3.1　家庭网络

3.1.1　家庭网络概述

3.1.1.1　家庭网络概念

在智能家居系统中，家庭网络成为提供家居服务的基础支撑平台，为智能家居的构建、运行和应用提供了统一的支撑环境。智能家居就是以家庭为中心，建立一个实时、高效的控制系统。家庭网络是指融合了家庭通信网络、家庭控制网络和多媒体信息网络的家庭信息化平台。在家庭范围内实现信息设备、控制设备、通信设备、娱乐设备、家用电器、自动化设备、照明设施、安保设备等互联互通的网络平台，在家庭范围内实现资源共享。在智能家居系统中，家庭网络为每个控制节点提供安全、可靠的通道，在家居系统的实时控制下，通过软件及硬件相应的执行机制，对连接到智能家居网络上的各种设备进行监测和控制。

智能家居需要网络的支持来与外界沟通，实现与外界智能家居设备的信息交互，满足用户远程监控家居设备的需求，对家用电器实现远程控制和状态查询，满足人们对安全、舒适、便利生活的需求。家庭网络从产品上涉及通信网络终端制造商、芯片制造商及相关的软件提供商和家电制造商等，其发展与家庭网络的联系必不可少，对家庭网络的发展也起着重要作用，家庭网络的发展离不开技术支持及家电行业的贡献，通过对技术的革新和家电行业的应用可以更快促进家庭网络的进步和发展。

基于物联网有线通信和无线通信相结合的控制模式，为智能家居系统提供了一种有效的解决方案，也是未来智能家居家庭网络的发展趋势，为人们实现家居方便、生活舒适、随意接入网络的家庭生活提供通信服务。

3.1.1.2　家庭网络类型

家庭网络是智能家居系统的重要组成部分，通过家庭网络的构建，使家庭内部各功能子系统的终端/设备能够互联，实现智能家居的各种功能与服务。因此，在家庭范围内建立一个低成本、高效率的家庭网络是智能家居控制系统的关键。智能家居系统先是通过家庭网络实现家庭内各种终端的信息采集、设备联动、远程控制等功能，然后通过家庭网络将数据传输到互联网。

智能家居设备是通过通信网络连接从而达到共享和交换信息的目的，因此通信网络在整个智能家居生态系统中起着举足轻重的作用。智能家居网络有两个主要元素：通信协议和物理连接。通信协议基于通信介质可以分为三大类：有线、无线和混合介质。有线介质通过使用电话线、双绞线、光纤等进行通信；无线协议通过使用RF和ISM频段进行通信；混合协议通过使用有线和无线介质进行通信。从数据容量、速度、距离、成本和安装要求来讲，不同的物理连接具有不同的优点和限制。不同的物理连接类型适合不同应用或预定类型的服务，大量的通信协议依赖于它们相关联的物理介质，不同的网络和协议由不同的制造商或供应商来开发和支持。智能家居系统中常用的通信协议有很多，需要根据实际需求进行选择。

目前，构建家庭网络的通信技术主要包括有线网络技术及无线网络技术。智能家居系统的家庭网络采用的技术方案大体可以分为三类：一是采用有线组网技术：CAN（Controller Area Network）总线、LonWorks、X.10、PLC、RS232/485等技术；二是使用无线组网技术：WLAN、Wi-Fi、ZigBee、GPRS、蓝牙、DNLA、NFC、Z-Wave、NB-IoT、eMTC、LoRa、Sigfox等；三是采用有线与无线相结合的混合组网技术。混合组网模式是智能家居未来组网应用的发展趋势。

有线组网技术方案的优点是，可靠性高、抗干扰性能好、吞吐量大、适合远距离通信，适合别墅、商品房、大型工厂等高端市场。但是，采用有线网络方案的智能家居，布线烦琐，造价昂贵，有线传输方式增加和删减设备都要重新布线，不利于家居的美观，并且系统可扩展性差，系统安装和维护成本高，移动性差。

无线通信技术在智能家居系统中，能够实现系统的灵活组网与无线远程控制。无线组网技术方案可扩展性好、安装维护成本低，但其可靠性、抗干扰性、吞吐量、安全性不如有线技术方案。

