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无线or有线,智能家居互联互通如何破解?

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无线or有线,智能家居互联互通如何破解?

智能家居无线通信技术现状如何?

文|芯世相

智能手机与相关影音设备的互联越来越容易,只要手机和智能电视、智能投影仪等连接同一个WiFi网络就能轻易实现画面的转移,“家中电视被邻居投屏,还在搜索为何不显示画面”的笑话还可能发生在每个人身上。与居家影音娱乐不同,智能家居产业发展多年,目前仍是多种协议与系统并存的局面,这种不通畅也让智能家居的发展陷入了瓶颈。

最现实的问题摆在用户面前,为了实现远程控制,智能门锁、智能开关、智能窗帘电机等各类智能家居设备要在同一个网关下,还需要确保各类设备的通信协议互通。智能家居按照协议有WiFi、蓝牙、Zigbee、Z-wave、RF以及最近火热的Matter,操作系统有华为HarmonyOS、小米MIUI、海尔智家、欧瑞博HomeAl等等,但并没有一个统一的协议和系统来形成智能家居的完整生态,而每种协议和系统又需要不同种类的芯片来满足。

因此,面对快速发展智能家居行业,探讨一种明确的发展方向是非常迫切的需求。那么问题来了:

1、智能家居无线通信技术现状如何?

2、蓝牙Mesh有什么难点?

3、有线通信会被淘汰吗?

4、如何看待Matter标准?

5、用户到底需要什么样的智能化?

按照惯例,接下来和大家汇报一下本次沙龙的具体情况:

智能家居无线通信技术现状如何?

从 IHS Markit 对现有主流无线连接技术的梳理来看,有关无线连接的研究从上世纪九十年代便开始了。其中典型的代表是蜂窝网络,从起初的2G网络逐步演变成现在的5G网络;其次是WiFi技术,从最开始的802.11b标准发展到如今的802.11p标准,这些在一些局域传输产品都有应用;再是蓝牙技术,在过去几十年里不断进化;然后是LPWA通信技术,它的出现时间相对较晚,主要针对广域无线连接的产品;最后是Mesh技术,不同于之前点对点的结构,它形成了一个类似多节点的网状结构,能极大提升传输效率。

“在物联网应用领域中,无线连接是非常重要的部分。新兴产品无论从使用的方便角度还是运用的技术角度,都会采用无线连接的形式。”因此无线通信技术并非针对某一个特定的应用,而是作为一个基础的底层连接技术存在,需要芯片产业下游的各个智能家居厂商去发掘它们的潜能。

而在下游应用场景逐渐丰富的过程中,这些协议本身也会不断升级,协议与协议之间会不断产生交集,诞生出一种相互竞争的关系。以2015年为界,不同协议之间的互动和交集越来越多,竞争愈发激烈。在蜂窝技术方面,它结合了LPWA通信技术创造出NB-loT标准,具有低成本、低功耗、广覆盖等特点,威胁着LoRa标准的市场领导地位;WiFi方面,诞生了新的标准802.11ah(HaLow),随着支持WiFi的设备进入越来越多的家庭和企业中,这一标准将在市场上获得更显著的占比;蓝牙方面,2017年蓝牙Mesh技术诞生,满足智能家居覆盖范围广、不依赖中心节点、设备数量多的需求,与同样领域的ZigBee与Thread产生了竞争关系。

蓝牙Mesh有什么难点?

蓝牙Mesh近年来很火,对于大量终端用户而言,对可靠性和复杂度并没有那么高的要求,蓝牙最大的优点在于智能手机上都有这个通讯协议,在调试端方面,如果用户对云端没有特殊需求,只要通过手机就能完成现场的调试。

开发蓝牙Mesh相关的智能家居产品也有难点,有智能家居厂商在做全屋智能方向时就遇到了诸多障碍。开发全屋智能,要对所有智能产品的逻辑、云端和后台做全面的布局和部署,这对小公司来说很难承受,且少有企业会给第三方模块的接入方式。因此在分析市场现状后,他们认为商业照明在后期是比较好的发展方向,选择了基于蓝牙Mesh调整。

“蓝牙Mesh的指令集比较少,只能应用于基础商业照明,但恰恰这些指令集已经足够商业照明使用了,不止达到了一定节能效果,同时也照顾到照明舒适度的需求。Matter协议会对蓝牙Mesh有一定冲击,但这个冲击会有多大,还要看详细的时间点。”

有线通信会被无线通信淘汰吗?

