问题

为什么目前智能家居不用 ZigBee 反而热衷于蓝牙和 Wi-Fi?

回答
现在的智能家居市场,你不得不承认,蓝牙和 WiFi 的身影似乎比曾经的“明星” Zigbee 要更加活跃。这背后可不是简单的喜好更迭,而是多种因素综合作用的结果,咱们这就掰开了揉碎了聊聊,为什么会出现这种“此消彼长”的现象。

Zigbee 的“曾经辉煌”与当下瓶颈

Zigbee 曾经确实是智能家居领域备受瞩目的通信协议,尤其是对于那些追求低功耗、高稳定性的设备来说。它的优势很明显:

低功耗: 这是 Zigbee 的核心卖点。它采用低占空比工作模式,设备能在大部分时间处于休眠状态,大大延长了电池供电设备的使用寿命。想想那些需要常年更换电池的传感器,Zigbee 简直是救世主。
高可靠性与稳定性: Zigbee 基于 IEEE 802.15.4 标准,采用了 Mesh(网状)网络拓扑结构。这意味着设备之间可以互相中继信号,形成一个庞大的网络。即使某个节点失效,数据也能绕道传输,大大提高了网络的鲁棒性。在大型、复杂的家庭环境中,这种稳定性尤为重要。
网络容量大: Zigbee 网络理论上可以支持大量的设备接入,这对于构建一个全屋智能的场景非常有利。

然而,即使有这些优点,Zigbee 在近年的市场推广中,似乎并没有像预期的那样“一统天下”。问题出在哪儿呢?

1. 生态碎片化与兼容性难题: 这是 Zigbee 发展道路上的一个巨大绊脚石。虽然 Zigbee 标准本身是开放的,但不同厂商基于 Zigbee 开发的产品,在具体实现上可能存在差异。这就导致了所谓的“生态碎片化”。一个品牌的 Zigbee 设备,不一定能完美兼容另一个品牌的 Zigbee 网关。用户需要仔细甄别,购买时往往要绑定特定的生态系统,这无疑增加了用户的选择难度和使用成本。
2. 需要独立网关: 大多数 Zigbee 设备都需要一个专门的 Zigbee 网关(也叫桥接器)来连接到你的家庭 WiFi 网络,进而接入互联网和你的手机 App。这个网关本身就是一笔额外开销,而且设置起来也比直接连接 WiFi 要复杂一些。对于许多普通消费者来说,多一个盒子、多一个设置步骤,都是潜在的门槛。
3. 更新与发展相对缓慢: 相较于 WiFi 和蓝牙协议的快速迭代,Zigbee 的更新步伐显得有些保守。虽然有 Zigbee 3.0 的推出,试图解决兼容性问题,但整体上在速度和功能扩展上,可能没有给消费者带来足够的惊喜。
4. 对数据传输速率要求不高的场景限制: Zigbee 的设计初衷是为了低功耗和控制信号传输,它的数据传输速率相对较低。对于一些需要传输大量数据的智能家居设备,比如高清摄像头,Zigbee 就显得力不从心了。

WiFi 和蓝牙的崛起与优势

那么,为什么 WiFi 和蓝牙反而成为了现在的“香饽饽”呢?

WiFi 的“普及与便利”:

WiFi 几乎是家家户户必备的基础设施。这意味着:

1. 无需额外硬件成本: 用户可以直接将 WiFi 智能设备连接到现有的路由器上,不需要额外购买网关。这种“零成本”的引入,极大地降低了用户的入门门槛。
2. 接入互联网的天然优势: 智能设备一旦连接到 WiFi,就天然具备了接入互联网的能力。这使得远程控制、云服务联动、固件更新等功能都变得非常便捷,用户体验也更直观。
3. 高数据传输速率: WiFi 在数据传输速率上远超 Zigbee,能够轻松支持高清视频流、大文件传输等需求。这对于智能摄像头、智能门锁的视频通话功能、甚至未来的智能影音设备都至关重要。
4. 成熟的生态与标准: 经过多年的发展,WiFi 已经拥有了非常成熟和统一的标准。市面上的 WiFi 智能设备,只要支持相应的 WiFi 标准,通常都能与路由器良好兼容,用户在设备选择上更自由。
5. 用户熟悉的配置过程: 大多数人对连接 WiFi 设备(比如连接手机到无线网络)已经非常熟悉了,智能家居设备的 WiFi 配置过程也越来越简单化,通常只需要在 App 中输入 WiFi 密码即可。

