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这是一个智能家居的解决方案,Zigbee通信技术主要由Zigbee设备和Zigbee网关这两部分组成,其中Zigbee设备主要负责采集传感器数据信息,但是这些数据信息并不能直接和互联网传输,需要通过Zigbee网关把数据转换才能进入互联网传输;再来看Wi-Fi主要有路由器和wifi设备这两方面组成,如果我们想使用wifi技术作为物联网解决方案,那么我们的物联网设备必须支持wifi协议。
那么使用wifi,zigbee作为物联网解决方案各有什么优势和劣势呢?
1. Wi-Fi普及面比较广,价格相对低廉,成本较低;ZigBee设备成本较高,且需要zigbee网关配套使用。
2.Wi-Fi组网方便,连接就行,协议统一,使用TCP/IP协议;ZigBee的产品开发难度比较大,项目周期比较长,所以后期企业压力会比较大。
3.Wi-Fi传输速度比较高,能达到11Mbps,网络带宽比较大,能达到11000KB/S;而通信速率比较低,网络带宽也比较小,小于250kbps。
4.ZigBee的安全性比较高,通信过程采用AES128加密算法进行加密,目前没有破解先例;而Wi-Fi安全性比较低,比较容易被攻击破解。
5.ZigBee可以连接多台设备,数量可多达65000台;Wi-Fi最多只能连接几十台设备。
6.ZigBee的反应时间比较短,传输距离比较长,可控制在1-1000m;而Wi-Fi传输距离比较短,范围在1-100m,有一定的局限性。
7.WiFi的功耗比较大,不适合用电池供电设备;而ZigBee功耗比较低,一节干电池可供zigbee模块工作1-2年。
8.ZigBee不能直接接入互联网,必须通过zigbee网关才能接入互联网;而Wi-Fi可以直接连入互联网。
......
确切的来说,二者的区别虽然很大,但市场定位不同,而相反,二者相互之间的竞争却不是很大。ZigBee用于低速率、低功耗场合,比如无线传感器网络,适用于工业控制、环境监测、智能家居控制等领域。 WiFi,一般是用于覆盖一定范围(如1栋楼)的无线网络技术(覆盖范围100米左右)。表现形式就是我们常用的无线路由器。
同时, ZigBee作为一种新兴技术,自04年发布第一个版本的标准以来,正处在高速发展和推广当中;目前因为成本、可靠性方面的原因,还没有大规模推广; WiFi,技术成熟很多,应用也很多了。还是要定位到具体的应用场合。
先上一张网络结构图,再把节点分类
1.WSN(无线传感网络)
2.媒体设备
3. 家电类
从四个维度对这些节点进行分类: 能耗,是否简单供电,分布情况,带宽需求,移动性。
WSN: 能耗小,不能简单供电,每个房间可能都需要,带宽需求小,几乎不移动,很重要的一个点:wsn中每一个点几乎都是一次性的,电量用完就完。
媒体设备:能耗大,能简单供电,每个房间可能都需要,带宽需求大,移动。
家电类:能耗大,能简单供电,每个房间一定都有,带宽需求小,几乎不移动。
常见设备举例:
WSN(智能家居中目前并不多见,但未来一定要):红外传感器阵列(感知人体位置)
媒体设备:电脑,手机,平板,电视。
家电:冰箱,空调,热水器。
关于zigbee和wifi特点
zigbee:低功耗,低速率,但是值得注意的是zigbee可以做成非中心的结构,整体网络结构可以做的非常灵活,这个是wifi做不到的(mesh 组网),自组网。
wifi:高速度,高功耗,中心化:路由器。
然后核心点就是wsn,家电,媒体设备用zigbee和wifi三种节点以zigbee和wifi组成的一个混合网络WSAN(Wireless Sensor and
actuator Networks).这个整体结构已经有人做过 [1],性能测试也是有做过的[2],提升方法也有过讨论[3-6],我的设计是媒体设备原有的结构不变,因为电脑/手机/平板/电视行业结构稳固,使用家电和部分路由与wsn用zigbee相连构成混合网。
组网的第一问题不是这个简单的分类节点,wsn内部就有不同的分类方法,Security Monitor(安全检测), Environment
Control(环境监测), Appliance Management (并不知道怎么翻译。。。。), Power Consumption Management(功耗管理)and Healthcare Management(安全检测) [7-8].
