Smart Device Type Choice &Device Communication Protocols

1.物联网通信协议分为两大类

1.1一类是接入协议，
1.2一类是通讯协议。

1.1 接入协议

一般负责子网内设备间的组网及通信；

市场上常见的有zigbee、蓝牙以及wifi、wave、matter协议  射频 433MHz RF 等
协议有NB-IoT、LoRa、蓝牙、WiFi、ZigBee



1.2 通讯协议

对于物联网，最重要的是在互联网中设备与设备的通讯，现在物联网在internet通信中比较常见的通讯协议包括：HTTP、websocket、XMPP、COAP、MQTT、IFTTT

1.1.1 先说接入协议

WiFi、BLE（BLE mesh）和ZigBee（ZigBee mesh ）都是非常适合智能家居的无线通讯协议，但是它们在带宽、功耗、成本、穿墙能力、延迟等方面都有不同的特点。

Thread、wave

Wifi、Zigbee和蓝牙都是使用2.4G频段.

能耗

简单理解就是，要能耗低，那么设备一定要简单，简单的设备开发涉及硬件知识很多，对于软件工程师来说门槛较高。

WiFi的功耗方面，WiFi相对于BLEmesh和ZigBee都要更高，收发组件的成本也最贵，但是其传输能力强，穿墙能力也强。

通信协议（communication protocols）

Smart home standards: Bluetooth, Zigbee and WiFi 、Matter

另一个就是通信协议

WiFi的传输带宽是最大的，目前已经达到了几百Mbps，只要拥有无线路由器，就可以实现接入，传高清视频、无损音频、高精度图片等等都没问题。

WiFi可以说是入门首选，但是其能耗较大决定了其不能成为家庭小型传感器所用。

BLEmesh的传输带宽居中，目前多在几Mbps，蓝牙4.2的理论带宽上限24Mbps，带宽可以传送短视频或图片，声音传输也是没问题的。如果用在智能家居系统中，需要蓝牙网关的支持，不过网关的支持并不局限于一个网关，BLEmesh可以实现网关漫游，这是WiFi和ZigBee都没有的。BLEmesh的功耗极低，可以和ZigBee媲美。成本方面，BLEmesh是最低的，模组成本几乎降到了10元以内，当然，其穿墙能力也最弱，目前应用的BLEmesh组件，传输的延迟也是最大的。

ZigBee的传输带宽最小，目前仅有几百Kbps，视频、图片、声音都不适合。用在智能家居系统中，同样需要网关，功耗极低，成本中等，穿墙能力比不上WiFi，但是比BLEmesh更强，传输的延迟最小，也就是响应速度是最快的。


这方面小米一直做的不错，对于有源设备，比如智能排插等使用WiFi，同时推出Zigbee智能网关，温湿度、门窗感应设备使用Zigbee通信，而NXP公司的JN516X系列能耗与CC2530相比，又改善很多。所以网上查询小米设备的拆解资料可以看到，温湿度传感器等采用纽扣电池供电。
随着Zigbee 3.0的来临，相信智能家居小型传感器的网络通信还是非Zigbee莫属。
ESP8266所带来的价格优势，也让很多热爱IoT的Geek投入，使得WiFi也占一席之地。

Matter协议
2021年5月推出，一个用于智能家居设备的新连接标准。消费者可以选择自己喜欢的智能家居品牌产品，添加带有Matter标记的新设备。


用户体验

目前各大厂商都在建立自己的生态圈，家里买各种设备需要安装不同的APP，用户体验较差，而有一群人，热衷Home Assistant这个开源平台，投身在将各种设备适配到该平台。

zigbee是主流，功耗最小，最稳定；

蓝牙的响应速度相对比较慢，影响体验效果

蓝牙MESH，这个也还行，买个中枢网关就行；

最后是WIFI，这个停电或停网就完全死掉，而且占用带宽。



Zigbee  vs  zwave

https://smarthome.university/zigbee/zigbee-vs-z-wave/

智能家居通信技术分为有线和无线。


无线技术主要有：zigbee，z-wave，RF，蓝牙，wifi，EnOcean，lora，NB-IOT等
图见:https://www.ibwave.com/storage/app/media/pdf/posters/iBwave-IoT-Standards-reference-poster.pdf

