智能家居协议----总汇

一，流行智能家居协议比较http://www.smarthomecn.com/zt/zt77/

有线技术

	RS-485	IEEE802.3 (Ethernet)	EIB，KNX	LonWorks	X-10，PLC-BUS	CAN-BUS，C-BUS，SCS-BUS，H-BUS，A-BUS，MODBUS等等BUS	CresNet，AXLink等等Net或Link
起源年代	1983	1980	1999	1990	1976	1970s～1990s	1970s
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、红外等不拘	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	10M～1000M	9.6K	300～1.25M	100～200	9.6K	9.6K
网络容量	32/网段，可扩充至255	网段类型决定网段容量，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	Bluetooth蓝牙	IEEE 802.11a/b/g/n (WiFi)	IEEE 802.15.4 (Zigbee)	Z-Wave
起源年代	1894	1998	1997	2001	2005
工作频率（Hz）	315M，433M等	2.4G	2.4G	2.4G	908.42MHz(美国) 868.42MHz(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BPSK/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	微微网(Piconet)和分布式网络(Scatternet)	蜂窝	动态路由自组织网	动态路由自组织网
通讯速率（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+255	50，取决于AP性能	255，可扩充至65000	232
协议规范	无	蓝牙技术联盟	国际级IEEE 802.11	国际级IEEE 802.15.4	Z-wave联盟
安全与加密	无	密钥，加密机采用了四个线性反馈移位寄存器（LFSR）	WEP，WPA等	循环冗余校验(CRC)， AES-128的加密算法	无加密
典型应用	遥控、门铃	鼠标、无线耳机、手机、电脑等消费电子	无线局域网	物联网，涵盖智能家居、工业控制、医疗、交通、安防、无线传感网络等领域	智能家居、消费电子

二，目前主流智能家居无线协议对比 http://www.jiajusmart.com/html/5471.html

智能家居的目的就是为主人营造快速，便捷，高效，舒适等的居住居住环境。智能家居包括硬件、软件和通讯三个部分。硬件部分需要外观漂亮，耐用，安装简便等;软件部分需要简单易懂，升级简易，硬件组网方便等等。

智能家居最重要的便是通讯这一块了。智能家居通讯分为有线和无线二种，有线的需要布线，相对要复杂一点，价格方面也会高许多，无线的即插即用，安装简易，但是也不完全是不需要布线的，比如音频线和电源线等。各种技术都有各自的优缺点，但是本身的优缺点并不代表采用该技术的智能家居设备一定会有优缺点，这些优缺点都是相对而言，与产品并没有必然的正负关系。

无线通讯协议常见的有wifi、蓝牙、rf433、zigbee、z-wave等。下面对于这几种技术相对而言的优劣势进行分析。

Wifi技术：生活中最常见的无线协议。采用的是国内2.4G免费频段，直接连入互联网，手机下载APP，就可以直接进行控制。小米之前的做法就是利用单品进入家庭，然后做一个超级APP把路由器、电视、插座、手环等一系列单品全部纳入其中。就这样抢占智能家居市场。Wifi最初就是为了实现大数据在小范围内的无线传输而设计的，所以设计之初并没有考虑其他的因素。以至于应用到目前智能家居系统并不是很合适。市面上的智能单品基本全是走wifi协议的。

Wifi只支持星型网络拓扑结构，通过多基站的方式实现网络空间拓展。协议稳定性、安全性比较差，容易断开连接，被人破解。在功率消耗上面能耗巨大，假如家里面安装了许多的wifi产品，那么一个月下来用电量都不可小观。Wifi设计只有16个信道，而且其中有一个是占用的，理论上是可以连接15个产品但是实际中连接10个就极不稳定了。一个家庭产品上面远远不止10个。Wifi的穿墙能力和衍射能力较弱等等。这些方面就足以说明wifi不适合做智能家居系统，但是就因为价格便宜，协议简单的原因，所以很多厂家用wifi协议来做智能单品，而且销量很客观。也正因为wifi本身设计就是为了无线传输大数据的原因，所以能够解决目前的无线协议无法进行摄像头数据的传输，所以在智能家居系统中，电子门铃和摄像头只能是走wifi协议或是有线连接的方式。

蓝牙协议：蓝牙也是生活中最常见的协议，接触最多的就是手机蓝牙配对和蓝牙音箱了，通过短距离的无线通讯，可以传输大数据，为生活带来了许多便捷之处。蓝牙的功耗低于wifi，传输距离较近，一般低于10米，无法进行组网，其次蓝牙堆栈(stack)很容易奔溃。蓝牙节点也比较少(兰桂智能家居能把节点做到22个，但是家庭使用还是不够的，满节点工作极不稳定)。在稳定性和受干扰能力方面也不是很强。所以不适合做成智能家居系统。