zigbee 在组建传感网络上的优势在于拓展性和低功耗,这个东西整体比较复杂,涉及到组网形式。一个新的传感点加入以后组网形式的变换,有电的可以承担更重的责任,而且采取与wifi混合组网以后可以整体降低功耗,应为数据交换的形式变得灵活了,但我的当时写研究计划的时候,wsn的整体结构还是从Cluster-based backbone
network开始的,有一些细节需要注意,太多。。。我就不写了,有圈内人在贴出来吧,整体要开始研究以后再开始优化的。
但是加一点注意,功耗跟数据安全性相关,低功耗很可能会降低数据安全性,降低功耗以后,就有更多的电量去进行数据加密。
一个简单的示意图:
—————不是论文里的东西—————
最后没有再做这个,目前在做biomems。但隔壁组再做energy harvest,就是在每一个node里面,获取能量,一旦这个做成功,这个组网策略就要变化。
———分界线,加点私货———
目前明年硕士6月毕业,正在做biomems的国家级项目(尿液检测,PCR方向),做过wsan方面的研究(见此文),在惯性导航实验室呆过一年多(用于医疗设备),明年可能挪窝到会可穿戴的医疗设备。
求一份工作或者实习。。。地点不限,项目有趣就好,创业团队也挺好。
有推荐PHD位置就更好了,嘎嘎!
——————
reference:
[1] Thonet G, Allard-Jacquin P, Colle P.
Zigbee–wifi coexistence [J]. Schneider Eletric White Paper and Test Report,
2008: 1-38.
[2] Tao Jin, Guevara Noubir, and Bo Sheng,
WiZi-Cloud: Application-transparent Dual ZigBee-WiFi Radios for Low Power
Internet Access. IEEE TRANSACTIONS ON INDUSTRIAL ELECTRONICS, VOL. 58, NO. 11,
NOVEMBER 2011
[3] Zhao J, Yagan O, Gligor V. Topological
properties of wireless sensor networks under the q-composite key predistribution
scheme with on/off channels[C]//Proc. of IEEE ISIT. 2014.
[4] O. Ya˘gan. Performance of the
Eschenauer–Gligor key distribution scheme under an on/off channel [J]. IEEE
Transactions on Information Theory, 58(6):3821–3835, June 2012.
[5] J. Zhao, O. Ya˘gan, and V. Gligor. Secure
k-connectivity in wireless sensor networks under an on/off channel model [J].
In Proc. of IEEE International Symposium on Information Theory (ISIT), pages
2790–2794, 2013.
[6] J. Zhao, O. Ya˘gan, and V. Gligor. K-Connectivity
in secure wireless sensor networks with physical link constraints — the on/off
channel model [J]. Arxiv e-prints, 2012. Available online at http://arxiv.org/abs/1206.1531.
[7] Fu Wei. Technological development and
appliance of the Smart Home Internet of Things [M]. Beijing: Peking University
Press.2013
[8] Michael
Angelo A. Pedrasa, Ted D. Spooner, Iain F. MacGill. Coordinated
Scheduling of Residential Distributed Energy Resources to Optimize Smart Home
Energy Services [J]. IEEE TRANSACTIONS ON SMART GRID,
VOL. 1, NO. 2, SEPTEMBER 2010 @张阳阳智能家居以后都是 Wi-Fi 或者蓝牙, ZigBee 或许会被淘汰,智能家居的定制安装都是以太网和总线为主。
