智能家居新的驱动力：LoRa与ZigBee在智能家居中的对照

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作者：枫枫、温安安

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导 读

从理论上、底子上，进一步熟悉LoRa，从而公道地挑选合适的通讯技术，为用户供给更优良的智能家居产物和办事。

凡是利用过智能家居的人都晓得，最头痛的不是功用不够，而是产物不稳定，设备好的功用时偶然无。离家后最担忧不是会发生什么，而是发生了什么但产物却不工作，反而误了大事。

这个题目标底子是系统采用的无线传输技术的范围。现在智能家居的主畅通讯技术还是ZigBee、WiFi或蓝牙。荣幸的是近些年物联网技术有了飞速成长，从中突围而出的有LoRa, NB-IoT等。新的技术很好地处理了系统的牢靠性题目，给用户带来平安牢靠的全新体验。

下面我们将对LoRa和ZigBee从技术的角度做一个一对一对照。从理论上、底子上，进一步熟悉LoRa，从而公道地挑选合适的通讯技术，为用户供给更优良的智能家居产物和办事。

LoRa、ZigBee首要性能对照

LoRa(Long Range Radio)是Semtech公司建立的低功耗广域网无线标准，它在一样的功耗条件下比其他无线方式传布的间隔更远，实现了低功耗和远间隔的同一，它在一样的功耗下比传统的无线射频通讯间隔扩大3-5倍。它是LPWAN通讯技术中的一种，该技术基于扩频技术，能很好地兼顾间隔和功耗。随着天下范围内的智能城市、智能小区、智能工场等步伐的推动，LoRa技术已慢慢利用于全球各地的物联网中。

ZigBee，也称紫蜂，是一种低速短间隔传输的无线网上协议，底层是采用IEEE 802.15.4标准标准的媒体拜候层与物理层。首要特点有带宽宽、间隔短。







对上表的部分项目停止分析：

载波频次 LoRa利用的载波频次较低，信道衰减慢，穿墙才能强，而ZigBee利用频次为2.4G，信道衰减快，穿墙才能差。此外，工作在2.4G的产物（ZigBee、WiFi等）品种和数目庞大，相互干扰水平较大。接收灵敏度 LoRa 基于扩频技术，抗干扰才能强。LoRa和ZigBee部分芯片的接收灵敏度别离如表和表3所示： 从表2可看出，LoRa所能到达的接收灵敏度从理论上供给了高牢靠通讯的能够性。 对照表2和表3，LoRa的接收灵敏度明显优于ZigBee的接收灵敏度。 如引言所提到，今朝智能家居亟待优化的牢靠性题目，LoRa是一个很是好的挑选。间隔 从表1中LoRa技术的首要特征可看出，通讯间隔长，是以利用LoRa技术将大量装备摆设于整栋楼房甚至全部小区也是完全可行的，例如水电表的数据抄送、小区的安防、消防监控等，也方便集合治理。功耗 从上表可看出，ZigBee与LoRa支流芯片的发射电流接近，LoRa的接收电流低于ZigBee，两者的功耗都对照低。一般来说，ZigBee系统在组网和一般工作阶段终端发送和接收的数据包数目大于LoRa，这些交互也会使得功耗增加。数据速度 从表1可看出LoRa的数据速度不是很是高，但智能家居中仍然可用LoRa技术，从以下两方面停止说明。

LoRa技术可用于传输智能家居中控制类信号 纵观今朝的智能家居产物，其中一个主推功用是各类传感器按照外界条件（温度、湿度光照）的变化履行采纳分歧的行动，是以该类功用几近不触及数据的传输；另一个主推功用是各类智能家居装备结合组成的智能场景，如回家翻开门，照明灯自动翻开、空调自动调至偏好温度…这类功用仅需要对场景中的各装备设置一次，后续启用该场景只需触发并传输一个控制信号各装备即可履行响应行动，场景即可生效。从这两类首要功用来看，大大都智能家居装备所需要传输的控制信号少少，多少字节，是以支持低速度的LoRa技术也可满足。LoRa不但能满足这类数据量少的控制类智能家居装备，由于LoRa抗干扰才能强，信号覆盖范围广，容量大，所需要的网关数目少，可节俭本钱。LoRa可搭配WiFi等通讯技术联络数据量大的利用，提升智能家居系统整体性能。 除了前文提到的少许控制信息，为了进一步提升智能家居的性能，联络高数据速度的利用，智能家居除LoRa技术外还可以搭配提高度高的WiFi信号，停止音视频数据的传输并接入互联网。这样操纵LoRa的广覆盖、信号强的特征传输整体的控制类信息，部分小范围利用数据速度快的WiFi传输音视频类数据，将智能家居的体验提升至一个新的水平。