有线组网与无线组网相结合的技术方案是目前普遍采用的方案，也是未来的发展趋势。从产业生态角度来看，有线与无线组网适合不同的市场领域，有线组网与无线组网相结合的生态环境是大势所趋。有线组网可靠性好，成本较高，适合高端市场。无线组网可扩展性好、成本低，其在大众消费市场的商用成为市场的竞争焦点。从投资商的角度来看，大众消费市场的火热成为智能家居行业快速成长的驱动因素，因此智能家居行业最大的热点和投资机会是无线组网技术在大众消费领域的应用。

1. 有线网络

有线网络在之前的智能家居领域应用较为广泛，有线网络与无线网络相比具有更加安全可靠且能够支撑大量数据存储等特点。在现实的家庭应用中，以太网的使用较为普遍，其优点是比无线网络更加快速，并且价格较为低廉，但以太网的线缆成本是累加的，网络中计算机的使用数量越多费用就越高。同时，以太网的使用范围受到一定限制，如果不是在房屋建造的初期就预先安装以太网线缆，使用过程中在线缆没有覆盖的区域，有线网络设备由于无法接入以太网线缆而无法使用。有线方案以电力线、电话线、双绞线为主，有线方案控制精确，但需要复杂布线，不易扩展，改造成本较高，因此，多数在建造之初就要设计线路、耗费较多、维护麻烦，不宜推广。

（1）总线技术。

总线技术是指通过家庭总线把家庭内的各电子、电气设备紧密结合到一起，构成一个家庭网络。目前市场上主要的总线技术有Profibus、Lonworks、RS485和CAN总线等，以及专门针对智能型建筑的总线，如美国的CEBus和BACnet、欧洲的EIB、日本的HBS总线等。

（2）电力线载波技术。

电力线载波通信是利用现有电力线，通过载波方式进行信号传输的技术，是电力系统特有的通信方式。电力线载波通信最大的优势是不需要重新布线，借助现有的电力线就能进行数据的传递，从而节约了成本，实现了智能设备之间的通信与控制，在家庭网络的组网技术中有其特殊的优势。

2. 无线网络

为弥补有线网络的不足，在技术方面进行革新，形成了无线网络技术。无线网络是在有线网络的基础上发展起来的，相较于有线网络无线网络更加便捷。通过无线路由器或信号增强器就可以将网络的信号进行覆盖。无线路由器的信号可以在家庭内进行全方位的传播，但因为墙壁的阻挡问题可能造成无线信号减弱或中断，但可以利用信号增强设备或中继器进行辅助来增加信号的强度。另外，由于无线网络是区域全方位覆盖，在使用中不仅可以满足自身使用，也有可能被其他使用者盗用。因此，在无线网络配置中最常用的方式是加密，通过密码验证和加密传输对无线网络的使用进行保护。

现在网络技术已经比较成熟，而传感网络因为无线网络的日益成熟也为物联网提供了选择。目前发展较成熟的无线通信技术主要有射频标签（RFID）、无线局域网（WLAN）、蓝牙（Bluetooth）技术、无线保真（Wi-Fi）、超宽带（UWB）、红外线数据通信（IrDA）、ZigBee（紫蜂）、NB-IoT、eMTC、LoRa等。物联网通过通信技术将人与物、物与物进行连接。在智能家居、工业数据采集等局域网通信场景一般采用短距离通信技术，但对于广范围、远距离的连接则需要远距离通信技术。LPWAN（Low Power Wide Area Network，低功耗广域网络）技术正是为满足物联网需求而产生的远距离无线通信技术。LPWAN以低功耗、低成本、大连接、易部署等优势受到了产业链极大的关注与青睐。目前，低功耗广域网络技术标准非常多，通过其所使用的无线电频谱特点可以分为两类：基于授权频谱的技术和基于非授权频谱的技术。基于授权频谱的低功耗广域网络技术是由业内知名的标准化组织3GPP推出的，有窄带物联网（Narrow Band Internet of Things，NB-IoT）、LTE增强机器通信（LTE enhanced Machine Type Communication，LTE-eMTC）和GSM覆盖增强技术（Extended Coverage GSM，EC-GSM）三种。而基于非授权频谱的技术非常多，当前主要活跃于物联网市场中的是芯片公司Semtech推出的LoRa、法国物联网公司推出的Sigfox、美国Ingenu公司推出的RPMA，以及Weightless、Nwave、WAVIoT等数十种开源或私有技术。

