隨著智能家居設備和解決方案的多樣性不斷增長——使我們的生活更加方便和互聯——了解支撐它們的通信框架比以往任何時候都更加重要。我們與 Building36 Technologies 客戶成功和集成總監 Mariusz Malkowski 坐下來討論了他對為什么 sub-GHz 頻率仍然是智能家居技術的一個關鍵方面的看法，以及使用設備和解決方案的未來前景低于 GHz 的。

智能家居的起源

問 Malkowski 智能家居技術依賴 sub-GHz 層進行通信有多久了，他會告訴你，我們首先需要確定“智能家居”何時真正開始。

“我認為智能家居的轉折點是 2007 年的 iPhone，當時消費者開始希望用他們的手持設備做更多事情，”他說。“你會發現 20 到 30 年前的智能家居空間中的設備，但當時它們可能不被稱為智能家居。相反，“家庭自動化”是一個大詞。那時，你可以花幾十萬美元安裝一個智能家居系統，但它現在變得更加可靠和實惠。”

自家庭自動化早期以來，專有和基于標準的解決方案的激增為消費者提供了 2.4GHz 和 sub-GHz 層的各種選擇。然而，只有 sub-GHz 才能提供更廣泛的范圍、更長的電池壽命、更好的可靠性和減少擁擠的基本優勢。

最大化范圍和電池壽命

“與 2.4GHz 相比，考慮到相同的功率預算 - 使用相同數量的能量 - 你將從 Z-Wave 獲得大約兩倍的范圍，這取決于它的物理特性，”Malkowski 解釋說。“現在，使用 Z-Wave 長距離，這被拋到了窗外，你的典型范圍將是大約一英里，而在 2.4GHz 上，你很幸運能達到 300 英尺。頻率越低，范圍越大，穿透力越好。”

一張白皮書德克薩斯州奧斯汀的 Silicon Laboratories 發表的文章擴展了 sub-GHz 的這一特殊優勢。它列舉了超過 2.4GHz 應用的范圍性能更好的三個主要原因：“隨著無線電波穿過墻壁和其他障礙物，信號減弱。衰減率在較高頻率處增加。因此，2.4GHz 信號比 sub-GHz 信號衰減得更快。” 其次，它說，“2.4GHz 無線電波在從密集表面反射時也比 sub-GHz 波衰減得更快。在高度擁塞的環境中，2.4GHz 傳輸會迅速減弱，從而對信號質量產生不利影響。” 最后，它說：“雖然無線電波沿直線傳播，但當它們碰到實心邊緣時，它們確實會彎曲。隨著頻率降低，衍射角增加，使 sub-GHz 信號在障礙物周圍彎曲得更遠，

關于電池壽命，Malkowski 解釋說，sub-GHz 頻率可以支持高達 2.4GHz 同類設備的兩倍而無需更換。“來自給定制造商的同一個門鎖，其無線電頻率為 900MHz——您可能需要大約 18 到 24 個月才能更換它。另一方面，對于 2.4GHz，由于通信的性質，大約需要 12 到 16 個月，”他說。

對此，Silicon Laboratories 的白皮書解釋說：“靈敏度與通道帶寬成反比，因此更窄的帶寬會產生更高的接收器靈敏度，并允許在更低的傳輸速率下高效運行。” 它繼續說道，“一般來說，所有在較高頻率下運行的無線電電路......需要更多的電流才能達到與較低頻率相同的性能。”

開放、可靠的高速公路

花點時間數一數您家中支持 Wi-Fi 或藍牙的設備的數量。當您考慮到您的計算機、智能手機、智能揚聲器、智能電視、游戲機、遙控器（有時甚至是微波爐）都在競爭以超過 2.4 GHz 的頻率運行時，很容易理解事情會變得有點擁擠。

另一方面，sub-GHz 層不會受到相同數量的流量的影響，Malkowski 解釋說：“在 2.4GHz 的相同空間內擁有的設備越多，潛在的可靠性就越低。這就是為什么處于 sub-GHz 如此重要的原因。”

這種觀點得到了 Silicon Laboratories 白皮書的回應，該白皮書指出：“Sub-GHz ISM [工業、科學和醫療] 頻段主??要用于專有的低占空比鏈路，不太可能相互干擾. 更安靜的頻譜意味著更輕松的傳輸和更少的重試次數，從而更高效并節省電池電量。”

更高的 sub-GHz 可靠性的另一個方面是減少延遲。Malkowski 解釋說：“考慮到延遲——或者你與設備的通話速度——你可以在兩秒內打開 Z-Wave 門鎖，這是最壞的情況。而在 ZigBee 或 OpenThread 中，則需要 8 到 10 秒。這種差異真的很重要嗎？有時會，有時不會。”

Malkowski 用一個類比總結了 sub-GHz 頻率的優勢：“在 sub-GHz 層，我得到了在擠滿汽車的六車道高速公路上的體驗，而我只是一個人在左邊巡航車道。” 他強調，可靠性和不受其他設備干擾最終將成為智能家居解決方案未來發展的關鍵。

不同的國家，不同的頻率

Sub-GHz 最常被提及的缺點是需要根據您所在的國家/地區重新調整頻率。“使用Z-Wave以外的技術的公司——他們經常指出這不是一個全球性的解決方案，”Malkowski 說。“使用 ZigBee 或 OpenThread，我們可以制造一種設備并將其銷往世界各地，但使用 Z-Wave，這是不可能的。”

但是，盡管設備制造商在將其產品推向全球市場時面臨障礙，但必須注意的是，對于美國的普通智能家居消費者而言，自動照明控制和車庫門開啟器在國外可以使用并不是一個完全必要的特性——對 sub-GHz 的這種限制是無關緊要的。

面向未來的解決方案

隨著智能家居技術市場的快速發展，人們擔心 sub-GHz 層本身最終會變得過于擁擠是可以原諒的——或者僅僅是由于一些新的 FCC 法規或被替換為設備制造商而成為一種不可行的選擇。它的高頻對應物。

但 Malkowski 并不過分擔心：“我們正在看到像 Amazon Sidewalk 這樣的 sub-GHz 層的新增功能，但我們距離它們在頻率方面的位置還很遠。他們使用擴頻，這允許他們在不同的頻率上跳躍。所以，它變得人滿為患的概率遠小于2.4，它有固定的頻道。這是主要的區別。” 他補充說：“此外，通常是緊急服務決定哪些頻率可用或不可用。我預計我們今天可以使用的相同頻段在 20 多年后仍將可用。”

遠非黯然失色——sub-GHz 頻率是一種更快、更可靠、更具成本效益的設備通信解決方案，將在未來幾十年繼續造福智能家居技術消費者。