幫市場成長的2.4G Wi-Fi，或成為智能家居發展的制約
電子發燒友網報道（文/黃山明）當前大多數智能家居設備都開始利用無線網絡技術來實現互聯互通，其中大多采用的通信技術為藍牙和Wi-Fi。尤其是Wi-Fi，數據顯示，截至2022年底，中國互聯網Wi-Fi普及率達到74.4%，如此高的滲透率也是大多數智能家居配備Wi-Fi功能的重要原因。不過Wi-Fi糟糕的配網過程，也開始逐漸成為智能家居的痛點問題。
為啥智能家居都用2.4GHz Wi-Fi？
Wi-Fi技術作為我們常用的無線通信技術，如今已經越來越普及，也經常被作為是智能家居中的標配功能。不僅因為Wi-Fi的普及率廣，也因為Wi-Fi連接穩定，簡單易用，同時具有足夠的帶寬和速度，可滿足智能家居設備的聯網需求。與此同時，Wi-Fi成本低，不需要設置額外的網關，更容易連接匹配手上已有的現成設備，可以讓用戶一買到智能家居產品之后就能立即使用。1985年，美國FCC將2.4GHz無線電頻率作為未經許可的通信使用，用戶可以免費地使用它。因此到1997年，第一個Wi-Fi協議802.11a將2.4GHz頻段作為標準，這也是第一個被廣泛采用的WiFi標準，它支持最高傳輸速率為54Mbps的數據傳輸速度。至此，后續的802.11b、802.11g等多個Wi-Fi標準，都將2.4GHz作為標準頻段。直到2009年發布的無線標準 802.11n 或Wi-Fi 4開始支持5GHz WiFi頻段，并且隨著2013年802.11 ac/WiFi 5的發布，支持2.4GHz和5GHz的雙頻路由器才開始推出。由于2.4GHz的WiFi信號是早期的標準，因此大多數家庭和辦公室仍然配備了這種類型的路由器和設備，這使得設備兼容性更好，也使得大多數智能家居產品仍然使用的是2.4GHz頻段。但這就會出現一些問題，由于2.4GHz實在過于普及，因此導致這一頻率非常擁擠，并且相互之間會造成干擾。就好像在一個兩車道上，卻并排走了8輛車，大家都很難受。這就導致網絡的傳輸速率降低，性能下降，降低使用體驗，甚至可能引發設備故障。比如外面正在烈日暴曬，想要通過語音控制窗簾的關閉，但由于網絡延遲，1分鐘之后才開始響應，體驗極差。并且網絡配對比較繁瑣，所有的新設備都需要用戶自行配對，包括打開手機、找到應用程序、找到相應Wi-Fi、輸入密碼加入網絡、返回應用程序、嘗試連接等。若只有一臺設備還好，隨著智能家居設備的增多，這些繁瑣的步驟也將降低用戶的使用體驗。如何解決網絡擁堵
對于用戶而言，Wi-Fi支持的智能家居初期導入成本比較友好，且方便快捷，直接接上就能用，早期的用戶體驗提升得很快，因此自然而然得到了普及。但是另一方面來說，智能家居中存在的場景其實很多，各種通信方式具有不同特性，如何為合適的場景選擇合適的通信方式是非常重要的。并且隨著未來家庭智能家居產品的增多，其2.4GHz Wi-Fi所面臨的網絡擁堵問題將更加凸顯。不過如今市場中已經推出了5GHz和6GHz Wi-Fi頻段，相比2.4GHz頻段有更寬的頻譜，意味著能夠容納更多的智能家居同時運行。就好比將過去的兩車道，擴充至8車道。但這不意味著需要將所有的設備都轉移至5GHz或6GHz Wi-Fi頻段，對于一些本身對網絡需求相對不高的產品切換至這些頻段是沒有意義的，比如智能開關、智能門鎖、智能燈泡，而網絡攝像頭、智能顯示器這些對網絡有強需求的產品就適合放入到高頻段Wi-Fi中。另一方面，對于許多小的智能家居，或者成本較低的產品而言，如果需要使用5GHz，還將需要雙頻Wi-Fi 芯片和更多天線，不僅增加了成本，還縮短了連接距離。如果不使用5GHz的Wi-Fi，可以考慮MU-MIMO，這是一種多用戶多輸入多輸出技術，可以在同一個頻段上同時連接多個設備，并提高網絡性能。如果路由器支持MU-MIMO技術，可以使用該技術來提高網絡性能。或者使用QoS技術，QoS是一種服務質量技術，可以優先處理重要的數據流，從而提高網絡性能。如果路由器支持QoS技術，可以使用該技術來優化網絡流量。當然這些方法大多只是緩解網絡的擁堵情況，隨著設備的增加，其設備的網絡延遲也必然將同比增加。因此可以考慮使用其他通信技術來解決2.4GHz WiFi的擁堵問題，比如Zigbee、Z-Wave或Bluetooth等。這些技術可以在較小的范圍內提供穩定的通信，并且可以通過智能家居中央控制器來統一管理。以ZigBee為例，雖然在成本和普及性上不及藍牙和Wi-Fi，但其在節能性（也就是低耗電量）、可拓展性（也就是同時連接設備的臺數）和兼容性這三點上很占優勢，這意味著在需要大量連接智能家電入網的時候，選擇ZigBee比藍牙和Wi-Fi更合適。尤其在設備聯網增加、通信量增加時，可同時連接多達65536臺設備（遠大于藍牙和WiFi能夠同時接入的設備數量）的ZigBee是一個不錯的選擇。藍牙Mesh技術可以在較小的范圍內提供穩定的通信，并且可以通過智能家居中央控制器來統一管理。當設備不多時，使用藍牙Mesh可以解決2.4GHz Wi-Fi在某些情況下的擁堵問題。小結
目前大多數廠商的智能家居產品都標配Wi-Fi，因為該技術可以提供高效的多任務處理機制，并能通過同時連接多個設備來提高網絡性能。同時還能提供更高的數據傳輸速率和更大的網絡容量，以滿足智能家居場景中不斷增長的數據需求。但隨著越來越多的設備，以及2.4GHz Wi-Fi的局限性，讓其網絡擁堵情況日益加劇。因此可以用Zigbee、Z-Wave或藍牙等技術來解決這一問題，這些技術可以在較小的范圍內提供穩定的通信，并且可以通過智能家居中央控制器來統一管理。但是，這些技術的覆蓋范圍和傳輸速率可能比Wi-Fi低，因此需要根據具體情況進行選擇。
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