這篇文章詳細(xì)描述了我在試圖讓自己的住所變得更智能時(shí)所面臨的問(wèn)題。雖說(shuō)目前有很多的無(wú)線(xiàn)技術(shù)，但想要完成這項(xiàng)艱巨的任務(wù)，還有很多東西需要學(xué)習(xí)。

智慧家庭的現(xiàn)實(shí)狀態(tài)

能想象創(chuàng)建一個(gè)可以支持170多個(gè)WiFi連接設(shè)備和40個(gè)藍(lán)牙設(shè)備的網(wǎng)絡(luò)嗎?事實(shí)上，有幾個(gè)接入點(diǎn)(AP)已經(jīng)足夠了。但是，添加的連接設(shè)備越多，就越會(huì)發(fā)現(xiàn)WiFi覆蓋的不足、帶寬限制以及從室內(nèi)到室外設(shè)備(如攝像頭和燈光)的信號(hào)傳輸方面的問(wèn)題。

為了提高WiFi的速度，我和家人的手機(jī)及平板電腦上常常禁用2.4GHz，堅(jiān)持使用5 GHz。雖然這對(duì)該種用例很有效，但并不是所有的智能家居設(shè)備都支持5 GHz，很多設(shè)備都會(huì)支持2.4GHz。另外，因?yàn)槊總€(gè)無(wú)線(xiàn)電只支持一定數(shù)量的設(shè)備，如果同時(shí)使用2.4GHz和5 GHz，那么實(shí)際上可以多連接近兩倍的設(shè)備。

我發(fā)現(xiàn)，在較低的帶寬水平上有更多的WiFi接入點(diǎn)，這比在所有地方都只有少量的WiFi可用要好。每個(gè)接入點(diǎn)只有一定量的帶寬可用，連接的設(shè)備越多，用于手機(jī)和筆記本電腦等日常驅(qū)動(dòng)程序的可用帶寬就越少。

我的WiFi解決方案

這就是為什么我在家里安裝9個(gè)UniFi APs的原因。這些WiFi設(shè)備被設(shè)計(jì)用于比家庭網(wǎng)絡(luò)大得多的企業(yè)網(wǎng)絡(luò)。個(gè)人以為家庭網(wǎng)絡(luò)和企業(yè)網(wǎng)絡(luò)的目標(biāo)受眾唯一區(qū)別是，我是在一個(gè)相對(duì)較小的空間(我的房子)覆蓋了很多設(shè)備，受到來(lái)自鄰近APs、藍(lán)牙設(shè)備和其他2.4GHz設(shè)備(如無(wú)線(xiàn)鼠標(biāo)和微波)的大量干擾。

雖然有一個(gè)控制器，可使網(wǎng)絡(luò)更容易設(shè)置，但你真的需要成為一個(gè)網(wǎng)絡(luò)專(zhuān)家來(lái)妥帖地設(shè)置這么多APs。這是我從未料到的，以前，我會(huì)設(shè)置幾個(gè)AP，讓他們發(fā)出信號(hào);現(xiàn)在，我必須小心地配置它們，直到設(shè)置一個(gè)最小的RSSI(接收的信號(hào)強(qiáng)度)為止，其他設(shè)備不會(huì)減慢其他設(shè)備的WiFi速度，找到合適的位置將它們都放置在25米之外的地方，并用以太網(wǎng)將房子連接起來(lái)。

值得慶幸的是，UniFi確實(shí)支持mesh系統(tǒng)，但是它將5GHz無(wú)線(xiàn)電的帶寬減半，這并不理想。根據(jù)在我家附近的多個(gè)家庭進(jìn)行試驗(yàn)的結(jié)果，在這個(gè)地區(qū)用以太網(wǎng)連接一個(gè)房子是非常容易的。

想將以太網(wǎng)挪上樓嗎?要么從房子外面走線(xiàn)路，要么從車(chē)庫(kù)走。通常，房子的地下室與車(chē)庫(kù)的墻壁相連。在那兒挖一個(gè)洞，把電線(xiàn)直接拉到天花板上，再挖一個(gè)洞，這時(shí)，你可以把它直接牽引到閣樓的一個(gè)角落里。

一旦進(jìn)入閣樓，就可以把以太網(wǎng)電纜安置在任何地方，而不用擔(dān)心它的外觀(guān)。事實(shí)上，你甚至可以設(shè)置一個(gè)交換機(jī)，這樣就可以只運(yùn)行一條以太網(wǎng)線(xiàn)路。把它安裝到所有沒(méi)有絕緣的墻上，就完事兒了。我甚至在閣樓上安裝了一個(gè)接入點(diǎn)，因?yàn)橐痪鞢at5e和Cat6非常便宜，包括工具和電纜頭在內(nèi)，整個(gè)套件僅需100美元。