无线网络方案具有轻便、成本低、布置简单、操控方便等优点，但无线网络方案要求智能家居系统的设备具有无线接口，对电器设备有一定要求，因此在操控行为和电器类型上受到限制。但随着硬件技术的不断发展，智能插座、红外模块都很快进入了市场，越来越多的电器提供蓝牙、Wi-Fi等通信接口，对无线智能家居系统是一个强大的支持和推进。

3. 融合网络

随着物联网技术的广泛应用以及通信技术的不断发展，在智能家居通信网络技术领域出现了多种解决方案，不同的解决方案都具有相应的优势和不足。因此，多种通信技术并存是不可避免的现实，不同的通信技术在不同场景各有其优势。常用的方式是将近距离和远距离传输的技术相结合，达到高效、远程传输的目的。为了能够很好地服务于智能家居应用，选择合适的通信网络解决方案是关键。本书遵循通信技术相互依存、共同发展的思路，对符合不同智能家居应用场景的通信技术进行简单的描述，为家庭网络环境构建技术的选择提供参考。

3.1.1.3　家庭网络的特点

1. 高速率传输

在新一代的宽带网络中，用户的许多业务都可通过光纤进行传输，通过光纤的铺设，使得网络进入用户的生活，提升了网速，并且将数字电视等技术应用到网络中。可视电话和各项技术的高速融合，成为运营商进行家庭业务传输的主要方式，实现了网络和家庭的全方位融合。

2. 业务联系密切

在“大宽带”的背景下，家庭网络和相关业务之间的联系较为密切，包括无线网络的覆盖、有线网络的接入和移动多频的互动等。如现阶段的手机或平板电脑在家中一般通过无线网连接互联网，实现视频交流和相关的电子通信。家庭中的有线网络可以通过数字电视的线路进行安装和使用，实现宽带的接入，而不仅仅依靠光纤。数字电视可以和手机连接，这样就能够在电视上和手机中同时观看相关的电视节目，使电视的使用更加便捷。

3. 服务种类多元

为了在使用中实现提速并且价位保持不变，大多数的应用商采用的是“业务填充”的方式将传统的互联网技术和数字化的家庭智能网络技术进行结合，不仅可以在计算机和数字电视中进行使用，还可以通过手机等智能设备在空调、热水器等各电器化产品及保全系统中建立全方位、立体化的数字家庭新体验。

4. 实现方式智能化

家庭中无线网络的覆盖，使得用户不再为家庭网络的铺设而浪费精力，也不用再为如何将设备中的各网线进行连接而花费精力，只要通过无线网络就能够使这些情况得到改善。通过无线网络的使用，可以将家庭中的一些智能设备进行连接而不再需要有线网络的连接。家庭网络的智能化使得网络中出现的问题和故障可以远程解决，使得网络的使用更加便捷，为用户带来更好的体验和满足，提供更加优质的服务。

3.1.2　家庭网络技术发展

3.1.2.1　家庭网络技术简介

虽然智能家居的概念从20世纪80年代起就被提出，并引起了广泛的关注。但在21世纪初以前，尽管智能家居的概念通过科幻题材的影视作品已深入人心，但几乎没有实际面世的产品和方案。这种状况的出现与当时计算机处理能力有限，没有适应家庭场景的网络技术，使得产品的自动化程度不高，设备部署不灵活，从而导致智能家居解决方案实用性不强等因素有关。

