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米家智能插座背后的兩種無線協(xié)議——Wi-Fi與ZigBee

2019-05-27
關(guān)鍵詞: Wi-Fi ZigBee APP

  隨著科技的發(fā)展,智能家居的概念深入人心,人們利用智慧不斷開創(chuàng)新的生活。比爾蓋茨是第一個智能家居的使用者,也許很多人會認(rèn)為智能家居的高端性符合像比爾蓋茨那樣有“錢”的人,其實(shí)不然,隨著Wi-Fi的普及和5G的發(fā)展,智能家居慢慢走進(jìn)大眾的視野,只需一個智能插座或音箱,就可以開啟你的智能家居生活。

  米家智能插座分為Wi-Fi版、ZigBee版、普通版和加強(qiáng)版??筛鶕?jù)無線協(xié)議,將這四種插座簡化為兩類:Wi-Fi版、ZigBee版,因?yàn)槠胀ò?、增?qiáng)版和Wi-Fi版都是使用Wi-Fi版無線協(xié)議,而ZigBee版使用的是ZigBee無線協(xié)議。那Wi-Fi和ZigBee到底是什么?

  首先,Wi-Fi和ZigBee是兩種不同的無線協(xié)議。Wi-Fi無線協(xié)議:全稱Wireless Fidelity,又稱802.11b標(biāo)準(zhǔn),也叫做WIFI或是WLAN功能。ZigBee無線協(xié)議:也稱紫蜂,是一種低速短距離傳輸?shù)臒o線網(wǎng)上協(xié)議,底層是采用IEEE 802.15.4標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范的媒體訪問層與物理層。那么Wi-Fi版和ZigBee版無線協(xié)議在米家智能插座上的使用區(qū)別體現(xiàn)在哪?

  是否依賴網(wǎng)絡(luò)

  Wi-Fi無線協(xié)議:支持通過米家APP控制家電,問題就是,如果家里斷網(wǎng),則控制功能失效;ZigBee無線協(xié)議:同樣支持通過米家APP控制家電,家中斷網(wǎng)后仍可正常使用。

  功耗問題

  除了是否聯(lián)網(wǎng)會影響使有之外,二者還存在很大的差別。Wi-Fi的功耗高,不插電的設(shè)備,例如門窗、人體傳感器等都是有內(nèi)置的電池進(jìn)行供電,功耗高的話需要頻繁充電或更換電池,會給用戶帶來麻煩和不好的體驗(yàn),相比之下,ZigBee的功耗較低,在低耗電待機(jī)模式下,僅2節(jié)5號干電池可支持1個節(jié)點(diǎn)工作6~24個月,甚至更長,而Wi-Fi僅可工作數(shù)小時,這是ZigBee的突出優(yōu)勢,十分符合低功耗的要求。

  傳輸速率

  ZigBee的傳輸速率比較低,發(fā)射功率僅為1mW,分別提供250 kbps(2.4GHz)、40kbps(915 MHz)和20kbps(868 MHz)的原始數(shù)據(jù)吞吐率,而且它采用了休眠模式,正因如此,ZigBee設(shè)備才非常省電。相比之下,Wi-Fi的傳輸速率就高得多,是目前傳輸速度最快的技術(shù),最高可達(dá)11Mbit/s。

  傳播距離

  Wi-Fi與ZigBee一樣,同屬于在辦公室和家庭中使用的短距離無線技術(shù)。ZigBee技術(shù)的主要采用ISM頻段的2.4GHz,衍射能力弱,穿墻能力弱,容易受到障礙物的影響,傳播距離較近,一般有效傳播距離為10-75m,主要適用于小型辦公區(qū)域和家庭使用。同樣走的2.4GHz頻段,Wi-Fi采用無線電波傳輸,實(shí)現(xiàn)基站與終端的點(diǎn)對點(diǎn)無線通訊,鏈路層采用以太網(wǎng)協(xié)議為核心,以實(shí)現(xiàn)信息傳輸?shù)膶ぶ泛托r?yàn),傳輸范圍較廣,覆蓋范圍高達(dá)100m,甚至可以覆蓋整棟大樓。

  網(wǎng)絡(luò)容量

  隨著智能家居的發(fā)展,家里的智能電器會越來越多,設(shè)備多了之后路由器的負(fù)載會很大,使用Wi-Fi協(xié)議需要占用Wi-Fi帶寬資源,而Wi-Fi可連接設(shè)備有限,普通家用路由器可帶16個左右。ZigBee協(xié)議不需要占用Wi-Fi資源,并有著大規(guī)模的組網(wǎng)能力,ZigBee可采用星狀、片狀和網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu),由一個主節(jié)點(diǎn)管理若干子節(jié)點(diǎn),最多一個主節(jié)點(diǎn)可管理254個子節(jié)點(diǎn);同時主節(jié)點(diǎn)還可由上一層網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)管理,最多可組成65000 個節(jié)點(diǎn)的大網(wǎng),每個網(wǎng)絡(luò)支持65000個節(jié)點(diǎn),可帶設(shè)備達(dá)100個以上,隨著智能家居的不斷發(fā)展,開關(guān)、照明、家電的數(shù)量肯定會遠(yuǎn)遠(yuǎn)多于16個,WiFi有著相當(dāng)大的局限性。

  成本問題

  對于一個產(chǎn)品,成本問題不可忽視。ZigBee通過大幅簡化協(xié)議,協(xié)議降低了對通信控制器的要求,而且ZigBee免協(xié)議專利費(fèi),每塊芯片的價格大約為2美元。Wi-Fi芯片對硬件的要求比較高,常見的Wi-Fi都是射頻前端加上基帶,所有協(xié)議棧都需要在主機(jī)MCU/CPU完成的,并且絕大多數(shù)MCU/CPU都是需要跑linux,所以都是2顆芯片的方案,而單芯片的Wi-Fi解決方案成本高的嚇人,在7~10美金左右。

  Wi-Fi協(xié)議與ZigBee協(xié)議各有其優(yōu)缺點(diǎn),強(qiáng)行將二者分個高下沒有太大的意義,只有結(jié)合產(chǎn)品的需求,才能選擇最適合的技術(shù)。


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