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智能家居核心技术大比拼

2014-12-25 16:38:19 来源:物联传感 责任编辑: xiatingyue 收藏本文
摘要:智能家居将门窗、照明、家电、安防、影音等家居设备集成化和系统化的特点,要求采用一定的方式将各种设备连接起来进行统一操控和管理,而无线通信/网络技术大大满足了这种需求。随着家庭控制和智能化的不断进步,无线通信/网络技术也得到了不断地完善与改进。

    【CPS中安网 cps.com.cn】随着物联网、云计算等新技术的发展,早期用于智能家居的有线技术虽然数据传输可靠性强、传输速率高,但由于体积庞大、灵活差、布线需钻墙凿洞、施工复杂、功能固定、成本相对较高,在智能家居的应用中开始显得力不从心,而将取而代之是无线通信/网络技术。无线通信/网络技术灵活多变、流动性佳、扩展性强等特点,更符合家庭网络通信需求,成为了智能家居技术发展的趋势,并将大大促进智能家居发展,为大众家居生活来无限智能。

  多种无线通信/网络技术并存

  智能家居将门窗、照明、家电、安防、影音等家居设备集成化和系统化的特点,要求采用一定的方式将各种设备连接起来进行统一操控和管理,而无线通信/网络技术大大满足了这种需求。随着家庭控制和智能化的不断进步,无线通信/网络技术也得到了不断地完善与改进。目前,在全球智能家居领域通用的无线通信/网络技术主要包括WIFI、蓝牙、Z-WAVE以及ZigBee等并存的几种短距离无线通讯技术,这些技术成为了智能家居连接和控制的主要方式和手段。

  一、WIFI

  作为全球应用最为广泛的短距离无线通讯技术,WIFI全称WirelessFidelity,即无线保真,正式名称是IEEE802.11b。WIFI技术是一种无线通信协议,属于短距离无线通信技术,可以将个人电脑、手持设备(如PDA、手机)等终端以无线方式互相连接。WIFI是以太网的一种无线扩展,组网的成本更低,传输速度较高、速度非常快,无线电波的覆盖范围半径则可达100米。WIFI可以嵌入到其它设备中,如医疗监控设备,楼宇控制系统等。

  二、蓝牙

  蓝牙技术主要分为BT3.0+HS和4.0版本中加入的Wibree标准也就是BluetoothLowEnergy(BLE)。在轻家居领域,主要讨论BLE部分。低功耗蓝牙(BLE)技术是低成本,短距离,可互操作的鲁棒性无线技术,工作在2.4G频段。BLE采用可变连接时间间隔,几毫秒到几秒,利用快速的连接方式,平时可以处于“非连接”状态节省能源,此时链路两端相互间只是知晓对方,只有在必要时才开启链路,然后在尽可能短的时间内关闭链路,因此拥有极低的运行和待机功耗。

  三、Z-Wave

  Z-Wave是由丹麦公司Zensys所主导的无线组网规格,Z-Wave是一种新兴的基于射频的、低成本、低功耗、高可靠、适于网络的短距离无线通信技术。工作频带为908.42MHz,868.42MHz信号的有效覆盖范围在室内是30m,室外可超过100m,适合于窄带宽应用场合。Z-Wave技术设计用于住宅、照明商业控制以及状态读取应用,例如抄表、照明及家电控制、HVAC、接入控制、防盗及火灾检测等。

  四、ZigBee

  ZigBee是基于IEEE802.15.4标准的低功耗局域网协议,是一种新兴的近程(10-100m)、低速率(250Kbps标称速率)、低功耗的无线网络技术,主要用于近距离无线连接,适合用于自动控制和远程控制等领域,可以嵌入各种设备。其主要特点是近距离、低复杂度、自组织、低功耗、低数据速率、低成本、高可靠等。ZigBee使用频段为2.4G、868MHz以及915MHz。

  简而言之,ZigBee就是一种便宜的、低功耗、自组网的短距离无线通讯/网络技术。

  ZigBee技术应用广泛,脱颖而出成主流

  由于蓝牙技术协议较复杂,功耗高,成本高,传输范围受限,一般有效的范围在10米左右,抗干扰能力不强、信息安全性差,使其并不太适用于要求低成本、低功耗的工业控制和家庭网络,并制约其进一步发展和大规模应用。

  WIFI技术则虽然移动性强,但由于采用的是射频技术,通过空气发送和接收数据,使用无线电波传输数据信号,容易受到外界的干扰和受黑客威胁,安全性比较差,因此也不太适合对安全性要求极高的智能家居。

  而Z-Wave技术在最初设计时,就定位于智能家居无线控制领域,可用于住宅、照明商业控制以及状态读取应用,例如抄表、照明及家电控制、HVAC、接入控制、防盗及火灾检测等。Z-Wave采用小数据格式传输,40kb/s的传输速率足以应对,早期甚至使用9.6kb/s的速率传输。但是与ZigBee无线技术相比,拥有相对较低的传输频率、相对较远的传输距离和一定的价格优势,但在通用性、安全性等方便相对要差。

  ZigBee技术在智能家居中的应用,具有以下优点。ZigBee收发模块使用的是2.4G直序扩频技术,比起一般FSK、ASK和跳频的数传电台来,具有更好的抗干扰能力;ZigBee提供了数据完整性检查和鉴权功能,加密算法采用通用的AES-128,长达128位的密码给ZigBee信号传输的保密性提供了保障;ZigBee传输数据多采用短帧传送,传输速度快,实时性强;ZigBee组网容易,可扩展性强,自恢复能力强,便于在智能家居中进行扩展,增加新设备。

  相对其他几种技术,ZigBee技术可广泛应用于包括智能家居在内的所有智能领域,并逐渐脱颖而出成为智能家居行业最为流行的技术。而其在智能家居应用的优势就在于在全球普及较高,不同厂商生产的ZigBee产品也可以依据同一个标准方便地实现互联互通,产品兼容性好。目前,ZigBee联盟由300多个成员企业,包括Ember、Freescale、Schneider、物联传感(中国区总部)等,它们共同推动 ZigBee 无线技术的发展,使其能成为应用于家用电器、能源、住宅、商业和工业领域的领先无线网络连接、传感和控制标准。

关键词智能家居物联网行业标准
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