蓝牙的“近场与低功耗的结合”:

蓝牙在智能家居中的角色也在悄然发生变化,从最初的耳机、音箱,到现在许多智能设备的首选:

1. 蓝牙 Mesh 的发展: 蓝牙技术并没有止步不前。蓝牙 5.0 引入的 Mesh 功能,让蓝牙也具备了组网能力,可以实现类似 Zigbee 的 Mesh 网络效果,具备了更好的稳定性和设备扩展性。虽然相比 Zigbee Mesh,其功耗表现可能略有差异,但对于许多非极端低功耗场景,已经足够。
2. 手机的普及与直接控制: 蓝牙是智能手机的标准配置,这意味着你的手机可以直接作为控制器,无需通过网关就能与蓝牙智能设备进行近距离的交互。比如一些智能灯泡、门锁、甚至某些门窗传感器,都可以直接通过手机蓝牙进行配对和控制,非常方便。
3. 低功耗优势依然存在: 蓝牙在低功耗方面一直表现出色,尤其是低功耗蓝牙(BLE)。这使得它非常适合用于那些需要长时间运行、对功耗敏感的设备,比如智能手环、门禁卡、环境传感器等。
4. 成本更低: 相较于 WiFi 芯片,蓝牙芯片的成本通常更低,这使得使用蓝牙的智能设备在硬件成本上具有一定优势,更有利于产品的普及。
5. 易于开发与集成: 蓝牙技术的开发文档和参考设计非常丰富,对于开发者来说,集成蓝牙功能相对容易,也加快了产品上市的步伐。

新的参与者:Thread 与 Matter

当然,不能忽略的是,智能家居领域的通信技术也在不断演进,一些新的协议正在崭露头角,试图解决现有协议的痛点:

Thread: Thread 是一个基于 IP 的低功耗无线网络协议,它借鉴了 Zigbee 的 Mesh 网络优势,同时又具备了 IP 连接的能力。这意味着支持 Thread 的设备可以更方便地接入互联网,并且具有更好的安全性和互操作性。Thread 的一个重要特点是,它被设计成不需要中心化的网关,而是通过 Thread 边界路由器(Border Router)来连接到 WiFi 或以太网。
Matter: Matter 协议是近年来智能家居领域最受关注的新星。Matter 是一个应用层协议,它建立在 WiFi 和 Thread 等底层通信协议之上,目标是实现不同品牌、不同生态的智能家居设备之间的无缝互联互通。一旦 Matter 真正普及,我们就能看到不同品牌的智能灯泡、智能插座、智能传感器等,都能在一个统一的 App 中进行管理和控制,彻底解决目前生态碎片化的问题。许多厂商已经在积极拥抱 Matter,并且 Thread 被认为是支持 Matter 的重要底层协议之一。

总结一下,为什么现在 Zigbee 的光芒似乎被 WiFi 和蓝牙掩盖了:

WiFi 和蓝牙利用了用户已有的基础设施(路由器和手机),大大降低了用户的入门门槛和硬件成本。
WiFi 提供了更高的传输速率和更便捷的互联网接入,满足了更多“数据密集型”的智能家居需求。
蓝牙通过蓝牙 Mesh 等技术,也在不断弥补其在组网和连接数量上的不足,同时保持了其低功耗的优势,并且与手机的结合更加紧密。
Zigbee 的生态碎片化和对独立网关的依赖,在一定程度上阻碍了其更广泛的普及。