家庭网络随着时间的推移不断发展进步，速度不断加快，包括千兆以太网、IEEE 802.11n和同轴电缆、电力线等技术相继出现。在2008年，10/100M以太网是家庭网络的主要技术，随着技术的不断进步，基于IEEE 802.11标准的无线局域网（Wireless Local Area Networks）不断超越以太网，许多无线网络用户将网络进行升级，转向技术更加强大的IEEE 802.11g，使得网速不断提升。但是当时的无线网络并没有普及，也没有相关的技术将有线网络转化成无线网络，因此相关的技术设备不能够广泛使用。传统网络是由骨干网、接入网组成，家庭用户只是被当作单一的网络终端（Network Terminal，NT）来对待。在新的家庭网络出现后，网络结构演变为有线网络和无线网络两种方式，有线网络具有代表性的系统有HomePNA、USBII、IEEE 1394等，而且在近期其标准化工作正伴随着技术进步和商业运作而日臻完善。无线网络的代表系统有蓝牙、RF、IrDA、ZigBee、Z-Wave等近距离无线通信技术，以及满足物联网对远距离、低功耗连接需求的NB-IoT、eMTC、LoRa、Sigfox等低功耗广域网络（Low Power Wide Area Network，LPWAN）技术。

3.1.2.2　无线网络技术分类

无线通信技术分类有不同的标准，主要包括美国联邦通信委员会（Federal Communications Commission，FCC）分类、KEYSIGHT分类和IEEE分类。

1. 美国联邦通信委员会分类

2015年，美国联邦通信委员会技术咨询委员会的网络安全工作组（Technological Advisory Council，TAC）在一份白皮书中将物联网通信技术分成了以下四类：第一类是移动广域网络（Mobile Wide Area Network，Mobile/WAN），覆盖范围大且支持移动；第二类是广域网（Wide Area Network，WAN），覆盖范围大，但为非移动技术；第三类是局域网（Local Area Network，LAN），覆盖范围相对较小，如住宅、建筑或园区范围内；第四类是个域网（Personal Area Network，PAN），覆盖范围从几厘米到几米。

美国联邦通信委员会无线通信技术分类如图3-1所示。

尽管Sigfox技术与LoRaWAN技术都属于LPWAN领域中的窄带通信技术，也可以支持广域覆盖，但美国联邦通信委员会的TAC却将Sigfox技术划分到LAN分类中，而LoRaWAN技术则被划分到WAN分类中。Weightless SIG在LPWAN领域中主推的技术是Weightless-P，而不是Weightless-N/W，但WAN分类中却只包含了Weightless-N/W技术。同时，目前作为LPWAN领域中的窄带通信技术较为热门的NB-IoT技术也没有被纳入该分类。随着新技术的不断出现，物联网市场的格局也在不断发展变化。

2. KEYSIGHT分类

KEYSIGHT按照10cm、5km、100km通信范围将物联网领域的无线通信技术分成三大类，并对各大类的无线通信技术进行详细划分，三大类是近场通信、局域网通信和广域网通信。KEYSIGHT的无线通信技术分类情况如图3-2所示。KEYSIGHT的无线通信技术分类情况的相关术语见表3-1。

3. 国际电气和电子工程师学会（IEEE）分类

国际电气和电子工程学会定义的关于局域网和城域网的IEEE 802系列标准，也成为一些物联网通信技术的基础。IEEE无线通信技术标准划分如图3-3所示。

对无线通信技术的分类不能一概而论，简单易于接受的分类方式是基于通信距离的角度进行划分，但无线通信技术又是相对存在的，如广域宽带和广域窄带、高速率和低速率，这些都是适应不同的应用需求而存在的。在选择物联网通信技术时，不仅需要考虑距离因素，还需要兼顾频段、功耗、数据速率、安全及网络部署等因素，才能选择实用的通信技术。

3.1.2.3　无线网络技术发展概况

无线网络技术面世之初遵循的标准是IEEE 802.3，与普通的有线以太网没有区别。随后技术人员发现，无线传输相对于有线传输有着独特的技术特点，无线传输的传输速率低且更易受到干扰，且不同厂商的解决方案互不兼容，这些对无线网络技术的应用和普及都造成了影响。

