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智能家居無線技術優缺點分析

來源:網絡

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關鍵詞: 智能家居,無線技術,WiFi,Z-Wave

      智能家居有線方案既有可靠性及性能等優點,也具有布線復雜,成本高,方便性差等難以克服的缺點。目前在歐美市場,無線技術逐漸占據了智能家居的主流。

      RF無線射頻技術是一種近距離、低復雜度、低功耗、低數據速率、低成本的無線通信技術。這種技術的優點是部分產品無需重新布線,利用點對點的射頻技術,實現對家電和燈光的控制,安裝設置都比較方便,主要應用于實現對某些特定電器或燈光的控制,成本適中。這類系統功能比較弱,控制方式比較單一,且易受周圍無線設備環境特別是同頻及阻礙物干擾和屏蔽,較適用于新裝修戶和已裝修戶。

      藍牙技術最初由愛立信創制。1999年5月20日,索尼愛立信、IBM、英特爾、諾基亞及東芝等業界龍頭創立藍牙特別興趣組,制訂藍牙技術標準。藍牙是一種新式的無線傳送協議,用于在不同的設備之間進行無線連接,例如連接計算機和外圍設施。

      藍牙根據網絡的概念提供點對點或點對多點的無線鏈接。在任意一個有效通信范圍內所有設備的地位都是平等的。首先提出通信要求的設備稱為主設備(Master),被動進行通信的設備稱為從設備(Slaver)。利用時分多址(TDMA),一個主設備最多可同時與7個從設備進行通信并和多個從設備(最多可超過200個)保持同步但不通信。一個主設備和一個以上的從設備構成的網絡稱為藍牙的微微網絡。

      若兩個以上的微微網絡之間存在著設備間的通信,則構成了藍牙的分散網絡(Scatternet)。基于TDMA原理和藍牙設備的平等性任一藍牙設備在網絡中既可作主設備又可作從設備還可同時兼作主、從設備。所以它是典型的無中心網絡具有自然靈活的組網方式藍牙網絡具有Adhoc的特性,各個設備可以方便地進入和離開網絡,不需要額外的網絡配置。只是為了完成適當的網絡功能,要有一定的初始配置工作。

      藍牙技術盡管是目前較為先進的無線網絡技術,而且已經在很多設備進行互操作中逐漸普及,但對于許多消費電子設備而言,利用它來作為電纜的替代方案,在成本和功耗方面還很難令人滿意。

      Zigbee是目前智能家居領域發展最快,應用范圍最廣的無線傳輸技術。它具有近距離、低復雜度、低功耗、低數據速率、低成本等特征。其主要適用于自動控制和遠程控制領域,可以滿足對小型廉價設備的無線聯網和控制功能。

      對于家庭網絡通訊而言,傳輸的數據量小,在傳輸速率上不需要太高的要求。網絡的容量要大,家庭中的各種電器設備多。信息的實時性好,時延短,成本低。ZigBee相對于現有的各種無線通信技術,Zigbee技術是功耗和成本最低的技術之一,很好地滿足了智能家居的需求。

      智能家居有線方案既有可靠性及性能等優點,也具有布線復雜,成本高,方便性差等難以克服的缺點。目前在歐美市場,無線技術逐漸占據了智能家居的主流。

      RF無線射頻技術是一種近距離、低復雜度、低功耗、低數據速率、低成本的無線通信技術。這種技術的優點是部分產品無需重新布線,利用點對點的射頻技術,實現對家電和燈光的控制,安裝設置都比較方便,主要應用于實現對某些特定電器或燈光的控制,成本適中。這類系統功能比較弱,控制方式比較單一,且易受周圍無線設備環境特別是同頻及阻礙物干擾和屏蔽,較適用于新裝修戶和已裝修戶。

      藍牙技術最初由愛立信創制。1999年5月20日,索尼愛立信、IBM、英特爾、諾基亞及東芝等業界龍頭創立藍牙特別興趣組,制訂藍牙技術標準。藍牙是一種新式的無線傳送協議,用于在不同的設備之間進行無線連接,例如連接計算機和外圍設施。

      藍牙根據網絡的概念提供點對點或點對多點的無線鏈接。在任意一個有效通信范圍內所有設備的地位都是平等的。首先提出通信要求的設備稱為主設備(Master),被動進行通信的設備稱為從設備(Slaver)。利用時分多址(TDMA),一個主設備最多可同時與7個從設備進行通信并和多個從設備(最多可超過200個)保持同步但不通信。一個主設備和一個以上的從設備構成的網絡稱為藍牙的微微網絡。