当然,这并不意味着 Zigbee 就完全被淘汰了。对于那些对功耗有极致追求、或者构建大型稳定网络的场景,Zigbee 依然有其不可替代的价值。只是在大众消费者市场,便捷性、易用性和低成本这些因素,让 WiFi 和蓝牙成为了更受欢迎的选择。而随着 Thread 和 Matter 等新技术的成熟和普及,未来的智能家居通信格局,也许又会发生新的变化。

网友意见

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关注这个问题的应该都是硬核玩家,我表达一下登场观点。 做了十多年通信产品,应该是国内做消级别无线民用产品出货量较大的公司,一年几千万的量级,应该可以发言。

我先说结论,我认为zigbee联盟最大的问题就是带头人自带私货,同时当裁判和运动员。

最早我们12年起步创业的时候,Yeelight Sunflower产品的众筹一代产品,是选用的zigbee产品,当时是用了TI非常流行的zigbee芯片,配备一个小型的网关,单网络支持50+设备,当年是对标飞利浦Hue的产品。

做的时候,带头大哥飞利浦号称推行zigbee的产品,应用层互相兼容,可以让hue的灯泡,osram的灯泡,其他的灯泡,只要符合zigbee协议,都可以在zigbee网内互联互通。

可是,15年这大哥直接改游戏规则了,宣布不兼容第三方灯泡接入,那其他厂家明显没法玩了,毕竟在14-15左右的时候,很多三方大厂和小厂都没打算去自己做zigbee网关,就希望简单交点授权费直接挂靠做hue网关上,虽然年底这个改动因为抗议声太大被撤回,但是你让第三方品牌玩家怎么想。

这应是我们从原来zigbee,wifi,ble三栖到直接放弃zigbee的主要原因之一。

另外,zigbee协议的诞生很早,早到智能手机还没有的时候就有了,更多关注的是楼宇自动化控制,这时候协议就没有考虑到后来的手机时代,而蓝牙的诞生初衷就是为了手机的通信方便,在后期手机厂家使用上面,蓝牙当仁不让成为了手机标配,也是各大手机芯片组必备的包,装机量一年几十亿计,而针对家庭自动化诞生的zigbee,数量级上显然无法和手机比拟,手机要支持蓝牙,基本上不需要任何调整,而要支持zigbee,就必须要增加一颗芯片和相关驱动,推广难度可想而知。

既然蓝牙有这么好的群众基础,人人都知道蓝牙,那推广起来自然就容易,成本也会因为出货量得到巨幅下降,国内有专做蓝牙上市的芯片企业,而却很少有芯片企业专门做zigbee芯片赚钱,所以对于开发者来说,长期的维护和供货稳定性,可替代性都是问题,选择生命更旺盛的蓝牙就成了自然而然的选择,至于协议上的一些问题,大家要相信需求的力量,当大家都需要刷抖音,就会自然推动4g网络和手机走向成熟,当大家都希望蓝牙能够具备zigbee的低功耗,快响应,远距离等功能,协议组织就会迭代和升级,满足用户的新增需求,比如在经典蓝牙上派生的ble,就是一次巨大体验升级。

我相信,未来蓝牙全面成为iot本地化控制的标准,只是时间问题,随着蓝牙设备以超过两个数量级的部署到位,各种体验,安全,性价比问题都会大大改善,会成为全民iot时代的必然序章。

btw,我家差不多部署了超过200个蓝牙灯控节点,非常稳定,响应非常快,网络稳定性极好,运行部分定制化蓝牙5.0的yeelight pro系统绝对经得住挑战。

另外,我们研发中心一层大概有超过500商业智能的无线蓝牙照明系统,也是十分稳定可靠的。

至于最复杂的挑战,美国ces展会非常复杂的网络环境,在几乎现场所有wifi不能用的情况下,我们展厅的100多个智能节点表现相当完美,和实验室用起来区别感知不到。

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ZigBee 必须要有 ZigBee 网关这件事情大大提高了非智能到智能的门槛。如果你家一个智能设备都没有,现在你决定买第一个设备,例如说一个灯泡,你愿意为此专门买个 ZigBee 吗?