首要利用处景 LoRa具有长间隔、抗干扰才能强、低功耗等优点，基于此LoRa常见的利用处景包括聪明城市，智能家居，智能修建，智能情况监测，智能丈量，智能农业，智能产业，智能零售，智能物流，智能安防，智能消防等。特别是在智能家居方面，Lora使得利用处景从室内无缝地延长到室外以致全部社区。 ZigBee主如果通讯频带较宽，通讯间隔近等特点，常见的利用处景包括智能家居，智能丈量，智能农业。 ZigBee早于LoRa进入智能家居范畴，并构成了一定例模的生态链。随着利用的深入，ZigBee本身的范围使ZigBee的产物碰到了瓶颈。同时LoRa正以微弱的势头进军该范畴。今朝，已有厂家实现基于LoRa技术的智能家居处理计划，如YoSmart、简舒、慧联无穷和亚马逊的Sidewalk[7]等。

收集拓扑 今朝利用LoRa技术的系统大多采用星型的拓扑结构，这类组网方式控制较简单，方便数据集合处置。除星型组网外也可斟酌别的拓扑结构，网状拓扑连系泛洪的数据传输方式以及公道的数据包治理可以进步系统牢靠性。LoRa通讯间隔长，采用网状组网的可避免利用中继，终端相互覆盖水平高，系统牢靠度高。而D2D很是合适收集部分地区的数据传输，可进步系统实时性并有用分管关键节点的流量堵塞。是以在利用LoRa技术搭建系统时，可按照现实需求搭配利用多种拓扑结构，进一步提升系统性能。 ZigBee的收集结构不止一种，可是由于ZigBee的通讯间隔短，穿墙才能衰，收集扩大难度较大。

组网难度 ZigBee收集合一般包括调和理点、路由节点以及一般的终端节点。调和理点负责收集的建立与保护、路由节点负责路由寻觅与保护。ZigBee组网包括收集初始化以及一般终端节点入网进程。收集初始化首要流程包括：肯定收集调和理点、信道扫描、设备收集ID。一般终端节点入网包括经过调和理点毗连入网和经过已有节点入网。经过调和器入网的首要流程包括：查找收集调和器、发送关联请求、期待调和器处置、发送数据请求号令、答复。经过已有节点入网则需要扫描收集找到合适的节点作为父节点，否则入网失利。而对于LoRa组网，首要采用星型组网，终端扫描到网关信息、发送入网请求、网关答复即可一般工作。相较之下LoRa的组网相比ZigBee组网在复杂度、难度和时候上有明显上风。

本钱 由于LoRa通讯间隔长、穿墙才能强，系统容量大、不异数目的终端所需要的LoRa网关比ZigBee网关数目少很多，可节省系统组网本钱。Lora产物的安装利用较ZigBee更简单，因此安装利用本钱更低。

LoRa吸引众多玩家，替换ZigBee也并非不成能

LoRa商用的时候晚于ZigBee十几年，它的利用与当前的需求更切近。今朝已经有越来越多的公司投入到LoRa相关研发与利用傍边。在中国，阿里、复兴、腾讯等都是中国LoRa利用同盟(China Lora Application Alliance，简称CLAA)的成员并介入推行工作。LoRa同盟的成员数以及支持LoRa的终端数大幅增加。




由于ZigBee商用时候早于LoRa，操纵ZigBee技术传输数据的智能家居生态链已有一定例模。智能家居生态链中一般包括利用控制、数据传输、数据收集等部分，ZigBee负责数据传输功用，如将当宿世态链从ZigBee通讯技术转换成更具上风的LoRa，只需要将ZigBee模块替换成LoRa模块和网关即可实现智能家居生态的更新换代。如深科技所推出的LoRa智能门锁，开关，插座等即是将ZigBee智能家居产物快速迭代典型。它是相沿原ZigBee供给链和利用系统推出的新一代智能家居整体处理计划。

总结

总的来说，LoRa已经成为一种鞭策现代物联网利用的通讯技术，除了常见的水电表利用，现已扩大利用于智能家居。对于传感和控制类的物品，类似门锁、插座、照明等，LoRa可以供给比别的技术如ZigBee等更好的抗干扰才能、穿墙传输才能。从而使得系统摆设简单易行，利用范围更广（从室内到室外），系统本钱更低。Lora还可以搭配WiFi、BLE与现有的智能语音、智能视频等技术集成，供给完整的智能家居体验。现在已有越来越多的行业龙头企业、公司介入到LoRa的利用开辟中。它们傍边有YoSmart、亚马逊的Sidewalk[7] 、简舒、慧联无穷等。LoRa技术正在成为智能家居新的驱动力。

参考材料：

1.小米商城：https://www.mi.com/index.html

2.华为商城：https://www.vmall.com/list-115

3.小度智选商城：https://dumall.baidu.com/?utm_source=pz&utm_medium=title

4.YoSmart：http://www.kingtingtech.com/product.html

5.简舒：http://www.wifi59.com/

7.Amazon Sidewalk's success is anything but assured

https://venturebeat.com/2019/09/26/amazon-sidewalks-success-is-anything-but-assured/