當(dāng)開(kāi)始處理諸如補(bǔ)丁面板和大型家庭交換機(jī)等真正的網(wǎng)絡(luò)必需品時(shí)，成本就會(huì)高得多。千兆PoE交換機(jī)并不便宜，鑒于我家需聯(lián)網(wǎng)設(shè)備的數(shù)量，需要一個(gè)24端口的網(wǎng)絡(luò)。當(dāng)然，我本可以換一個(gè)更便宜的網(wǎng)關(guān)，但這會(huì)把機(jī)架弄亂，且需要更多的交流插座。

現(xiàn)有的網(wǎng)關(guān)會(huì)發(fā)出很大的噪音。由于我的地下室相對(duì)比較安靜，所以需要為服務(wù)器室安裝隔音設(shè)備，我需要找到一個(gè)地方來(lái)放置它。這9個(gè)企業(yè)級(jí)APs并不便宜，花費(fèi)一大筆錢(qián)只是為了實(shí)現(xiàn)大范圍的WiFi覆蓋。為了大幅度降低成本，可能只需要幾個(gè)AP就可以應(yīng)付，但是總體帶寬將受到影響。

更糟糕的是，我覺(jué)得自己在盲目地運(yùn)行整個(gè)網(wǎng)絡(luò)。我不是WiFi專(zhuān)家，所以我甚至不知道自己的設(shè)置是否合理。目前所知道的就是我如何建設(shè)一個(gè)智慧家庭：很多想法、嘗試和失敗。大多數(shù)企業(yè)都會(huì)引入一組承包商團(tuán)隊(duì)，或者有自己的IT部門(mén)來(lái)管理這樣的網(wǎng)絡(luò)。沒(méi)有人期望一個(gè)家庭有170多個(gè)WiFi設(shè)備，所以沒(méi)有關(guān)于如何運(yùn)行它的資料。希望這篇文章是有幫助的!

Mesh WiFi

雖然我可以用SOHO路由器來(lái)做這件事，這樣就沒(méi)有辦法管理這個(gè)網(wǎng)絡(luò)，也沒(méi)有辦法可靠地連接這么多設(shè)備。這個(gè)方案是不可行的，我想把空閑時(shí)間花在管理家庭WiFi上。

聽(tīng)說(shuō)Eero公司做了一個(gè)系統(tǒng)，使得在家里延伸WiFi覆蓋范圍變得很容易，但其價(jià)格和企業(yè)級(jí)設(shè)備一樣，甚至更高。我不知道這一系統(tǒng)的局限性，但這些系統(tǒng)并不是為Mesh網(wǎng)絡(luò)而設(shè)計(jì)的。在我看來(lái)，當(dāng)連接設(shè)備數(shù)量激增時(shí)，消費(fèi)者可能會(huì)傾向于mesh WiFi。

Mesh WiFi網(wǎng)絡(luò)也有很多注意事項(xiàng)。無(wú)線(xiàn)連接的接入點(diǎn)到基站所需的跳數(shù)越多，帶寬、延遲和連接速度就會(huì)越差。通常情況下，Mesh WiFi會(huì)將帶寬降低到每一跳的一半，但是這些Mesh產(chǎn)品有專(zhuān)門(mén)的WiFi無(wú)線(xiàn)電臺(tái)，專(zhuān)門(mén)用于與基站通信。不過(guò)，跳的次數(shù)越多，他們之間的連接性就越差。

這些系統(tǒng)實(shí)際上是圍繞著三個(gè)系統(tǒng)的概念而設(shè)計(jì)的，兩個(gè)無(wú)線(xiàn)連接和一個(gè)基站。當(dāng)然，你可以擁有更多，但這并不是他們的賣(mài)點(diǎn)。它們不應(yīng)該延伸到基站前有多個(gè)跳的地方，它們不會(huì)像UniFi那樣在每個(gè)接入點(diǎn)支持那么多設(shè)備，因?yàn)樗鼈兊闹匦氖窃谙M(fèi)市場(chǎng)上。

他們的目標(biāo)是確保你可以在一所房子里獲得良好的WiFi覆蓋，而不必連接以太網(wǎng)。對(duì)于那些租住房，或者你不知道如何把東西連接起來(lái)的地方來(lái)說(shuō)，這是很好的選擇，但在支持一個(gè)更大的智能家庭時(shí)，它們將是有限的。