“无线通信技术在后期是市场主力股,但有线通信不可能被无线通信取代。” 一个重要原因就是有线的可靠性。无线对抗干扰的能力还不够强大,且安全性方面不如有线,有线通信弥补了无线通信天生的弱项。

在有线通信方面,目前常见的是485系统、KNX系统以及DALI系统:

1. 485系统国内很多厂家在用,优点在于开发较为简单,但缺点之一是抗干扰能力较弱。且485系统物理层和通信层的定义是基于一个标准来实现的,可协议层各不相同,每家的产品基本上都无法做到兼容,后期维护较麻烦。CAN系统总体基于485系统做出一些改变,本质上差异不大。

2. KNX系统最大的优势在于有一个标准的体系,从本质上来说它是闭源,但它又完全开放协议规范,符合开源的定义,只要遵照它的系统标准做产品开发,就可以进入系统,互相兼容,目前别的系统都没有做到这点。不过其费用高昂,每个产品的认证费用都是数万级,对一般厂家压力很大。

3. 照明系统DALI是这两年兴起的系统,它本身定义规范较为方便,在灯控方面有很大优势,但它主要应用于照明系统,并且是有线系统,不能拓展到其他应用体系。

如何看待家居智能化与去中心化?

家居智能化这个概念很早就有了,但目前的大市场根本支撑不起来或者说暂未有企业成长起来,主要原因在于:首先,对于智能化市场最初只看到了宏观的需求,但具体到用户体验和客户需要这方面就变得非常复杂,以家具为例,它们提供的功能是不同的,这使得产品的品类短时间变得繁多;其次,不同年龄、性别的客户的需求完全不同,其中的多元化需求非常复杂,导致从研究到落地这一过程变得异常漫长且困难。

如何实现家居智能化?有嘉宾认为,应从用户体验角度对其进行细分,就其中一两个问题进行解决,从单品智能化反向去做全屋智能。受设备、需求、地域等多样性因素影响,构建一个统一标准变得非常困难,所以要从生态层面彻底开放各自的平台。关于Matter标准,目前面临最大的问题是标准没有得到执行,所以不光要在技术层面上开放,更要在商业层面以及合作生态上开放。在实施方面,“想要开拓这个市场,就必须从如何落实产品和技术这一角度入手,进行本地化调整。”

智能家居去中心化的第一步是去中心化管理。“如果有这么一个基站,那么是用它来协调大局,还是说里面的每一个节点都是相对独立的?这就是分布式的第一个层面,它依赖于每一个终端都要有它的决策能力和设计。”

其次,去中心化的意义在其中的节点不被某一个中心控制,比如,温度升高后是开启空调还是风扇,这时由谁来做出决策和下发指令?中心化的模式有一个“大脑”来下达指令,其他设备只是执行端。反过来思考,为什么不让设备自己决定什么时候运行?这就是决策出发点的问题,也是中心化与去中心化的核心论点。

用户到底需要什么样的智能化?

站在用户角度,对智能家居系统的理解或许会更深刻。“智能化包含云管边端,但在大量的客户调研中发现,99%的用户完全不需要用到那些功能,整个智能化行业方向是错误的。”

家居物联网分为感层、网络层和应用层。“用户对于网络的需求其实是远远大于对智能化需求的”,房间与房间之间连接、网络的稳定性……这一系列基础的网络建设还有待完善。

“交互成最大的问题是如何建立AI用户的信任关系,而不是说AI在家里如何更有效地应用。”用户最终需要的是什么?技术价值的实现还是要落到为人服务上面。

比如,业主的房子出租出去后,智能门锁上面带的摄像头可能形成安全隐私等问题,这个设备要经过一个云端甚至几个云端,设备出问题谁来维护?物联网具有明确的物权,但我们可能在一个不确定的情况下使用,因此空间与用户之间存在不适配,推行的云架构在此就不成立了。

所谓的智能化、精细化也可能给用户带来一些困扰,比如智能家居显示的甲醛指数可能引发不明用户的恐慌,老年人无法适应改版后的智能电视系统等等。“家是一个固定的地方,但并非生活着完全固定的人,居住过程中,时间、感情生活的变化会让住户产生对这个家完全不同的需求。”

因此,业界应该重新关注到最底层,网络层、传输层第一层的架构不应该被完全重构,这层架构不应只限于一种技术,同时这种基础设施不应该被大型企业垄断,要看向绝大部分企业。

当然,智能家居无线通信协议只是行业发展的一部分。“行业发展一直缓慢的原因,可能需要业界重新思考底层关系,而不仅仅局限于探讨我们需要哪一项技术。”

本文为转载内容,授权事宜请联系原著作权人。

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智能家居无线通信技术现状如何?

