Wi-Fi在智能家居中變得日益重要

Wi-Fi 6版本面世，使得這種流行的無(wú)線技術(shù)變得更適用于物聯(lián)網(wǎng)，不僅構(gòu)成了Matter標(biāo)準(zhǔn)的關(guān)鍵部分，并且成為智能家居的基礎(chǔ)。Matter承諾為智能家居生態(tài)系統(tǒng)帶來互操作性，以Thread為基礎(chǔ)進(jìn)行低功耗無(wú)線連接，當(dāng)需要更大的吞吐量和更高功率時(shí)， Wi-Fi 便成為理想選擇。(Matter標(biāo)準(zhǔn)還包括以太網(wǎng)布線標(biāo)準(zhǔn)，將在未來加入蜂窩物聯(lián)網(wǎng)，而低功耗藍(lán)牙則用于調(diào)試)。

連同用于Matter標(biāo)準(zhǔn)的其他協(xié)議，Wi-Fi能夠支持互聯(lián)網(wǎng)協(xié)議 (IP)。IP本質(zhì)上是用于在互聯(lián)網(wǎng)上快速傳送數(shù)據(jù)的網(wǎng)絡(luò)層通信標(biāo)準(zhǔn)，這方面的優(yōu)勢(shì)是很明顯的——每個(gè)互聯(lián)網(wǎng)支持設(shè)備都具有自己的IP地址，通過協(xié)議的互操作性，每個(gè)智能家居產(chǎn)品均可以非常便捷地連接到云端。有了這樣的靈活性，智能家居應(yīng)用可以變得非常強(qiáng)大和靈活。

對(duì)于智能家居開發(fā) 一刀切的做法不合適

消費(fèi)者對(duì)于家中的Wi-Fi通信已經(jīng)非常熟悉了，它推動(dòng)了家庭娛樂網(wǎng)絡(luò)。通過使用Wi-Fi，人們無(wú)論坐在家里的哪個(gè)位置，都能夠在平板電腦上觀賞電影。在新冠疫情大流行期間，Wi-Fi為許多居家辦公的視頻會(huì)議提供助力，其無(wú)縫連接的特性已擴(kuò)展到電視機(jī)、洗衣機(jī)和冰箱等家用電器。毫無(wú)疑問，Wi-Fi是地球上最常見的無(wú)線連接技術(shù)。

不過，所有的無(wú)線技術(shù)都有權(quán)衡取舍的問題。由于Wi-Fi主要是為了提供高吞吐量而設(shè)計(jì)的，它往往很耗電。Wi-Fi接入點(diǎn)是插入主電源的，傳輸流媒體內(nèi)容也可以利用電池容量龐大的便攜式電腦，這些類型的應(yīng)用沒有問題。但是Wi-Fi的能源消耗始終較高，在一定程度上確實(shí)也限制了它應(yīng)用范圍，例如，它不是最適用于由電池供電的電燈開關(guān)的技術(shù)。電燈開關(guān)僅需要發(fā)送少量的數(shù)據(jù)來開關(guān)燈泡，使用小型電池便可以持續(xù)數(shù)月時(shí)間。對(duì)于這種應(yīng)用和類似的應(yīng)用，相比Wi-Fi技術(shù)，低功耗藍(lán)牙、Thread或Zigbee 這樣的低功耗無(wú)線連接技術(shù)是更好的選擇。

Wi-Fi支持更多的家居設(shè)備

Wi-Fi 6加入了省電技術(shù)，可讓設(shè)計(jì)人員以犧牲一些吞吐量來?yè)Q取更長(zhǎng)的電池使用壽命，從而改善使用效果。而且，通過使用名稱為OFDMA的多址接入調(diào)制技術(shù)，每個(gè)Wi-Fi 6 20 MHz通道可以分成數(shù)百個(gè)子通道，能夠同時(shí)支持家庭中的更多設(shè)備。(先前使用Wi-Fi來支持多個(gè)網(wǎng)絡(luò)設(shè)備會(huì)產(chǎn)生擁堵現(xiàn)象，進(jìn)而降低吞吐量) 。雖然這些改進(jìn)仍然無(wú)法使得Wi-Fi適用于無(wú)線電燈開關(guān)等應(yīng)用，但它們確實(shí)使得Wi-Fi成為了許多智能家居設(shè)備的良好選擇，如安全攝像機(jī)、智能恒溫器和智能揚(yáng)聲器。