IR Communication
RF Communication

https://tasmota.github.io/docs/Tasmota-IR/
https://tasmota.github.io/docs/RF-Protocol/

智能家居有线通信技术主要有：RS485、RS232、Modbus、KNX

https://zhuanlan.zhihu.com/p/32941912

wifi根本不适合做智能通信协议，早期小米为了方便推广抢占市场搞的。，小米现在坚定的走上了蓝牙mesh的道路。

智能设备还是选zigbee或者蓝牙mesh

即使是经过优化后，蓝牙设备发送状态更新消息（也就是触发自动化和推送通知）的延迟也只能达到亚秒级，是一般 TCP 请求的百倍，已经处于人可感知的范畴。

不能说哪种无线通信协议好，每一种技术都有它存在的理由，它可能在某种使用场景下能发挥最大效益。

IoT (Internet of Things)  WIRELESS STANDARDS REFERENCE

从功耗和信号传输距离角度看当前三大类无线通信技术



https://www.zhihu.com/question/20762824


https://club.gizwits.com/thread-7555-1-1.html



土壤湿度传感器 通过这个传感器来获取土壤信息，作为是否浇水的依据,下雨天不浇花。
https://www.cnblogs.com/inspiration-desktop/p/15386757.html

5G
Bands: Below 6 GHz, 24-86 GHz (mmWave)
Range: Very high, Global

Bluetooth (IEEE 802.15.1)
Bands: 2.4 GHz
Range: Short, 10 meters

come from:https://www.ibwave.com/storage/app/media/pdf/posters/iBwave-IoT-Standards-reference-poster.pdf

ESPHome is the easiest way to program ESP8266 and ESP32 devices and integrate them into Home Assistant.

20210318

ESPHome joining the Home Assistant family 。detail：https://www.home-assistant.io/blog/2021/03/18/nabu-casa-has-acquired-esphome/

zigbee直接中继，所以距离不是问题；
用小米蓝牙mesh很久了，一个多模网关，远处的传感器信号不好，两个网关又有各种问题。感觉zigbee设备比较稳定。

搭建zigbee级联方面教程

zigbee设备自身就是支持中继的
包含门磁这些都是支持的
如果两个设备之间太远。你就在中间放一个米家无线按钮都可以实现中继。

我买了aqara的两个人体传感器和1个门磁，已接入小米多模网关。通过xiaomi gateway3的Mi Home模式接入homeassistant.这3个zigbee设备确实比小米蓝牙mesh设备稳定。我的多模网关在外面的客厅，2个人体传感器装在客厅和餐厅，以前担心信号不好，把门磁装在比较靠近客厅的书房门上。在网上看了Zigbee智能插座、绿米Aqara零火版墙壁开关、绿米Aqara墙壁开关(zigbee版)这些是支持中继的。

xiaomi gateway3，一个多模网关可以控制3层楼很远距离的设备，蓝牙mesh距离比单个wifi热点远多了。但是最远端的设备会出现状态无法同步的情况，手动开灯的时候，在xiaomi gateway3集成还是显示关闭状态。

能控制三层楼是因为一路中继过去了，并不是蓝牙通讯距离真的有那么远，点对点基本只有一个房间的距离，好在能中继多次

zigbee3.0比2.0的计算方式更精确，传输，覆盖面积更大更稳定。掉线恢复2.0米家系列需要5分钟，3.0系列大学30秒左右。

Zigbee 3.0的一大优势就是互操作性，不同行业不同厂家的智能家居产品可以使用同一解决方案，其认证程序能够保证设备和设备之间的互操作。

相比于以往智能家居的通讯方式，Zigbee 3.0的另一大优势就是稳定，经过验证的网状网络，消除单个节点故障的影响，可扩展为大规模的网络，

Aqara Zigbee 3.0

全新升级的 Aqara Zigbee 3.0 智能家居产品，最多能够支持成百个设备组网。这也是T系列为什么会更贵一些的原因。

Aqara 兼容性问题：aqara Zigbee 3.0向下兼容采用ZHA（Zigbee Home Automation） 1.2和ZLL (Zigbee Light Link) 1.0协议的设备，现存Aqara设备均采用ZHA协议，所以新产品可以同现存Aqara设备互联互通，这点已经和现场厂家工程师确认过

