智能家居是如何改变我们的生活的？

当今智能家居调查

过去几年，随着制造商开发出越来越多可连接至家庭网络的设备，智能家居概念随之兴起。智能家居网络使房主能够有效地利用资源，使用语音命令控制设备和家用电器，并根据设备提供的数据做出决策。智能家居的潜力巨大:它可用于提高能效、舒适度、安全性、娱乐性和便利性。

当今大多数智能家居都配备了各种物联网设备、集线器和传感器，它们可通过家庭网络/网关进行通信，并最终与云端通信。房主可在家里的任意位置进行控制，甚至可以通过互联网进行远程控制。

智能家居系统可能包括多个与家居应用相关的无线连接标准。表3-1显示了其中一些标准的特性及相互之间的区别。此外，这些家庭网络可能由几个在主网关下运行的互连网络组成。

表3-1：智能家居开放标准和一些关键特性

当今的许多智能家居都是由一些特殊节点组成。节点是一种在网络上拥有自己唯一地址的硬件；节点可以是设备，也可以是集线器：

设备：设备(例如:恒温器或灯泡)通常只有一个网络连接点。设备可能需要也可能不需要保持实时跟踪，具体取决于其功能。

集线器：集线器是一个管理网络流量的盒子；它可能有许多连接点，因为可以连接至多个设备。集线器必须保持实时跟踪，以便高效和有效地分派事件。

单集线器网络由一个集线器节点和一个或多个设备节点组成。集线器管理网络中设备之间的事件和信息交换。多集线器网络包含多种集线器，如图3-1中所示。图3-1中的网络布局包含两个集线器，每个集线器使用不同的网络协议(蓝牙和ZigBee)。各个设备连接至其中一个集线器。然后集线器连接至网关，网关可与两个集线器通信。

图3-1：采用ZigBee和蓝牙集线器的智能家居

网状网络/每间房一个Pod

为了打造一个连接更紧密、通信更可靠的智能家居，消费类产品开始采用新型拓扑结构，名为网状网络，有时候也称为“每间房一个 Pod”。网状网络可以轻松地扩大无线设备的范围，并在办公室、住宅甚至户外等区域提供一致的高数据速率。此外，使用“每间房一个 Pod”的网状网络支持多种协议，可减少家庭中使用多个网格系统的开销。

网状网络是Wi-Fi演变过程中的一次重要发展，尤其是在智能家居领域。Wi-Fi网格系统包括连接至主要互联网连接的路由器，以及放置在住宅周围的多个类似卫星路由器的设备(或节点)，以提供全面的Wi-Fi家居物联网覆盖(参见图3-2)。这种先进的网状网络可提供完全冗余，并充分提高网络性能。

图3-2：网状网络基础设施中的智能家居设备

节点越多，连接点传播的距离就越远，如图3-3中所示。网状网络可以有效地将信号范围扩展到整个住宅，从而提高了可靠性，可实现与所有设备的实时通信。Wi-Fi部署技术的进步支持频谱分离，并可确保信息通过专用回传数据路径往返于云端。它们还可为设备提供专用数据流。此外，一些设备可以存储数据。这些存储的数据可以节省用户成本，进一步提高网络可靠性，并且支持更智能的数据驱动应用。

图3-3：分布式“每间房一个Pod”物联网连接网络

网状网络还可自行配置。因此，它可以自动将新节点整合到现有网络中，无需网络管理员进行调整。这使得网络更具适应性和可扩展性。网状网络还可以通过自动寻找最快速且最可靠的信号来传输数据，实现自我修复，即使在节点阻塞或信号丢失的情况下亦是如此。

当今许多网状网络使用所谓的三频段Wi-Fi网关和终端节点。三频段Wi-Fi可通过在网关和终端节点中使用2.4GHz、5.2GHz和5.6 GHz频段来提高数据容量和覆盖范围。在三频段系统中，第二个5.6 GHz频段充当网络上两台路由器之间的专用通信线路，从而使整个系统的速度比旧的双频段配置系统快180%。

因此，Wi-Fi三频段的优势显而易见。首先，它可以通过使用更快的5GHz频带以及Wi-Fi 6E(5GHz和6GHz频段)、Wi-Fi 7(支持2.5G、5G、6G三频段同时工作)，将更多的无线设备连接至互联网。如果您的网络是一个网格系统，配备多个分散在整个空间内的路由器，那么更高频段可充当两个路由器之间的专用通信线路，以提高整个系统的速度。

三频段系统的第三个无线电还可用于网格路由器之间的回传通信。这样一来，它就创建了一条专用线路，仅供路由器之间的数据流使用。尽管双频段系统使用相同的Wi-Fi带宽来连接至其他路由器和接入点，但在三频段系统中，终端设备可立即用于设备连接。这可将效率提高50%，特别是添加了更多网络设备的情况下。

此外，由于该无线电传播速度更快，因此DSL/电缆调制解调器的连接速度将远不止于此。相反，它们可以传送至整个网络。这对于当今和未来智能家居中的智能电视和摄像头的Wi-Fi视频流非常有益。

为了确保您现有家居网络系统能够适应未来发展需求，您需要使用三频段系统。实施三频段系统是确保未来容量和速度的最佳解决方案。

网状网络系统的另一个重要发展就是采用滤波器技术，以进一步提高容量和扩大每间房一个Pod拓扑的范围。使用bandBoost滤波器可通过增强三频段网格系统中的频段隔离，最大限度地提高网络容量和覆盖范围。使用edgeBoost滤波器可通过最大限度地提高靠近频带边缘的Wi-Fi通道的输出功率来提高容量和扩大范围。在后续的章节中，我们将详细阐述这些主题及其如何解决网状网络中的共存挑战。

在一个原本碎片化的智能家居设备市场，Matter标准现已成为有力的推动力量；其有助于管理智能家居中各种标准的无线网关、房间间扩展设备和智能设备。Matter在全屋范围设置网状网络，帮助协调多种连接标准的智能家居生态系统、设备及应用。它将整合包括照明、电气设备（如灯泡和插座）、HVAC温度控制器、门锁和安全传感器、窗帘、电视等在内的各种应用。Matter降低了复杂性，并消除对支持何种标准以及支持级别的不确定性，使智能家居的开发更加顺畅。

审核编辑：刘清