文|芯世相

智能手机与相关影音设备的互联越来越容易,只要手机和智能电视、智能投影仪等连接同一个WiFi网络就能轻易实现画面的转移,“家中电视被邻居投屏,还在搜索为何不显示画面”的笑话还可能发生在每个人身上。与居家影音娱乐不同,智能家居产业发展多年,目前仍是多种协议与系统并存的局面,这种不通畅也让智能家居的发展陷入了瓶颈。

最现实的问题摆在用户面前,为了实现远程控制,智能门锁、智能开关、智能窗帘电机等各类智能家居设备要在同一个网关下,还需要确保各类设备的通信协议互通。智能家居按照协议有WiFi、蓝牙、Zigbee、Z-wave、RF以及最近火热的Matter,操作系统有华为HarmonyOS、小米MIUI、海尔智家、欧瑞博HomeAl等等,但并没有一个统一的协议和系统来形成智能家居的完整生态,而每种协议和系统又需要不同种类的芯片来满足。

因此,面对快速发展智能家居行业,探讨一种明确的发展方向是非常迫切的需求。那么问题来了:

1、智能家居无线通信技术现状如何?

2、蓝牙Mesh有什么难点?

3、有线通信会被淘汰吗?

4、如何看待Matter标准?

5、用户到底需要什么样的智能化?

按照惯例,接下来和大家汇报一下本次沙龙的具体情况:

智能家居无线通信技术现状如何?

从 IHS Markit 对现有主流无线连接技术的梳理来看,有关无线连接的研究从上世纪九十年代便开始了。其中典型的代表是蜂窝网络,从起初的2G网络逐步演变成现在的5G网络;其次是WiFi技术,从最开始的802.11b标准发展到如今的802.11p标准,这些在一些局域传输产品都有应用;再是蓝牙技术,在过去几十年里不断进化;然后是LPWA通信技术,它的出现时间相对较晚,主要针对广域无线连接的产品;最后是Mesh技术,不同于之前点对点的结构,它形成了一个类似多节点的网状结构,能极大提升传输效率。

“在物联网应用领域中,无线连接是非常重要的部分。新兴产品无论从使用的方便角度还是运用的技术角度,都会采用无线连接的形式。”因此无线通信技术并非针对某一个特定的应用,而是作为一个基础的底层连接技术存在,需要芯片产业下游的各个智能家居厂商去发掘它们的潜能。

而在下游应用场景逐渐丰富的过程中,这些协议本身也会不断升级,协议与协议之间会不断产生交集,诞生出一种相互竞争的关系。以2015年为界,不同协议之间的互动和交集越来越多,竞争愈发激烈。在蜂窝技术方面,它结合了LPWA通信技术创造出NB-loT标准,具有低成本、低功耗、广覆盖等特点,威胁着LoRa标准的市场领导地位;WiFi方面,诞生了新的标准802.11ah(HaLow),随着支持WiFi的设备进入越来越多的家庭和企业中,这一标准将在市场上获得更显著的占比;蓝牙方面,2017年蓝牙Mesh技术诞生,满足智能家居覆盖范围广、不依赖中心节点、设备数量多的需求,与同样领域的ZigBee与Thread产生了竞争关系。

蓝牙Mesh有什么难点?

蓝牙Mesh近年来很火,对于大量终端用户而言,对可靠性和复杂度并没有那么高的要求,蓝牙最大的优点在于智能手机上都有这个通讯协议,在调试端方面,如果用户对云端没有特殊需求,只要通过手机就能完成现场的调试。

开发蓝牙Mesh相关的智能家居产品也有难点,有智能家居厂商在做全屋智能方向时就遇到了诸多障碍。开发全屋智能,要对所有智能产品的逻辑、云端和后台做全面的布局和部署,这对小公司来说很难承受,且少有企业会给第三方模块的接入方式。因此在分析市场现状后,他们认为商业照明在后期是比较好的发展方向,选择了基于蓝牙Mesh调整。

“蓝牙Mesh的指令集比较少,只能应用于基础商业照明,但恰恰这些指令集已经足够商业照明使用了,不止达到了一定节能效果,同时也照顾到照明舒适度的需求。Matter协议会对蓝牙Mesh有一定冲击,但这个冲击会有多大,还要看详细的时间点。”

有线通信会被无线通信淘汰吗?