三种传输方式各自的适用范围

WiFi性能最强大，但是功耗太大，以至于不适合使用电池供电的设备，更适合插电使用的设备。例如电视、冰箱、洗衣机、洗碗机等智能大家电，使用WiFi通讯，不需要用户另外购买网关，直接就可以使用。

WiFi本身强大，但是所有的网路传输都是木桶效应，也就是说从终端设备到路由器必须都强大才行，如果使用的WiFi设备多，无线路由器的性能就极其重要。

大量使用wifi接入设备，那么无线路由器是关键。

目前米家体系中的洗衣机、洗碗机、冰箱、电视、空调、微波炉、蒸烤箱、智能猫眼、带摄像头等很多设备都是通过wifi接入，各种监控摄像头也都是通过wifi接入且其流量可能比较大，因此，无线路由器的稳定性对整个系统的稳定性尤其重要，如果使用全屋智能，无线路由器必须选择相对稳定可靠的产品，一两百元的无线路由器产品是不适合支持全屋智能的。

wifi协议的设备会占用路由器带机量。

BLEmesh和ZigBee功耗都很低，因此都适用于使用电池供电的设备，两者对比的话，如果对带宽要求更大，那么蓝牙无疑更合适，而如果要求更快的响应速度，ZigBee更合适；当然，如果拼成本，BLEmesh更有优势，这一点就可以解释定位入门的米家为何倾向于BLEmesh了。比如使用蓝牙通讯的米家灯泡价格仅为20元，墙壁开关仅为80元，同样使用ZigBee的灯泡为80元左右，墙壁开关均超过100元。

ZigBee的本地联动功能还是最强大的，在网关离线的情况下依然具有一定的联动能力，其延迟也很短，在智能家居控制中还是最有优势的。BLEmesh虽然延迟更大，但是低成本带来的价格优势十足明显，例如同样是人体传感器，ZigBee的要在接近百元，在蓝牙的可以做到五十元左右甚至更低。

zigbee协议会需要有一个中枢网关设备

BLEmesh依然不具备本地联动能力，但是长远来看，这一点很可能会慢慢具备，同时其网关漫游能力是ZigBee所没有的，这一定程度上保证了网关出现问题时传输的稳定性和可靠性；其室内定位功能，虽然目前应用并不广泛，但是会随着智能家居技术的发展变得越来越重要。


小米

因为协议问题，为了减少设备耗电，所以蓝牙协议的设备都不是实时更新上报数据。你说的温湿度计就是整点更新上传数据，想看实时数据只能是ZigBee 协议的，温度变化 0.1 就上传更新数据。

买了一个，连接小米温度计2用，结果用了之后，每次点开温度计界面，看到的都不是实时温度，它似乎是隔一段时间才跟温度计通讯，然后更新温度，我把温度计带到外面去，然后手机远程查看温度，看到的就是之前温度计还在家里时的温度了，没法再用手机蓝牙直连温度计查看实际温度了

蓝牙和蓝牙 Mesh是两个东西，这东西只是蓝牙所以只能连接蓝牙设备，注意是蓝牙设备，不是蓝牙 Mesh设备，蓝牙 Mesh设备可以向下兼容蓝牙

中高端

如果想要中高端的无线智能家居系统，那目前骨干还是不能考虑BLEmesh，要以ZigBee为主。

例如想要组一套日常使用的性能理想的智能家居系统，可以选择米家里绿米提供的基于ZigBee的智能家居组件作为核心，边缘搭配其他组件，尽量避免采用蓝牙组件。

如果想要入门的，低成本的智能家居，BLEmesh是很好的突破口。目前米家旗下的蓝牙产品已经基本形成系统，基于蓝牙的人体传感器、墙壁开关、灯具、温湿度传感器等都已经上市，虽然目前在可靠性方面没有优势，且延迟也明显长于ZigBee产品，但是其价格一般为同功能ZigBee组件的50%-70%。