luò)協(xié)議(藍(lán)牙和ZigBee)。各個(gè)設(shè)備連接至其中一個(gè)集線器。然后集線器連接至網(wǎng)關(guān)，網(wǎng)關(guān)可與兩個(gè)集線器通信。

圖3-1：采用ZigBee和藍(lán)牙集線器的智能家居

網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)/每間房一個(gè)Pod

為了打造一個(gè)連接更緊密、通信更可靠的智能家居，消費(fèi)類產(chǎn)品開(kāi)始采用新型拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，名為網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)，有時(shí)候也稱為“每間房一個(gè) Pod”。網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)可以輕松地?cái)U(kuò)大無(wú)線設(shè)備的范圍，并在辦公室、住宅甚至戶外等區(qū)域提供一致的高數(shù)據(jù)速率。此外，使用“每間房一個(gè) Pod”的網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)支持多種協(xié)議，可減少家庭中使用多個(gè)網(wǎng)格系統(tǒng)的開(kāi)銷(xiāo)。

網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)是Wi-Fi演變過(guò)程中的一次重要發(fā)展，尤其是在智能家居領(lǐng)域。Wi-Fi網(wǎng)格系統(tǒng)包括連接至主要互聯(lián)網(wǎng)連接的路由器，以及放置在住宅周?chē)亩鄠€(gè)類似衛(wèi)星路由器的設(shè)備(或節(jié)點(diǎn))，以提供全面的Wi-Fi家居物聯(lián)網(wǎng)覆蓋(參見(jiàn)圖3-2)。這種先進(jìn)的網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)可提供完全冗余，并充分提高網(wǎng)絡(luò)性能。

圖3-2：網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施中的智能家居設(shè)備

節(jié)點(diǎn)越多，連接點(diǎn)傳播的距離就越遠(yuǎn)，如圖3-3中所示。網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)可以有效地將信號(hào)范圍擴(kuò)展到整個(gè)住宅，從而提高了可靠性，可實(shí)現(xiàn)與所有設(shè)備的實(shí)時(shí)通信。Wi-Fi部署技術(shù)的進(jìn)步支持頻譜分離，并可確保信息通過(guò)專用回傳數(shù)據(jù)路徑往返于云端。它們還可為設(shè)備提供專用數(shù)據(jù)流。此外，一些設(shè)備可以存儲(chǔ)數(shù)據(jù)。這些存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)可以節(jié)省用戶成本，進(jìn)一步提高網(wǎng)絡(luò)可靠性，并且支持更智能的數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)應(yīng)用。

圖3-3：分布式“每間房一個(gè)Pod”物聯(lián)網(wǎng)連接網(wǎng)絡(luò)

網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)還可自行配置。因此，它可以自動(dòng)將新節(jié)點(diǎn)整合到現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)中，無(wú)需網(wǎng)絡(luò)管理員進(jìn)行調(diào)整。這使得網(wǎng)絡(luò)更具適應(yīng)性和可擴(kuò)展性。網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)還可以通過(guò)自動(dòng)尋找最快速且最可靠的信號(hào)來(lái)傳輸數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)自我修復(fù)，即使在節(jié)點(diǎn)阻塞或信號(hào)丟失的情況下亦是如此。

當(dāng)今許多網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)使用所謂的三頻段Wi-Fi網(wǎng)關(guān)和終端節(jié)點(diǎn)。三頻段Wi-Fi可通過(guò)在網(wǎng)關(guān)和終端節(jié)點(diǎn)中使用2.4GHz、5.2GHz和5.6 GHz頻段來(lái)提高數(shù)據(jù)容量和覆蓋范圍。在三頻段系統(tǒng)中，第二個(gè)5.6 GHz頻段充當(dāng)網(wǎng)絡(luò)上兩臺(tái)路由器之間的專用通信線路，從而使整個(gè)系統(tǒng)的速度比舊的雙頻段配置系統(tǒng)快180%。

因此，Wi-Fi三頻段的優(yōu)勢(shì)顯而易見(jiàn)。首先，它可以通過(guò)使用更快的5GHz頻帶以及Wi-Fi 6E(5GHz和6GHz頻段)、Wi-Fi 7(支持2.5G、5G、6G三頻段同時(shí)工作)，將更多的無(wú)線設(shè)備連接至互聯(lián)網(wǎng)。如果您的網(wǎng)絡(luò)是一個(gè)網(wǎng)格系統(tǒng)，配備多個(gè)分散在整個(gè)空間內(nèi)的路由器，那么更高頻段可充當(dāng)兩個(gè)路由器之間的專用通信線路，以提高整個(gè)系統(tǒng)的速度。

三頻段系統(tǒng)的第三個(gè)無(wú)線電還可用于網(wǎng)格路由器之間的回傳通信。這樣一來(lái)，它就創(chuàng)建了一條專用線路，僅供路由器之間的數(shù)據(jù)流使用。盡管雙頻段系統(tǒng)使用相同的Wi-Fi帶寬來(lái)連接至其他路由器和接入點(diǎn)，但在三頻段系統(tǒng)中，終端設(shè)備可立即用于設(shè)備連接。這可將效率提高50%，特別是添加了更多網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的情況下。

此外，由于該無(wú)線電傳播速度更快，因此DSL/電纜調(diào)制解調(diào)器的連接速度將遠(yuǎn)不止于此。相反，它們可以傳送至整個(gè)網(wǎng)絡(luò)。這對(duì)于當(dāng)今和未來(lái)智能家居中的智能電視和攝像頭的Wi-Fi視頻流非常有益。

為了確保您現(xiàn)有家居網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)能夠適應(yīng)未來(lái)發(fā)展需求，您需要使用三頻段系統(tǒng)。實(shí)施三頻段系統(tǒng)是確保未來(lái)容量和速度的最佳解決方案。

網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的另一個(gè)重要發(fā)展就是采用濾波器技術(shù)，以進(jìn)一步提高容量和擴(kuò)大每間房一個(gè)Pod拓?fù)涞姆秶?。使?strong>bandBoost濾波器可通過(guò)增強(qiáng)三頻段網(wǎng)格系統(tǒng)中的頻段隔離，最大限度地提高網(wǎng)絡(luò)容量和覆蓋范圍。使用edgeBoost濾波器可通過(guò)最大限度地提高靠近頻帶邊緣的Wi-Fi通道的輸出功率來(lái)提高容量和擴(kuò)大范圍。在后續(xù)的章節(jié)中，我們將詳細(xì)闡述這些主題及其如何解決網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)中的共存挑戰(zhàn)。

在一個(gè)原本碎片化的智能家居設(shè)備市場(chǎng)，Matter標(biāo)準(zhǔn)現(xiàn)已成為有力的推動(dòng)力量；其有助于管理智能家居中各種標(biāo)準(zhǔn)的無(wú)線網(wǎng)關(guān)、房間間擴(kuò)展設(shè)備和智能設(shè)備。Matter在全屋范圍設(shè)置網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)，幫助協(xié)調(diào)多種連接標(biāo)準(zhǔn)的智能家居生態(tài)系統(tǒng)、設(shè)備及應(yīng)用。它將整合包括照明、電氣設(shè)備（如燈泡和插座）、HVAC溫度控制器、門(mén)鎖和安全傳感器、窗簾、電視等在內(nèi)的各種應(yīng)用。Matter降低了復(fù)雜性，并消除對(duì)支持何種標(biāo)準(zhǔn)以及支持級(jí)別的不確定性，使智能家居的開(kāi)發(fā)更加順暢。

審核編輯：劉清