“无线通信技术在后期是市场主力股,但有线通信不可能被无线通信取代。” 一个重要原因就是有线的可靠性。无线对抗干扰的能力还不够强大,且安全性方面不如有线,有线通信弥补了无线通信天生的弱项。

在有线通信方面,目前常见的是485系统、KNX系统以及DALI系统:

1. 485系统国内很多厂家在用,优点在于开发较为简单,但缺点之一是抗干扰能力较弱。且485系统物理层和通信层的定义是基于一个标准来实现的,可协议层各不相同,每家的产品基本上都无法做到兼容,后期维护较麻烦。CAN系统总体基于485系统做出一些改变,本质上差异不大。

2. KNX系统最大的优势在于有一个标准的体系,从本质上来说它是闭源,但它又完全开放协议规范,符合开源的定义,只要遵照它的系统标准做产品开发,就可以进入系统,互相兼容,目前别的系统都没有做到这点。不过其费用高昂,每个产品的认证费用都是数万级,对一般厂家压力很大。

3. 照明系统DALI是这两年兴起的系统,它本身定义规范较为方便,在灯控方面有很大优势,但它主要应用于照明系统,并且是有线系统,不能拓展到其他应用体系。

如何看待家居智能化与去中心化?

家居智能化这个概念很早就有了,但目前的大市场根本支撑不起来或者说暂未有企业成长起来,主要原因在于:首先,对于智能化市场最初只看到了宏观的需求,但具体到用户体验和客户需要这方面就变得非常复杂,以家具为例,它们提供的功能是不同的,这使得产品的品类短时间变得繁多;其次,不同年龄、性别的客户的需求完全不同,其中的多元化需求非常复杂,导致从研究到落地这一过程变得异常漫长且困难。

如何实现家居智能化?有嘉宾认为,应从用户体验角度对其进行细分,就其中一两个问题进行解决,从单品智能化反向去做全屋智能。受设备、需求、地域等多样性因素影响,构建一个统一标准变得非常困难,所以要从生态层面彻底开放各自的平台。关于Matter标准,目前面临最大的问题是标准没有得到执行,所以不光要在技术层面上开放,更要在商业层面以及合作生态上开放。在实施方面,“想要开拓这个市场,就必须从如何落实产品和技术这一角度入手,进行本地化调整。”

智能家居去中心化的第一步是去中心化管理。“如果有这么一个基站,那么是用它来协调大局,还是说里面的每一个节点都是相对独立的?这就是分布式的第一个层面,它依赖于每一个终端都要有它的决策能力和设计。”

其次,去中心化的意义在其中的节点不被某一个中心控制,比如,温度升高后是开启空调还是风扇,这时由谁来做出决策和下发指令?中心化的模式有一个“大脑”来下达指令,其他设备只是执行端。反过来思考,为什么不让设备自己决定什么时候运行?这就是决策出发点的问题,也是中心化与去中心化的核心论点。

用户到底需要什么样的智能化?

站在用户角度,对智能家居系统的理解或许会更深刻。“智能化包含云管边端,但在大量的客户调研中发现,99%的用户完全不需要用到那些功能,整个智能化行业方向是错误的。”

家居物联网分为感层、网络层和应用层。“用户对于网络的需求其实是远远大于对智能化需求的”,房间与房间之间连接、网络的稳定性……这一系列基础的网络建设还有待完善。

“交互成最大的问题是如何建立AI用户的信任关系,而不是说AI在家里如何更有效地应用。”用户最终需要的是什么?技术价值的实现还是要落到为人服务上面。

比如,业主的房子出租出去后,智能门锁上面带的摄像头可能形成安全隐私等问题,这个设备要经过一个云端甚至几个云端,设备出问题谁来维护?物联网具有明确的物权,但我们可能在一个不确定的情况下使用,因此空间与用户之间存在不适配,推行的云架构在此就不成立了。

所谓的智能化、精细化也可能给用户带来一些困扰,比如智能家居显示的甲醛指数可能引发不明用户的恐慌,老年人无法适应改版后的智能电视系统等等。“家是一个固定的地方,但并非生活着完全固定的人,居住过程中,时间、感情生活的变化会让住户产生对这个家完全不同的需求。”

因此,业界应该重新关注到最底层,网络层、传输层第一层的架构不应该被完全重构,这层架构不应只限于一种技术,同时这种基础设施不应该被大型企业垄断,要看向绝大部分企业。

当然,智能家居无线通信协议只是行业发展的一部分。“行业发展一直缓慢的原因,可能需要业界重新思考底层关系,而不仅仅局限于探讨我们需要哪一项技术。”

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