@师海珍Wi-Fi 可以联网,不能组网; ZigBee 可以组网,不能联网; BLE既不能组网,也不能联网,但超低功耗应用很广。有意思的是, Wi-Fi 、 ZigBee 、 BLE 都在往同一个方向发展,那就是组网+联网。不谈未来,存在的系统当中, ZigBee 、 Z-ave 、 RF 不都是实例嘛。
@张阳阳真正的智慧家庭一种无线技术是解决不了的,需要多种技术融合。
@赵德明我认同互相融合的问题,存在即是合理,而不是谁替代谁,以后是什么时候,谁知道呢,看眼前吧。大家都好好做产品,用户不在乎技术。今年最热最泛滥的一个问题就是,Wi-Fi 、ZigBee 、BLE 到底选择什么技术。谈太多了,踏踏实实做好产品吧。 ZigBee 和 Z-Wave 目前都有市场,在系统市场,我认为 ZigBee 最大的问题就是没能统一。这也是为什么很多路由厂商,想集成组网技术,Z-Wave 好聊,但是 ZigBee 不知道该怎么集成, ZHA 协议太复杂, ZLL 够简单了,但是只针对照明。目前 ZigBee 系统基本上都是私有协议。不过统一不是厂家能解决的,家电企业都很大了吧,还不是一直没统一,反而被互联网降维整合,现在也能通过其他方式互联互通。统一不是说说,闪联也做了很多努力了。
@张阳阳标准是联盟和行业巨头才能解决的。闪联联盟是其一,软硬件巨头也有能力整合。我们是 2004 年闪联联盟核心会员,也是中国智能家居产业联盟会员,10 年了!标准很难,做好产品先,砥砺前行。
@宿为民一个不太成熟的观点:现在都说智能家居有 3 个阶段,系统、单品、系统 1.0 是大而全的系统,Control 4 和快思聪,但是太复杂,价格贵,市场接受不够,用户体验不好,所以没起来 2.0 说的就是现在,所谓单品,其实单品不是智能家居大家都知道,但是单品确实可以推动智能家居前进,这一年,多少资本、多少创业者加入,NEST 有功劳,但其实 NEST 不是单品,而是微系统。 3.0 不会难么快回归大系统,一定是可以联动的小微系统。 我看 ZigBee,同样是 3 个阶段,ZigBee 系统开发起来复杂,这是技术决定的,但是最大问题是没统一。2.0 走单点突破,所以舍弃大而全的系统,走 ZLL,这是飞利浦 HUE 也在推的,希望以照明带动系统; 3.0 据说快来了,还不知道怎么样,边走边看。
@徐洪杰ZigBee 3.0 标准解决了智能家居的应用层协议,包括家庭监控类,能源管理类,安全类和智能家电类,集各大公司的贡献,是真正实现智能家居互操作的标准。
@刘宗儒Z-Wave 、Zigebee 、Wi-Fi 、BLE 都有其各自的优劣之分吧,用户说实在不关系这个,能给他带来智能体验的就是好东西。所以我觉得,集成技术的结合或许是最好的,还真不至于纠结哪一个最好哪一个最坏。有木有人来说说市场情况啊,大家都知道内热外冷,但该怎么解决呢?企业要生存,该怎么更好的生存?用户要体验,该怎么解决用户的体验?
@师海珍Wi-Fi 和 BLE 肯定要做,手机里有,用户都熟悉。蓝牙 4.1 如果真能成熟一定有大发展。ZigBee 的兴起就看灯了, ZHA 和 ZLL 合并后一定大发展。还有就是 Google 的 Thread 协议, IOT 里的安卓。用 ZigBee 芯片但不是 ZigBee 协议,是 IPv6 的。ARM 和 Google 都下重注在 Thread ,下一个 Android 。和手机一样,智能家居可能就是 homekit 和 Thread 两个标准。短期内百花齐放,然后就看蓝牙和 Thread 哪个跑的快了。蓝牙也在往 iPv6 走。
@杨宏宇ZLL 也是 ZigBee 走向 3.0 比较成功的一步,真正的智慧家庭一种无线技术是解决不了的,需要多种技术融合。
@李瑾09 年刚做智能家居的时候,吃了很多亏,这么多年一直是因为自己喜欢才一直没有抛弃智能,可是,很多厂家不负责任,只顾自己招商,没有后续的经营扶持,只告诉你,产品好,省事。因为我一直做无线产品,所以,对无线的比较了解,厂家为了占有更大的市场,都在做单火开关,总想不布线就给客户换上,其实很不稳定。不稳定也没关系,你可以告诉工程商,前期做好什么准备,只跟我吹有多便利,有多么省事,你想,我当初连电脑开关机才学会的人,当然会省事,不布线,结果,开关用不了!客户都跑了,最主要是,开发一个客户太难了,如果做好,他就是你公司最好的业务员,不用说他给你介绍多少客户,就是他自己的房子装修,办公室装修都会想到你。结果不是那样,即使我和客户成了无话不说的好朋友,他也不敢再用我的智能了,因为他没有体验到智能的便利,更多的都是失灵,手开都不好使了,所以,质量是一个企业的生命。 现在我的给客户的产品,都是自己测试过,反反复复使用,破坏性使用后才敢给客户。所以,你们厂家,你们搞技术的把产品做好再投放市场,要不然,智能再火,喊的再响,用过的客户都不会去考虑的。
@曾梓奡国内的厂家要多学习下国外的厂家。国内的工程商要学会规避风验。服务与业主。
@杨宏宇服务容易做,产品不好做。产品体验好就弱化了对服务的要求。
我不懂技术,做了这么多年工程,也没有评论过哪个技术好,最主要是也不懂,但你们要知道一点:客户都像我一样的门外汉,他们不是像你们一样的技术员,会甄别谁家的技术好与坏。
客户都是门外汉,他们不是技术员会甄别谁家的技术好与坏
从投资人角度看,智能家居哪些领域会被关注?
