帮市场成长的2.4G Wi-Fi，或成为智能家居发展的制约

来源:电子发烧友网发布时间:2023-06-06926浏览

电子发烧友网报道（文/黄山明）当前大多数智能家居设备都开始利用无线网络技术来实现互联互通，其中大多采用的通信技术为蓝牙和Wi-Fi。尤其是Wi-Fi，数据显示，截至2022年底，中国互联网Wi-Fi普及率达到74.4%，如此高的渗透率也是大多数智能家居配备Wi-Fi功能的重要原因。不过Wi-Fi糟糕的配网过程，也开始逐渐成为智能家居的痛点问题。

为啥智能家居都用2.4GHz Wi-Fi？

Wi-Fi技术作为我们常用的无线通信技术，如今已经越来越普及，也经常被作为是智能家居中的标配功能。不仅因为Wi-Fi的普及率广，也因为Wi-Fi连接稳定，简单易用，同时具有足够的带宽和速度，可满足智能家居设备的联网需求。与此同时，Wi-Fi成本低，不需要设置额外的网关，更容易连接匹配手上已有的现成设备，可以让用户一买到智能家居产品之后就能立即使用。1985年，美国FCC将2.4GHz无线电频率作为未经许可的通信使用，用户可以免费地使用它。因此到1997年，第一个Wi-Fi协议802.11a将2.4GHz频段作为标准，这也是第一个被广泛采用的WiFi标准，它支持最高传输速率为54Mbps的数据传输速度。至此，后续的802.11b、802.11g等多个Wi-Fi标准，都将2.4GHz作为标准频段。直到2009年发布的无线标准 802.11n 或Wi-Fi 4开始支持5GHz WiFi频段，并且随着2013年802.11 ac/WiFi 5的发布，支持2.4GHz和5GHz的双频路由器才开始推出。由于2.4GHz的WiFi信号是早期的标准，因此大多数家庭和办公室仍然配备了这种类型的路由器和设备，这使得设备兼容性更好，也使得大多数智能家居产品仍然使用的是2.4GHz频段。但这就会出现一些问题，由于2.4GHz实在过于普及，因此导致这一频率非常拥挤，并且相互之间会造成干扰。就好像在一个两车道上，却并排走了8辆车，大家都很难受。这就导致网络的传输速率降低，性能下降，降低使用体验，甚至可能引发设备故障。比如外面正在烈日暴晒，想要通过语音控制窗帘的关闭，但由于网络延迟，1分钟之后才开始响应，体验极差。并且网络配对比较繁琐，所有的新设备都需要用户自行配对，包括打开手机、找到应用程序、找到相应Wi-Fi、输入密码加入网络、返回应用程序、尝试连接等。若只有一台设备还好，随着智能家居设备的增多，这些繁琐的步骤也将降低用户的使用体验。

如何解决网络拥堵

对于用户而言，Wi-Fi支持的智能家居初期导入成本比较友好，且方便快捷，直接接上就能用，早期的用户体验提升得很快，因此自然而然得到了普及。但是另一方面来说，智能家居中存在的场景其实很多，各种通信方式具有不同特性，如何为合适的场景选择合适的通信方式是非常重要的。并且随着未来家庭智能家居产品的增多，其2.4GHz Wi-Fi所面临的网络拥堵问题将更加凸显。不过如今市场中已经推出了5GHz和6GHz Wi-Fi频段，相比2.4GHz频段有更宽的频谱，意味着能够容纳更多的智能家居同时运行。就好比将过去的两车道，扩充至8车道。但这不意味着需要将所有的设备都转移至5GHz或6GHz Wi-Fi频段，对于一些本身对网络需求相对不高的产品切换至这些频段是没有意义的，比如智能开关、智能门锁、智能灯泡，而网络摄像头、智能显示器这些对网络有强需求的产品就适合放入到高频段Wi-Fi中。另一方面，对于许多小的智能家居，或者成本较低的产品而言，如果需要使用5GHz，还将需要双频Wi-Fi 芯片和更多天线，不仅增加了成本，还缩短了连接距离。如果不使用5GHz的Wi-Fi，可以考虑MU-MIMO，这是一种多用户多输入多输出技术，可以在同一个频段上同时连接多个设备，并提高网络性能。如果路由器支持MU-MIMO技术，可以使用该技术来提高网络性能。或者使用QoS技术，QoS是一种服务质量技术，可以优先处理重要的数据流，从而提高网络性能。如果路由器支持QoS技术，可以使用该技术来优化网络流量。当然这些方法大多只是缓解网络的拥堵情况，随着设备的增加，其设备的网络延迟也必然将同比增加。因此可以考虑使用其他通信技术来解决2.4GHz WiFi的拥堵问题，比如Zigbee、Z-Wave或Bluetooth等。这些技术可以在较小的范围内提供稳定的通信，并且可以通过智能家居中央控制器来统一管理。以ZigBee为例，虽然在成本和普及性上不及蓝牙和Wi-Fi，但其在节能性（也就是低耗电量）、可拓展性（也就是同时连接设备的台数）和兼容性这三点上很占优势，这意味着在需要大量连接智能家电入网的时候，选择ZigBee比蓝牙和Wi-Fi更合适。尤其在设备联网增加、通信量增加时，可同时连接多达65536台设备（远大于蓝牙和WiFi能够同时接入的设备数量）的ZigBee是一个不错的选择。蓝牙Mesh技术可以在较小的范围内提供稳定的通信，并且可以通过智能家居中央控制器来统一管理。当设备不多时，使用蓝牙Mesh可以解决2.4GHz Wi-Fi在某些情况下的拥堵问题。

小结

目前大多数厂商的智能家居产品都标配Wi-Fi，因为该技术可以提供高效的多任务处理机制，并能通过同时连接多个设备来提高网络性能。同时还能提供更高的数据传输速率和更大的网络容量，以满足智能家居场景中不断增长的数据需求。但随着越来越多的设备，以及2.4GHz Wi-Fi的局限性，让其网络拥堵情况日益加剧。因此可以用Zigbee、Z-Wave或蓝牙等技术来解决这一问题，这些技术可以在较小的范围内提供稳定的通信，并且可以通过智能家居中央控制器来统一管理。但是，这些技术的覆盖范围和传输速率可能比Wi-Fi低，因此需要根据具体情况进行选择。