当初我上全套的 Philip Hue 我确实是这样做了,但一个 Hue Bridge 零售 40 美元确实不便宜。(当然我买的是 4 个灯泡加 Hue Bridge 的组合,这样 Hue Bridge 相当于打折。)也就只有我这种喜欢试新的用户会愿意这样做,大多数用户在购买第一个设备前都会比较谨慎,不一定一上来就愿意买 4 个灯泡再加钱买 Hue Bridge。

面对这样的主流用户,连 Philip Hue 都不得不推出一个仅需 Wi-Fi 和蓝牙的系列。对智能设备有疑虑的话,可以先买一个灯泡试一试,觉得值得了再买更多。但这个系列也有它不好的地方,这是 Wi-Fi 和蓝牙连接的缺点。

第一,它们不支持 mesh 网络,不能够一个一个设备地往前连接。如果你有一个灯泡安装在 Wi-Fi 覆盖不到的地方,你就无法遥控它。至于蓝牙的 mesh 网络,至今用得不多。而且除非你直接从手机进行蓝牙连接,否则蓝牙 mesh 还是要有一个网关才能接入互联网。

第二,它们不支持离线中央遥控。网关的一个作用是离线中央遥控,就算互联网挂了,你在家里依然能够中央遥控(而非逐个遥控)智能设备,你不在家里的话网关也能够智能遥控你的设备(例如说日落时关窗帘)。没有网关,你在家里操作每一个智能设备都是独立进行的,往往不同品牌的设备要用不同的 app 进行操作。设备的中央智能必须放在云端,一旦断网就没有智能。

现在比较有可能把网络覆盖和成本同时做好的技术是 Thread。Thread 能够直接以 mesh 网络的形态扩展你现有的 Wi-Fi 网络,只要你的 Wi-Fi 路由支持 Thread 你的智能设备就能够以 Thread 的方式联网,然后以 mesh 的特性扩大覆盖范围。

Thread 不能解决缺乏本地智能的问题。无论用 SmartThings、Apple TV 还是别的智能设备网关,总的来说还是要有一个这样的设备站出来负责本地智能。否则无论云端提供什么智能,一断网就没了。

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个人觉得这个问题放在十年前的情况是比较正常的,当时处于智能家居的启蒙时期,市场最早是从Wi-Fi单品开始萌芽的。这个很好理解,早期的市场需要教育,Wi-Fi和蓝牙无疑是最合适的,手机就可以直接连,Wi-Fi还能远程控制,并且不需要网关。但Wi-Fi有它的局限性,无法实现超低功耗,大空间多设备情况下稳定性是个问题,显然无法满足全屋智能的需求,Wi-Fi现在虽然也在朝着低功耗努力,但要想达到ZigBee、Thread的超低功耗设计水准几乎不可能。至于蓝牙,能够在智能家居占有一席之地的主要是指蓝牙Mesh,而普通的蓝牙BLE协议个人并不看好,智能家居无线协议的领域,Mesh网络拓扑结构是一个基础条件,没有这个就没有未来,目前具备这个条件的有ZigBee、Thread、BT Mesh,以及开始没落的Z-Wave。

由于利益相关,先介绍一下我自己:
本人是小燕科技的创始人,也是个程序员,对产品设计很感兴趣。创立小燕科技最初的是想法是做ZigBee协议栈,后来又觉得想做有趣创意的产品,做一个让很多人喜欢的C端品牌,于是我们转向智能家居,用最熟悉的ZigBee协议打造了很多有意思的智能硬件产品,我们大部分产品支持ZigBee同时也支持HomeKit蓝牙,并且还可以在ZigBee和蓝牙之间来回切换。关注这个问题已久,忍不住想谈谈自己的看法,顺带的也谈谈我对行业发展的理解。