@左健
@丁晓刚我目前在看厨电,平均每天使用频次高,交互性社交性明显,有后续闭环。烤箱,食材,菜谱。 我觉得智能家居如果只是从强化用户体验,方便简单愉悦之类固然重要,但是做为企业来讲如何持续的和用户交互还要有交易发生才是王道啊,目前有些产品这方面考虑得比较少。只是采集一些数据又怎么能变成现金流呢?
@左健只要你一直在采集用户数据,用户一直在用你的 APP,你圈住了这批用户,用户就变成了你的渠道,就可以对你的这批用户分发一些可以变现的服务。羊毛出在猪身上。
@丁晓刚那你要多少端?才能端到云?前面烧我们的钱吗?羊毛出在猪身上,你要有闭环有现金流在里面跑啊,否则猪都跑了还有毛线啊?
未来会朝着单品、系统、平台的方向发展 @张阳阳如果你卖智能家居的应用给用户的过程,是不亏钱的,同时还能培养用户的粘性,不愁后面没有羊毛和猪。如果你扩大用户规模的过程是烧钱的,呵呵,不好意思,你的基础价值太低了。 有硬件的投入,不是纯粹一个 APP 的推广。硬件的边际成本是很高的。所以必须在卖硬件的过程中不亏钱。还能黏住客户。要找一个足够大的市场。还要尽可能空白,不要那么快的短兵相接的竞争的市场。
@左健做智能家居系统的,没人考虑投资吗?那怎么解释现在做系统的现象,是等单品和平台完善之前的挣扎吗?
@周营海尔 U+算系统吗?智能家居,比的就是谁的端多,然后有闭环的交易刚需到云,谁做到谁定系统定标准。
@张阳阳我在海尔 U+,我的观点,要么平台,要么单品,系统的空间很小。 这就是为什么系统干不过平台,端少,而且很难要求用户采购一家的所有产品。系统是平台完善前的过渡。 智能家居的终极目标是什么,一是家里的高覆盖率,二是统一交互接口。这也是目前的两个痛点,一是家里没什么能管的,二是好不容易有几个,每个产品一个 APP,痛苦死了。小米在做系统, U+,百度,腾讯,京东在做平台。
@周营小微系统呢,比如只是一个网关、一个灯、一个插座、一个窗帘,类似小米做的微系统。大系统业务重,对企业和用户都难。系统是重,不过微系统还可以,一个时间节点的问题,微系统起来的快,还是平台快,这很重要。系统做大了就成平台了。一个由上到下,一个由下到上。谁先谁有优势,微系统接受了可以向大系统延生。
@何敏这个不冲突,微系统很容易集成到平台,用户 hAPPy ,一切问题就迎刃而解。所以应该大力发展微系统。 概念不一样,系统有严格的组织和清晰的边界,而平台相反。我个人建议,立足单品,做好微系统,赚足现金流,保持开放的心态,向多平台靠拢。
@侯芳玉实际现在只有单点的机会。客户群体根本没起来 ,ZigBee + 网关 的思路应该不错,但踏踏实实把产品和系统都做好的公司不多啊。现在看来小而美的东西反而容易突破。先小系统通成熟后整大的,先点后面。
@何敏这个时候,或许单点进入更容易突破。个人觉得影音娱乐应该再前一点,可能在安防后面。
我今年做了不少案子,根据我现有的工程经验,排除一切因素只考虑应用场景的话,智能家居排序应该如下:安防、灯光、窗帘、影音娱乐。 基本还是控制,离智慧差得远。智能家居现在只有给别墅做赚钱 ,暂不适合小的,不能形成良好的商业循环。我把影音娱乐放后面是想形成哑铃一样的结构,赚钱的大头在影音娱乐。