非Mesh WiFi

許多智能家居設(shè)備都在Mesh系統(tǒng)上工作，比如Zigbee或Z-Wave，但我擁有的設(shè)備都沒(méi)有使用這個(gè)網(wǎng)絡(luò)。如果我有飛利浦(Philips)的集線(xiàn)器或宜家(IKEA)的燈泡，我肯定會(huì)建設(shè)一個(gè)相當(dāng)大的Zigbee系統(tǒng)，這是一個(gè)完全不同的WiFi系統(tǒng)。事實(shí)上，Zigbee運(yùn)行在2.4GHz上。這意味著它將直接與WiFi和藍(lán)牙設(shè)備競(jìng)爭(zhēng)。如果你沒(méi)有很多藍(lán)牙設(shè)備，并且可以將整個(gè)WiFi網(wǎng)絡(luò)連接在5GHz上，那么Zigbee可能是個(gè)不錯(cuò)的選擇。

要使用非Mesh WiFi網(wǎng)絡(luò)，需要一個(gè)集線(xiàn)器作為從Mesh網(wǎng)絡(luò)到以太網(wǎng)的橋梁。如果你使用WiFi，你的WiFi接入點(diǎn)可以說(shuō)是橋梁或“樞紐”。雖然不能對(duì)設(shè)備進(jìn)行網(wǎng)狀劃分，但是可以對(duì)APs進(jìn)行網(wǎng)狀劃分，并使用以太網(wǎng)將它們連接在一起。

非WiFi網(wǎng)狀網(wǎng)兼具優(yōu)缺點(diǎn)。但它們起作用了，分配和取消分配設(shè)備并不有趣，因?yàn)榧€(xiàn)器和設(shè)備都需要至少直接通信一次。

問(wèn)題就在這里：如果你必須換掉一個(gè)集線(xiàn)器，會(huì)發(fā)生什么?有時(shí)候集線(xiàn)器壞了，或者你不得不做一個(gè)因素重置，有時(shí)公司會(huì)發(fā)布具有更好的安全性和更新的協(xié)議的新產(chǎn)品;主要的集線(xiàn)器制造商都已經(jīng)發(fā)布了第二代和第三代集線(xiàn)器，這些情況都是可能發(fā)生的。作為其中之一的原因，我們可能不止一次，將不得不更換一個(gè)智能集線(xiàn)器。

有了WiFi，就可以交換接入點(diǎn)。有了Zigbee、Z-Wave、藍(lán)牙，你的設(shè)備就可以綁定到這個(gè)集線(xiàn)器上。如果換掉集線(xiàn)器，則必須將所有設(shè)備重新添加到新集線(xiàn)器上。在瀏覽論壇時(shí)，我看到很多用戶(hù)的智能集線(xiàn)器上有50多臺(tái)設(shè)備，有些甚至有100臺(tái)。如果這臺(tái)設(shè)備壞了，就需要找到一種方法來(lái)讓每個(gè)設(shè)備位于集線(xiàn)器的范圍內(nèi)。我能想到的唯一辦法就是弄一條長(zhǎng)長(zhǎng)的電源線(xiàn)，重新安裝所有的設(shè)備，這是一項(xiàng)耗時(shí)耗力的大工程!

我有113個(gè)LIFX燈泡。如果我把它們換成飛利浦的，那我必須更換集線(xiàn)器或添加新的WiFi接入點(diǎn)，以實(shí)現(xiàn)更好的覆蓋，而且我必須清楚哪個(gè)接入點(diǎn)連接哪盞燈。(隨著時(shí)間的推移，科技的進(jìn)步，我的這篇文章論述可能會(huì)有誤差。)

這些集線(xiàn)器不相互通信，所以不是添加兩個(gè)集線(xiàn)器，而是進(jìn)行故障轉(zhuǎn)移。每個(gè)集線(xiàn)器都是一套設(shè)備，獨(dú)立于另一組。

當(dāng)所有設(shè)備都是公用的時(shí)，Mesh網(wǎng)絡(luò)聽(tīng)起來(lái)是個(gè)不錯(cuò)的選擇。一旦你有了兩個(gè)Mesh 網(wǎng)絡(luò)，就很難弄清楚哪個(gè)設(shè)備連接在哪個(gè)集線(xiàn)器上。相信你的家人也想知道：如果應(yīng)用程序支持多個(gè)集線(xiàn)器，他們?cè)诖蜷_(kāi)應(yīng)用程序時(shí)應(yīng)如何選擇合適的集線(xiàn)器。這就是Mesh網(wǎng)絡(luò)崩潰的地方，因?yàn)閃iFi已經(jīng)被設(shè)計(jì)用來(lái)通過(guò)以太網(wǎng)來(lái)處理這個(gè)問(wèn)題，而藍(lán)牙因?yàn)橥ㄐ啪嚯x較短還不足以解決這個(gè)問(wèn)題。

