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智能家居技术标准:Zigbee、Z-Wave、Thread和Dotdot

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Zigbee和Z-Wave是目前主要的智能家居网络标准协议,Thread则是一个强大的新来者,而Dotdot作为新的Zigbee -Thread联合协议,可能会变得更好。

如果你拥有SmartThings或Nest之类的智能家居产品,则可能熟悉它们背后的一些技术。 例如,Zigbee和Z-Wave等网络协议目前主导着整个智能家居行业,而较年轻的网络标准Thread作为争夺市场份额的有力竞争者正在取得不错进展。 尽管这看起来像是行业领导者之间的持久竞争,但竞争格局远远要比从中选择一个更为复杂。


技术概述

在深入探讨具体细节之前,有必要了解这些协议栈的工作方式及其含义。


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如上图所示,这是一个标准协议典型的4层(连接层、网络层、传输层和应用层)模型结构,Zigbee,Z-Wave,Thread和其它数据通信协议都是明确定义了从设备硬件向最终用户传输信息的方法。如果设备制造商不遵循这些规范,则其产品可能无法与行业中的其他产品或平台进行通信。


Zigbee

Zigbee建立在IEEE 802.15.4标准规范基础上。它定义了可以在短距离内传输少量数据的无线个域网(WPAN)。可以通过使用网状网络来扩展此范围,该网状网络使用附近的设备能够将信息传送到更远的设备上。

Zigbee主要在2.4GHz无线电频段中运行,但是,某些设备在MHz范围的高频段运行(例如,欧盟的868MHz,美国的915MHz)。如今,Zigbee产品已被全球消费者广泛采用。但是,也正是由于它广泛地使用在了从家庭自动化到智能能源和医疗保健等等各种应用上,因此制造商之间的互操作性受到限制。


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Z-Wave是另一个网状网络,但是,它在918/860MHz的较低频段上运行。它是以降低数据速率为代价,实现了更好的设备间信号传输范围。 与Zigbee一样,Z-Wave支持多种产品,从智能锁到联网的恒温器。在某些情况下,Z-Wave可以与Zigbee产品一起使用。例如SmartThings Hub。


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Thread

与上述两个技术相比,Thread是一个更年轻,建立较少的网状网络标准。它也是基于IEEE 802.15.4标准构建,使用2.4GHz频率。Thread并未定义应用层,这意味着可以使用其他应用层协议,例如MQTT。 尽管其产品市场供应较少,但Nest Thermostat等设备可具备较好竞争优势,例如节省能源,从而让消费者在Zigbee/Z-Wave生态系统之外,有更多选择的空间。


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DotDot及智能家居技术的未来

在过去的几年中,定义各自标准的Zigbee联盟和Thread Group共同合作开发了DotDot,DotDot是针对各自设备应用层的开放标准。DotDot的目的是促进跨技术和平台的互操作性,以统一智能家居产品。该统一协议从理论上解决了不同类型的Zigbee设备内的互操作性问题,以及不同智能家居技术堆栈(例如Thread)之间的互操作性问题。

Dotdot 1.0规范于2019年1月发布。不同于ZigBee是一“完整”的解决方案,dotdot语言并非局限于IEEE 802.15.4标准。dotdot可以使用其它形式的连接,诸如Wi-Fi、蓝牙、以太网、甚至有线等等,因此即使设备不具有ZigBee兼容性也可连接。

同时,2019年12月,谷歌宣布,将与亚马逊和苹果(三大智能家居厂商)一起致力于为智能家居采用联合无线物联网标准,这项新的连接标准旨在使智能家居产品之间的连接互动更加容易。

由此,我们可以预见,随着智能家居行业领导者的合作与努力,交叉相互兼容的智能家居消费体验离我们又进了一步。


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