這些新的Wi-Fi技術(shù)將推動(dòng)智能家居領(lǐng)域的蓬勃發(fā)展。根據(jù)Vantage Market Research數(shù)據(jù)，在2028年前，智能家居市場(chǎng)價(jià)值將從2021年的750億美元擴(kuò)大5.5倍以上，這意味著每年有超過4200億美元銷售額。作為這項(xiàng)總額的一部分，在2021年至2025年期間，基于Wi-Fi的智能家居設(shè)備出貨量的復(fù)合年增長(zhǎng)率將會(huì)達(dá)到21% [1]。

提升智能家居的易用性

Matter獲得亞馬遜、蘋果、谷歌、Nordic、三星和其他數(shù)百家企業(yè)的支持，這為先前零散分割的智能家居領(lǐng)域帶來了良好的協(xié)調(diào)。這將會(huì)推動(dòng)銷售增長(zhǎng)，因?yàn)橄M(fèi)者能夠從任何主流供應(yīng)商處購(gòu)買智能家居設(shè)備，輕松地讓它與其喜歡的智能家居生態(tài)系統(tǒng)一起工作。這非常適合那些渴望向消費(fèi)者提供智能家居增值服務(wù)的主要供應(yīng)商，以增加設(shè)備銷售營(yíng)收。

業(yè)界為Matter選擇的無(wú)線技術(shù) (和以太網(wǎng)) 是經(jīng)過仔細(xì)考慮的。Wi-Fi已經(jīng)在全球數(shù)以億計(jì)的家庭中普遍使用，而Wi-Fi 6使其更加適合智能家居應(yīng)用。Thread則是低功耗的無(wú)線連接標(biāo)準(zhǔn)，無(wú)需網(wǎng)關(guān)就能與大型IP網(wǎng)絡(luò)無(wú)縫集成。而低功耗藍(lán)牙可與智能手機(jī)互操作，成為了調(diào)試和配置新穎智能家居產(chǎn)品的理想接口。

除了為智能家居產(chǎn)品提供高吞吐量選擇的好處之外，Wi-Fi還支撐著Matter的IP互操作性。Matter應(yīng)用層簡(jiǎn)化了Thread設(shè)備連接家庭Wi-Fi網(wǎng)絡(luò)，再?gòu)哪抢镞B接到云端的通信操作。而使用Wi-Fi進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)腗atter設(shè)備不需要內(nèi)置網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)支持，因?yàn)閃i-Fi 6具有良好的通信范圍，可讓Matter設(shè)備總是能夠進(jìn)行連接。這些非網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)Matter設(shè)備可以做到更小的體積，并降低功耗。

開始使用智能家居Wi-Fi

Nordic公司推出nRF7002 Wi-Fi 6協(xié)同IC及其相關(guān)開發(fā)套件 (DK) ，可讓開發(fā)人員更加便捷地利用在智能家居領(lǐng)域中日益重要的Wi-Fi連接。這款I(lǐng)C是具有低功耗特性的Wi-Fi 6設(shè)備，提供無(wú)縫的雙頻段 (2.4和5GHz) 連接。nRF7002還提供與低功耗藍(lán)牙、Thread和Zigbee無(wú)線電的良好共存性，并支持Wi-Fi 6的關(guān)鍵省電功能，即目標(biāo)喚醒時(shí)間 (TWT) 功能。這款DK可讓開發(fā)人員輕松啟動(dòng)基于nRF7002的物聯(lián)網(wǎng)項(xiàng)目，它還帶有支持Thread和低功耗藍(lán)牙的nRF5340多協(xié)議SoC，因而適合使用所有的Matter無(wú)線技術(shù)進(jìn)行產(chǎn)品開發(fā)。

今天，智能家居在精通技術(shù)產(chǎn)品的先行者中非常受歡迎，但未能在主流市場(chǎng)大行其道。不過，Matter預(yù)示著互聯(lián)家居產(chǎn)品的曙光降臨，而Wi-Fi將是實(shí)現(xiàn)成功的重要基礎(chǔ)，看來智能家居終于能夠盡展所長(zhǎng)了。

[1] "智能家居市場(chǎng)規(guī)模將于2028年達(dá)到4239.5億美元"，Vantage Market Research資料，https://aws.amazon.com/marketplace/pp/prodview-sq6upwbi35x2m#offers

作者：Nordic 半導(dǎo)體公司產(chǎn)品營(yíng)銷工程師Finn Boetius