1997年6月，IEEE 802.11标准被推出，其作为一个专门的无线局域网标准，针对物理层、数据链路层和设备兼容性进行了统一规定，在一定程度上解决了兼容性问题，是无线局域网发展的开端。同时，计算机处理能力的提高也让具有人工智能的设备得到普及，设备自动化程度有了很大的提升。无线局域网的某些特性，如工作在2.4GHz或5GHz频段、CSMA/CA（带冲突检测的载波侦听多点接入）等技术规范沿用至今。随着IEEE 802.11协议组的不断完善，IEEE 802.11g，IEEE 802.11n相继推出，每次都大幅提升了无线局域网的传输速率。目前IEEE 802.11ac，理论上已经可以以高达1Gbps的速率传输数据。

无线传感器网络（Wireless Sensor Network）的出现再一次推动了无线网络技术的进步。在无线局域网得到发展的同时，偏向于个人手持设备遵循IEEE 802.15协议组标准的无线接入网络应用也获得了市场认可，并与无线局域网技术一同发展壮大。2000年12月，国际电气和电子工程师学会制定了IEEE 802.15.4标准，目标是创造一个低数据速率的无线个域网（Wireless Personal Area Network，WPAN）标准，用于解决较低数据速率在低成本硬件设施之间的传输。基于IEEE 802.15的无线传感器网络由各类节点组成，通过部署在特定范围内的大量传感器节点以自组网方式构建网络，由管理节点发布监测任务和采集信息。IEEE 802.15.4标准自从推出后就被工业控制领域看好，得到了长足的发展。无线传感器网络技术应用范围很广，在军事、工业控制、安保、精细农业、智能医疗等诸多领域均有使用。

被市场接受并被广泛使用的无线传感器网络应用限制在工业控制自动化、军事和气象预测等有限领域。其网络应用的共同特点是，网络范围较大或极大、网络的架设者均有足够的财力或不需要考虑搭建网络的成本等。而预想中的精细农业、智能医疗、智能家居等应用仅仅出现在高校的仿真实验室或网络公司的展示样板间等地方，分析其原因如下。

（1）组网设备成本较高，不易被普通用户所接受。以智能家居为例，ZigBee是目前较为成熟的WSN解决方案，但智能家居并不需要大量无线模块来分担成本。单独购买几个ZigBee模块仅芯片成本就很高，再加上安装设计和其他配套设备的费用，商业化后上百元的费用却仅仅用于开关电灯的场景，使得其成本过于昂贵而不易被家庭用户接受。

（2）网络覆盖范围小，进一步增加了组网成本。智能家居无线传感器网络的覆盖范围较小，且传感器、通信模块数量需求少。但是，每一个家庭都需要有相应的控制软件来适应各自家庭不同的网络环境，以及满足不同用户的个性化使用需求。因此，相比为企业建设规模较大的统一无线传感器网络，针对智能家居的网络建设成本就会进一步加大，并转嫁到最终用户身上，从而使得其应用受到限制。

（3）大量与民用不符的协议特性，造成资源浪费。工业控制自动化现场、军事监控网络等场景需要信息及时、准确、有效地传达，因此所有无线传感器网络通信协议均有完善的传输控制、数据校验等机制，否则会带来灾难性的后果。但是，家庭无线传感器网络是否需要严格的可靠性是有待商榷的，且复杂的传输控制、数据校验等机制的采用不但增加了设计成本，也增加了功耗，造成能源和资金的浪费。

2004年，基于IEEE 802.15.4标准的ZigBee协议诞生。经过不断的完善，依靠低价位、低功耗和低复杂度等优势，成为无线传感器网络协议中的有利竞争者，成为无线传感器网络在现实生活中使用最为广泛的无线传感器网络标准。与ZigBee同时代的标准还有很多，由于国家间竞争、企业乃至企业集团间竞争等原因，Z-wave、ANT、Enocean等也均有特定范围内的广泛应用，只是它们之间互相不兼容，造成了跨网用户使用的不便。由于互联网的广泛应用及移动客户端的出现，用户需要简单地通过手机、平板、笔记本电脑来监控无线传感器网络，将无线传感器网络连入互联网已是大势所趋。但互联网是IP网络，而IP网络一度被认为无法应用于低功耗网络环境，且IPv4有限的地址数量也限制了动辄成百上千终端组网的无线传感器网络。