      若兩個以上的微微網絡之間存在著設備間的通信,則構成了藍牙的分散網絡(Scatternet)。基于TDMA原理和藍牙設備的平等性任一藍牙設備在網絡中既可作主設備又可作從設備還可同時兼作主、從設備。所以它是典型的無中心網絡具有自然靈活的組網方式藍牙網絡具有Adhoc的特性,各個設備可以方便地進入和離開網絡,不需要額外的網絡配置。只是為了完成適當的網絡功能,要有一定的初始配置工作。

      藍牙技術盡管是目前較為先進的無線網絡技術,而且已經在很多設備進行互操作中逐漸普及,但對于許多消費電子設備而言,利用它來作為電纜的替代方案,在成本和功耗方面還很難令人滿意。

      Zigbee是目前智能家居領域發展最快,應用范圍最廣的無線傳輸技術。它具有近距離、低復雜度、低功耗、低數據速率、低成本等特征。其主要適用于自動控制和遠程控制領域,可以滿足對小型廉價設備的無線聯網和控制功能。

      對于家庭網絡通訊而言,傳輸的數據量小,在傳輸速率上不需要太高的要求。網絡的容量要大,家庭中的各種電器設備多。信息的實時性好,時延短,成本低。ZigBee相對于現有的各種無線通信技術,Zigbee技術是功耗和成本最低的技術之一,很好地滿足了智能家居的需求。

      Wi-Fi是一種可以將個人電腦、手持設備(如PDA、手機)等終端以無線方式互相連接的技術。Wi-Fi是一個無線網路通信技術的品牌,由Wi-Fi聯盟(Wi-FiAlliance)所持有,目的是改善基于IEEE802.11標準的無線網路產品之間的互通性。

      WiFi的最大優點就是傳輸速度較高,可以達到54Mbps,另外它的有效距離也很長,其主要特性為:速度快、可靠性高,在開放性區域,通訊距離可達305米;在封閉性區域,通訊距離為76米到122米,方便與現有的有線以太網絡整合,組網的成本更低,Wi-Fi技術突出的優勢在于:一,無線電波的覆蓋范圍廣,Wi-Fi的半徑則可達100米,辦公室自不用說,就是在整棟大樓中也可使用;二,傳輸速度非常快,可以達到11mbps,符合個人和社會信息化的需求。

      Wave:Z-Wave是一種新興的基于射頻的、低成本、低功耗、高可靠、適于網絡的短距離無線通信技術。工作頻帶為908.42MHz(美國)~868.42MHz(歐洲),采用FSK(BFSK/GFSK)調制方式,數據傳輸速率為9.6kbps,信號的有效覆蓋范圍在室內是30m,室外可超過100m,適合于窄帶寬應用場合。隨著通信距離的增大,設備的復雜度、功耗以及系統成本都在增加,相對于現有的各種無線通信技術,Z-Wave技術功耗和成本都有較大優勢。

      Z-Wave是由丹麥公司Zensys所一手主導的無線組網規格,Z-wave聯盟(Z-waveAlliance)雖然沒有ZigBee聯盟強大,但是Z-wave聯盟的成員均是已經在智能家居領域有現行產品的廠商,目前該聯盟已經具有160多家國際知名公司,范圍基本覆蓋全球各個國家和地區。尤其是國際大廠思科(Cisco)與英特爾(Intel)的加入,也強化Z-wave在家庭自動化領域的地位。就市場占有率來說,Z-Wave在歐美普及率比較高,知名廠商如(NWD)華頓,wintop,Leviton,control4等。

      總體來看,智能家居三大技術在很長一段時間內都有各自的生存空間。總線技術性能相當穩定,功能也較為強大,是現階段占據優勢的一種技術。但其缺點在于布線復雜,成本較高,維護不易,比較適合高端住宅、酒店、別墅等領域;電力載波技術目前性能還不太穩定,容易受外界干擾,不過隨著PLCBUS不斷進入中國市場,以及以東軟載波為代表的OFDM不斷成熟,它本身的高性價比很適合國內現階段的消費水平,必將得到快速的發展;而無線技術的高限效性和便捷性不容置疑,但同時也存在穿透性差、穩定性不好等缺點,需要考慮房間本身的材料及空間結構。

    (審核編輯: 小王子)

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