我不打算深入討論Mesh網(wǎng)絡(luò)安全問(wèn)題，但是舊版本有一些主要的安全缺陷，需要物理硬件升級(jí)才能修復(fù)，這意味著需要購(gòu)買(mǎi)新設(shè)備。值得慶幸的是，較新的版本將有補(bǔ)丁，并可以進(jìn)行無(wú)線(xiàn)更新，但現(xiàn)在你必須知道哪些設(shè)備是安全的，哪些不是。雖然這些協(xié)議是即插即用的，就像交流插座一樣，但你仍須成為智慧家庭的“精明”購(gòu)物者。

Mesh網(wǎng)絡(luò)的特點(diǎn)是，它們需要許多設(shè)備才能正常工作，而每個(gè)集線(xiàn)器只能支持固定數(shù)量的設(shè)備，但是在嘗試添加新的設(shè)備時(shí)，就會(huì)出現(xiàn)問(wèn)題。許多人在添加與Z-Wave和Zigbee設(shè)備時(shí)存在問(wèn)題。因?yàn)樗鼈儾皇荳iFi，所以調(diào)試起來(lái)也比較困難。

飛利浦Hue Bridge的每個(gè)集線(xiàn)器最多只能安裝60臺(tái)設(shè)備。根據(jù)我的設(shè)備需求，我需要三個(gè)。由于集線(xiàn)器是相互獨(dú)立的，所以你的燈連接到哪個(gè)集線(xiàn)器實(shí)際上是很重要的，就像藍(lán)牙一樣，它們是綁定在一個(gè)集線(xiàn)器上的。至少有了WiFi，你的設(shè)備可以漫游。如果我必須替換一個(gè)AP，將它升級(jí)到一個(gè)新的模型，甚至更新它的固件，我可以交換它，而不必重新驗(yàn)證一堆設(shè)備。我還可以擁有來(lái)自不同廠(chǎng)商的多個(gè)AP，而不必在不同的應(yīng)用程序上配置設(shè)備。

與WiFi相比，Zigbee和Z-Wave還有一個(gè)很大的優(yōu)勢(shì)，那就是軟件。WiFi設(shè)備需要軟件才能工作，而且沒(méi)有標(biāo)準(zhǔn)。雖然人們已經(jīng)編寫(xiě)了自己的SDK，而我所購(gòu)買(mǎi)的所有公司都有開(kāi)放的SDK，但是可能會(huì)遇到這樣的情況:由于制造商破產(chǎn)，設(shè)備可能無(wú)法正常工作。

ZigBee和Z-Wave設(shè)備并不關(guān)心設(shè)備本身的制造商，只關(guān)心集線(xiàn)器。如果飛利浦倒閉了，可以把所有的設(shè)備都轉(zhuǎn)移到另一個(gè)集線(xiàn)器上，它們還會(huì)繼續(xù)運(yùn)作。

WiFi智能家居設(shè)備的一個(gè)主要缺點(diǎn)是它們完全依賴(lài)制造商的系統(tǒng)。這就是為什么需要對(duì)我們的WiFi設(shè)備非常挑剔，因?yàn)槟阏谕顿Y于一家特定的制造商，而使用Zigbee和Z-Wave，你幾乎可以使用任何設(shè)備，只要該協(xié)議得到制造商的支持，它就能工作。

WIFI

我特別選擇了可以連接WiFi的智能家居設(shè)備，而不是Zigbee和Z-Wave，因?yàn)槲乙呀?jīng)有了企業(yè)級(jí)的WiFi接入點(diǎn)，并且這樣做成本更低。

這與我上面所解釋的網(wǎng)格劃分問(wèn)題無(wú)關(guān)，因?yàn)檫@不是一個(gè)在建設(shè)智能家庭方面有著高預(yù)算的群體會(huì)遇到的問(wèn)題，好比我(絲毫不臉紅，hah)。在那個(gè)時(shí)候，我不知道是否做出了正確的選擇，但在經(jīng)歷了這么多問(wèn)題之后，我不相信一個(gè)Mesh 集線(xiàn)器可以滿(mǎn)足不斷增長(zhǎng)的智能家居設(shè)備。我希望集線(xiàn)器和設(shè)備盡可能地相獨(dú)立。

有大量智能家居和物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備可以使用WiFi，比如移動(dòng)電腦、手機(jī)、平板電腦和SoC，還有Raspberry PI和ESP 8266，更不用說(shuō)Nest的整個(gè)陣容、智能助理(Alexa和Google Home)、智能電視等等。無(wú)論用戶(hù)是否愿意，WiFi都將投入使用。