RF433: 可高速传输数据信号,正因为速度之快，所以RF433的双向通讯设计，双向反馈的来源取自于信号的往返。当发出指令到指令送达，再到返回来而实现双向通讯。就和打电话一样，电话拨过去，我们就知道通没通，这是zigbee、z-wave协议，而对面有人说话了，反馈到了我们才知道通讯是否联通，这才是433协议。正因为433协议信号传输速度之快，也就是可以在来返之间几乎不耗费什么时间，反应灵敏度也会很快。这也是实时反馈和虚拟反馈之分。

RF433因为采用的是在低频段传输信号，频率越低穿墙能力和衍射能力极强，因此433具有很好的穿墙能力和衍射能力。433和wifi一样，只支持星型网络拓扑结构，通过多基站的方式实现网络覆盖和空间拓展。它采用单频点工作，不能有效抵抗因遮挡而产生的多径效应，造成通信不可靠，系统不稳定，所以在系统安全性上面容易被攻击被破解，系统安全保密性差。星型点对点传输信号，也可以认为是主机识别标签的过程，因此整个网络的抗干扰能力较差。433也是无线协议中智能传输小数据协议中的一种，数据传输速率只有9600bps，不能进行大数据的传输。能耗上面略小于蓝牙，传输距离可到100米。

ZigBee协议：ZigBee网络主要是为了工业现场自动化控制数据而建立的。对于井下定位，停车场车位定位，室外温湿度采集，污染采集非常具有吸引力。在智能家居领域，ZigBee协议也是公认的目前最适合的协议之一。基于IEEE802.15.4，标准定义了phy和mac。Phy制定了实体层规范，通讯速度50-250KB。Mac规范定义无线信号如何共享空中通道。

ZigBee介质存取层网络拓扑结构多样。分为星状拓扑结构，树状拓扑结构和网状拓扑结构。ZigBee协议发送数据包时必须等待对方的接收信息，确认信息回复。如果没有确认，会重新寻找通讯对象，确定彼此间的通讯，对原有的网络进行刷新。运用动态路由结合网状拓扑结构很好的解决传输问题，在传输过程中遵循“梯度法”传输，即最近的进行传输。在信号传输方面，ZigBee的每一个产品都是一个中继器，产品之间信号可以连跳7次，所以ZigBee协议节点具有多大65000个，但是实际应用中200-300个节点时稳定性上就会衰减。ZigBee网络节点不仅本身可以作为监控对象，其所连接的传感器直接进行数据采集和监控，还可以自动中转别的网络节点传过来的数据资料。采用扩频技术对ZigBee的抗干扰能力进行了改进和完善，可以起到避开干扰的作用。当系统网络受到干扰时，整个网络整以动态的切换到另一信道上。在安全性上面采用AES128位高级加密法，确保了整个系统的安全可靠。

综上所述：ZigBee协议具有自组网能力，安全性，可靠性，抗干扰能力，自我恢复能力都比较强。具有极低的功耗。在国内选用2.4G频段通讯，所以ZigBee协议的穿墙能力和衍射能力较弱，传输距离只有20米，传输数据上面50-250Kb。

z-wave协议：数据传输速率为9.6kbps，信号的有效覆盖范围在室内是30m，室外可超过100m，适合于窄带宽应用场合。每个网络节点类最多232个节点。Z-wave结构简单，成本低，接受灵敏度高，因为z-wave采用单信道传输数据，所以在自我修复能力和抗干扰能力略低于ZigBee协议。Z-Wave的传输距离比ZigBee更大，可到30米，连接也更稳定。Z-Wave只有一种拓朴型态，ZigBee通讯原理一样，如果某两个节点由于通讯距离过远不能直接通讯，那么和他们都能通讯得上的节点可以为他们传递通讯信号，起到中继器的作用。支持自组网能力，在安全性和系统稳定性上面也比较强。Z-Wave采用更简单的协议，开发更快也更简单，所以很多人更青睐于z-wave协议………

三，较流行协议zigbee 简介 http://www.woshipm.com/it/133099.html

在刚刚过去的 2015 年极客公园创新大会上，小米首次在非官方平台上发布了新款产品：小米智能家庭套装。

小米智能家庭套装由多功能网关、人体传感器、门窗传感器和无线开关四个产品组成，它们有一个共同的特点就是均支持 Zigbee 协议。目前众多智能设备都采用了 Wifi 和蓝牙技术，小米为什么看上了并不是很主流 ZigBee 协议呢？

蜜蜂之舞

可能对于大部分人来说 ZigBee 协议有些陌生，ZigBee 是一个基于 IEEE802.15.4 标准（2.4 Ghz 频段）的低功耗局域网协议，是一种短距离、低功耗的无线通信技术。它也不是一个新鲜的产物了，早在 2004 年 Zigbee 联盟就成立了。