2007年的时候我进入了一家叫Honeywell的公司,正好这一年是ZigBee1.2发布的年份,而Honeywell是ZigBee联盟的创始成员,因此很自然的,我关注到了ZigBee,它的Mesh网络的设计一下子吸引到了我,自组网的方式对用户非常简单,带宽虽然不高但是响应速度却可以极快;Mesh网络能弹性扩展,不太受到空间大小的限制;最重要的,它还能支持超低功耗设备,用插电设备帮助超低功耗设备进行通信,可以让低功耗设备用最少的电能进行通讯,从协议设计角度看堪称完美。一番研究之后我发现协议的复杂度非常之高,相当于要在单片机上实现一个浓缩版的IP网络,倒是激发了我的兴趣。没多久我又发现了旁边的Global部门在用一个叫6LowPan的协议在做安放类的产品,也很有意思,它跟ZigBee很相似,区别是,6LowPan真的是个IP网络,并且用了IPv6!当时我感觉它有点过于复杂了,短期并不看好它,好多好多年之后它进化成了今天的Thread协议。

回到题主的问题,实际上过去的10年是全球ZigBee的生态高速发展时期,2012年的时候北美的一个叫SmartThings的创业公司发布了一套基于ZigBee的产品,是我们这个领域的先驱,后来被三星收购了,现在三星的智能家居平台基本上全是基于SmartThings系统而打造的,ZigBee仍然是他们的主力协议;现在全球最火的智能照明产品飞利浦Hue系列,也是用ZigBee打造的,它甚至发展成了一个平台,可以支持第三方ZigBee设备的接入;Amazon和Google Home平台也都直接支持ZigBee的接入。国内的厂商就更多了,早期的波创,南京物联、紫光物联,后来的涂鸦、欧瑞博、aqara以及我们小燕科技,都是主要基于ZigBee做智能家居系统。目前全球来看ZigBee生态在智能家居领域依然是主流。

那么未来是不是就逐渐的变成ZigBee被蓝牙和Wi-Fi取代了呢?很显然并不会,但是,Thead的崛起是一个巨大的威胁,个人觉得5~10年之后Thread会成为主流。

我原本比较看好ZigBee的一个点是,它早早建立起来一套完整的标准,尤其是应用层的ZCL协议,为后续的设备互联互通打下了牢固的基础,所以我觉得它很可能是第一个在短距离无线层面上实现真正互联互通的一种协议。不过很可惜并不是那样,2014年三巨头(谷歌、苹果、亚马逊)联合推出了Thread协议,和ZigBee一样,底层都是基于IEEE802.15.4,几乎一模一样的支持Mesh,我当时觉得太奇怪了,怎么会这样,难道他们把ZigBee整个重新来一遍吗?很快的,没过几年,Thread就把ZigBee的ZCL直接拿过去用了,应用层上可以说和ZigBee一模一样,但却偏偏是两种完全不兼容的无法互联互通的协议!没多久,2017年蓝牙推出了Mesh,这个更直接,干脆取名就叫Mesh,以至于很多人听到Mesh以为就是蓝牙Mesh,虽然技术方面蓝牙Mesh跟ZigBee和Thread有很大差异,不过很显然它的出现让竞争更加激烈了,进一步的让基于距离无线协议的互联互通成为了泡影,碎片化越来越严重了!

不过背后的逻辑也简单,个人觉得技术是一方面,主要还是商业利益,智能家居的未来无疑是一块非常巨大的蛋糕,在别人的地盘玩游戏终究是别人说了算,出来混,谁不想当大哥!

ZigBee虽然诞生的早,生态也很丰富,技术规范也比较扎实,然鹅,当商业巨头有能力去制定新的标准,就想让大家按照他们的规则来玩。有意思的是,国内的大厂们对Thread并不感兴趣,对ZigBee也不感冒,他们都喜欢蓝牙Mesh,最早我知道的阿里在推,后来包括小米、华为、OPPO等等手机巨头也都开始在自家的IOT平台主推蓝牙Mesh协议。

很可惜的是,国内的大厂并没有联合起来一起推动行业标准的发展,他们的竞争意识大于合作,在我看来是非常可惜的,未来将很难和Thread以及Matter标准相抗衡。

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