随着IETF推出的同样是源于IEEE 802.15.4标准的IPv6/6LoWPAN（IPv6 over Low Power WPAN）协议的出现，彻底改变了IP网络不能在低功耗网络中使用的情况。开发该协议的工程师发现，经过修改的轻量级IP协议，也可以满足在低耗能设备上长期使用，并且IPv6的编址采用128位，多达2128个IPv6地址，彻底解决了IP地址数量不足的问题，也解决了无线传感器网络终端节点数量庞大导致IP地址不够分配的问题，基于IP协议的无线传感器网络实现已经成为现实。

相比之下，传统无线传感器网络解决方案通过IP网关负责无线传感器网络与互联网的通信，原生的6LoWPAN网络与互联网通信不需要网关，每个节点均可以按需精确定位，拥有传统无线传感器网络不可比拟的优势，因此基于IPv6的6LoPWAN才最有可能成为最终的事实标准。

物联网通过通信技术将人与物、物与物进行连接。智能家居、工业数据采集等局域网通信场景一般采用短距离通信技术，但对于广范围、远距离的连接则需要远距离通信技术。LPWAN（Low Power Wide Area Network，低功耗广域网络）技术正是为满足物联网需求而产生的远距离无线通信技术。在国内，“三大电信运营商”都在加速LPWAN布局，使NB-IoT（Narrow Band Internet of Things基于蜂窝的窄带物联网）和eMTC互相补充、共同发展。

3.1.3　智能家居家庭网络

3.1.3.1　家庭网络构成

智能家居是未来的发展趋势，将家庭中的各种电子、电器设备通过家庭网络连接起来，实现对设备和家居环境的智能管理、远程监控和资源共享，为用户提供一个安全、舒适、高效和便利的生活环境。智能家居系统将各工程学科领域的技术相结合，如计算机技术、控制技术、网络技术、通信技术及嵌入式技术等，通过智能家庭网关和家庭网络为整个家居环境中的智能电子设备和家用电器提供互联互通，实现本地及远程管理和访问，提供认证和授权安全机制来保护家居环境中的网络设备免遭非法入侵和家庭信息安全，从而保证家庭内的各种设备能够安全高效运行。

随着电子信息技术和通信技术的发展，家庭中信息设备种类和数量急剧增加，而随着3G、4G和5G移动网络业务的普及，手机、平板电脑等个人终端成为家庭信息设备的重要成员。因此如何将种类繁多、形态各异的家庭信息设备进行互联，组成一个方便使用、灵活安全的家庭网络成为一个大家关注的问题。传统上家庭网络中的设备可以划分成三类功能中心：家庭内部互联、音视频媒体共享和安防控制。网络中心是以物联网网关为代表的通信控制设备；娱乐中心是以机顶盒、智能电视等为代表的媒体、娱乐存储和互动设备；控制中心是用于低速IP控制业务和非IP设备控制和代理的设备。

智能家居家庭网络的产生和发展都是通过通信介质实现的。为了更好地将家庭信息设备连接起来，实现家庭内部的信息共享，家庭中心可以通过家庭网关接入互联网。家庭网络不仅对通信和生活产生影响，还为广播、建设、电子应用及软件的应用提供了更多的选择，给相关产业的联合提供了条件。家庭网络的使用已经不再局限于基本的操控，而是全方位地覆盖家庭全局，为全家提供高质量的生活体验。智能服务通过家庭网络为用户提供安全管理、通信娱乐、能源监控、家电控制、医疗康复、家庭环境控制和人性化智能服务等。

家庭内部的各种设备和子系统可以通过家庭网关统一接入互联网。在此基础上，可以构建家庭内部的家庭网络（包括家庭局域网、家庭物联网及无线广域网连接）。家庭内部的智能设备或普通设备通过家庭网络集成到一起，不同类型的设备生成异构数据，并实现对应的功能和执行操作。在家庭网络的支撑下，家庭设备将数据上传到智能家居服务器形成感知信息，智能终端接入家庭网络对智能家居进行监测和控制。当需要进行控制下发时，将控制命令发送到智能家居服务器，经过互联网、家庭网关、家庭网络到达具体设备。家庭设备收到命令数据后，进行相应的操作实现家庭设备控制，在需要时还可以将命令执行结果反馈到智能家居服务器及智能终端。