APs

關(guān)于A(yíng)P，存在著距離的線(xiàn)路保障問(wèn)題，比如物理上將AP放置在其他設(shè)備上，以及如何為AP供電。幸好UniFi APs都可以以太網(wǎng)為電源(PoE)，所以只需要連接一條電纜。雖然這看起來(lái)沒(méi)什么大不了的，但我的閣樓就沒(méi)有電。不用交流電，只考慮低壓以太網(wǎng)，這要容易實(shí)現(xiàn)得多。

據(jù)我了解，那些網(wǎng)狀系統(tǒng)，占用了我的墻壁插座。在停電的情況下，我仍然需要WiFi訪(fǎng)問(wèn)，鑒于互聯(lián)網(wǎng)沒(méi)有宕機(jī)，這時(shí)互聯(lián)網(wǎng)是我向電力公司報(bào)告停電的唯一方式。使用PoE會(huì)更容易，因?yàn)榭梢詫⑵湓O(shè)置在一個(gè)位置，并使用備用電池來(lái)保護(hù)網(wǎng)絡(luò)，而不會(huì)出現(xiàn)故障，這樣就仍然可以執(zhí)行某些操作。

藍(lán)牙

大多數(shù)人不考慮到使用藍(lán)牙進(jìn)行通信的智能家居設(shè)備。通常，我們必須打開(kāi)手機(jī)藍(lán)牙進(jìn)行連接才能使藍(lán)牙設(shè)備正常工作，但其中一些設(shè)備帶有自己的橋接系統(tǒng)，如羅技POP橋和Flic 集線(xiàn)器。

Flic按鈕可以用于任何藍(lán)牙計(jì)算機(jī)，只要能夠運(yùn)行它們的SDK。我使用的就是這種方法，我的Flic按鈕，通過(guò)連接到Raspberry Pis周?chē)姆孔舆\(yùn)行自定義控制器軟件。

藍(lán)牙可能比Zigbee和Z-Wave等其它的協(xié)議更好，因?yàn)樗匀槐淮蠖鄶?shù)設(shè)備支持，并且有大量可用的基礎(chǔ)知識(shí)。盡管如此，這仍然是一項(xiàng)非常小眾的技術(shù)，我建議，只在這是唯一的選擇時(shí)才推薦它，因?yàn)樵摷夹g(shù)需要用戶(hù)在手機(jī)上綁定特定軟件來(lái)配置任何東西。

藍(lán)牙的通信距離較短，因此沒(méi)有足夠的距離和集線(xiàn)器一起工作。我有4個(gè)樹(shù)莓Pis，首先，因?yàn)槊總€(gè)Pi最多只支持10個(gè)活動(dòng)設(shè)備，所以會(huì)有一些活動(dòng)設(shè)備延遲超過(guò)10S。其次，范圍太窄，你需要良好的覆蓋。最后，藍(lán)牙將直接與你的2.4GHz WiFi設(shè)備和其他2.4GHz設(shè)備競(jìng)爭(zhēng)，如電腦鼠標(biāo)和鍵盤(pán)，游戲控制器等。

結(jié)語(yǔ)

這些制造商是否使用自己的設(shè)備?我敢肯定，當(dāng)他們有數(shù)百臺(tái)設(shè)備連接時(shí)，他們會(huì)切換到Zigbee和Z-Wave集線(xiàn)器。我也相信，當(dāng)一家大型制造商倒閉，數(shù)千美元的WiFi產(chǎn)品付諸東流時(shí)，每個(gè)人都會(huì)選擇Zigbee和Z-Wave集線(xiàn)器。就個(gè)人而言，會(huì)考慮一個(gè)應(yīng)急計(jì)劃，因?yàn)槲也辉敢鉃檫@個(gè)項(xiàng)目進(jìn)行二次投資。

我敢肯定，一些制造商知道，要真正擁有一個(gè)智慧家庭，需要一個(gè)企業(yè)級(jí)的網(wǎng)絡(luò)，但他們從不談?wù)撨@一點(diǎn)。他們甚至不承認(rèn)自己可以在網(wǎng)絡(luò)上運(yùn)行35臺(tái)以上的設(shè)備，因?yàn)樵O(shè)置起來(lái)并不容易。我欣賞他們沒(méi)有以錯(cuò)誤的方式誤導(dǎo)消費(fèi)者，但我想說(shuō)的是，這是可能的。因?yàn)槲矣写罅康腤iFi智能家居設(shè)備，且我的網(wǎng)絡(luò)可以處理它們。