就像「Bluetooth」一样，「ZigBee」这个名字的来源也非常有趣。

「ZigBee」来源于 ZigZag ，是一种蜜蜂的肢体语言。当蜜蜂新发现一片花丛后会用特殊「舞蹈」来告知同伴发现的食物种类及位置等信息，是蜜蜂群体间一种简单、高效的传递信息方式，因此 ZigBee 也被成为「紫蜂协议」。

ZigBee 的特点正如蜜蜂的「舞蹈」一样：简单高效。虽然 ZigBee 协议工作在 20～250 kbps 较低速率上，但足以应对智能家居的低速传输需求。

与蓝牙的点对点传输方式相比，ZigBee 协议的优势在于自组网能力，最多支持 65000 个设备组网；对于智能家居来说，ZigBee 协议还有一个宝贵的优点就是它的安全性很高，至今全球尚未出现一起破解先例。

那么为什么 ZigBee 协议没有普及呢？

ZigBee 没有普及虽然与市场推广不足有一定关系，但受智能手机蓝牙和 WiFi 的普及影响更大。试想一下，一部智能手机只要装上相应的 App 就能对智能设备进行控制，但如果使用的是 ZigBee 协议，就需要使用适配器或连接控制中心才能使用。

随着近两年智能家居的潘多拉魔盒被打开，各类智能家居产品经历了从无到有的过程后，数量将会越来越多，Zigbee 协议才又重新走入了大众的视野。

为什么是 ZigBee？

在小米智能家庭套装中，除了多功能网关，其他三个产品都是靠内置电池供电的，可以持续使用 2 年以上。能达到这么长的续航时间，肯定离不开低功耗的传感器和传输协议。

有一个普遍的观点是，凡是可以接入 220V 市电的智能设备，不需要考虑耗电问题，这时通过 WiFi 连接是最好的选择。但对于体积小、安装位置不固定的物联网设备来说，要想获得长久的续航时间，使用 WiFi 自然是不可行的，而且 WiFi 技术在安全性方面也有所欠缺，这可能会成为悬在智能家居头上的一把达摩克利斯之剑。

虽然从蓝牙 4.0 开始引入了低功耗蓝牙（BLE）的技术，但蓝牙也有很明显的短板：连接设备有限（理论上 7 个设备），不能自组网。对于一般的智能单品来说，蓝牙足够好了；但对于致力构建智能家居生态链（大量智能设备同时工作）的小米来说，蓝牙肯定是不够的。

而剩下的似乎只有 ZigBee 和 Z-Wave 协议可以选择了。

虽然 Z-Wave 具有结构简单，性能可靠的特点，但目前想获得 Z-Wave 芯片的授权还比较困难，更为关键的是 Z-Wave 所用频段（865.2MHz-956MHz）在我国是非民用的。所以对小米智能家庭套装来说，ZigBee 协议更适合国内使用的情况，选择 ZigBee 协议一定是经过深思熟也是必然的结果。

事实上，小米在发布 Yeelight 智能灯时就开始探索 ZigBee 协议了。

Yeelight 智能灯的普通版本（Blue）采用了蓝牙连接方式，而小米路由器的定制版本（Sunflower）采用了 ZigBee 协议。同时因为小米路由器本身不支持 ZigBee 协议，所以定制版还配备了一个 USB 适配器。

在小米智能家庭套装发布后，这个 USB 适配器就可以「下岗了」，多功能网关就可以将所有 ZigBee 设备连接起来。ZigBee 协议对于小米来说，可以将未来搭载小米智能模块的众多设备连接起来，通过智能网关汇总到手机上，最终实现远程控制和智能操作。

不足与未来

不过 ZigBee 协议也存在一些不足，它虽然可以方便地组网但不能接入互联网，在 ZigBee 网络中必须有一个类似路由器的角色。目前的解决方案增加一个能够接入 WiFi 的控制中心，就像小米智能家庭套装中的多功能网关一样，通过这种方式来打通物联网和互联网的世界。

当然在未来的智能家居中，仅靠一种通信技术是解决不了所有问题的，一定会需要将多种技术融合使用。ZigBee 协议的意义在于其低功耗和自组网的特点可以将分布在家中的各类物联网设备连接起来，但不论是接入互联网还是与手机的连接，仍需要其他通信技术的帮助。

对了，Nest 与三星倡导的 Thread 联盟宣布向下兼容 ZigBee 协议；ZigBee 联盟也透露将在 2015 年公布 ZigBee 3.0 标准，这些都让我们对 ZigBee 协议多了一份期待。

本文作者：@Rubberso