智能家居家庭网络的构成如图3-4所示。

3.1.3.2　家庭网络功能

智能家居系统可以通过家庭网络对家居生活进行智能化管理，使用网络服务和互联网应用，让所有家庭内部的智能设施相互联动，为用户带来智能化的生活。用户通过家庭网络可以随意管理各种智能设施达到理想的效果，为用户的生活创造方便、舒适、安全的条件。家庭的智能化以用户体验为核心，旨在让用户在家庭中像呼吸空气一样享受智能化应用带来的便利，智能化体验的基础是家庭终端产品及家庭网络。家庭网关将家庭网络与外部网络进行连接，在整个家庭网络的支撑下完成家庭内部的管理和控制。因此，家庭网关的智能化也成为实现智慧家庭的必要条件之一。在“大带宽”接入成为常态后，更优质的应用体验便取代一味地提升接入速率，成为吸引用户的不二法门，将可管控的家庭网络延伸到用户身边即是网关智能化的核心价值。

3.1.3.3　家庭网络优势

操作随意性也就是操作方式的多样化，用户可以用智能触摸屏控制，同时也可以用智能遥控器控制，还可以用手机或平板电脑进行控制。另外，智能家居可以在任何时间、任何地点和任何情况下对室内外任何设备实现及时、全面的了解和控制。家庭灯光照明可以根据消费者的个人需求，达到不同的情景效果，如预先设置“回家模式”，在打开门的时候，需要打开的灯自动亮起，窗帘自动打开，各种需要打开的家电设备也会自动打开。智能家居系统中的各种智能化设备可以通过家庭网络实现互联，达到用户理想的要求。另外，智能家居系统可以借助通信协议实现信息共享和即时传递。智能家居系统可以满足不同类型、不同档次、不同风格住宅用户的需求，智能家居控制主机的软件系统可以实现在线升级，控制功能会不断增多并完善。智能家居系统采用各种通信技术，如总线技术等方式来发送指令控制家中各设备，进行集中管理，同时智能中心控制主机设计大大提高了系统的可靠性，即使在网速不稳定的地方也可以正常使用。

3.1.4　家庭网络通信技术

智能家居系统模块种类繁多、功能复杂。以往多采用有线连接，具有布线烦琐等缺点。无线网络技术弥补了传统家居网络连接方式的不足，实现了家居环境的统一管理。

1. 有线组网技术

智能家居有线组网技术成熟，在小型家居控制系统中应用广泛。有线组网基本采用现场总线控制技术，包括E-BUS、EIB、ApBus、CAN-BUS、X-10、PLC-BUS、CE-Bus、485-BUS等现场总线通信协议，其中美国X-10控制总线协议应用较多。有线组网技术数据传输介质一般采用双绞线，墙内隐蔽方式布线，对双绞线质量要求较高，传输数据信号稳定；但布线繁杂、工作量大、维护困难、成本高、灵活性扩展性差，难以大规模推广，逐步退出市场。近年来，智能家居无线组网技术迅猛发展，以独有的灵活性、移动性、扩展性逐步代替有线组网技术占领主要市场。

2. 近距离通信技术

在物联网的发展过程中，随着传感器增多使得近距离传感器之间进行大量数据交换的需求日益突出，需要近距离无线通信技术来保障信息的传输。无线通信技术成为智能家居无线组网技术未来发展的方向和趋势，有巨大的发展潜力。目前用于智能家居近距离无线通信的技术有很多，比较常用有Wi-Fi技术、Bluetooth技术、IrDA技术、RFID技术、ZigBee技术等，它们都有各自的标准、特点与相应的应用领域。

3. LPWAN组网技术

低功耗广域网（Low Power Wide Area Network，LPWAN）具有广覆盖、大容量、低功耗和低成本的特点，非常适合需要远距离传输、通信数据量较少、电池供电运行的物联网应用。LPWAN技术标准众多，主要分为两类：一类是工作于非授权频谱的私有专利技术，如LoRa、Sigfox、RPMA等；另一类是工作于授权频谱的蜂窝通信技术，如EC-GSM、eMTC、NB-IoT等。