智慧型家居早在上世紀九十年代就已經出現,但昂貴的成本、複雜的佈線和物理限制使得智慧型家居的發展幾乎停滯不前,尤其是在現有建築的對面,機會是不可能轉化的。 幸運的是,我們已經來到了物聯網時代,這個時代讓我們的生活變得簡單,將我們周圍的一切都變成了智慧型手機、智慧型電腦,並通過現成的網路將它們連線在一起,這樣我們就可以輕鬆地從地球上的任何地方操作它們。 在此背景下,基於各種無線協議的智慧型家居以一股勢頭走進了我們的生活。 如此巨大的市場和發展前景,必然會帶動技術的發展,各種無線組網方式都得到了完善,低功耗、低成本的產品越來越多,讓我們有了越來越多的選擇,主要有以下幾種組網方式:
Zigbee 基於IEEE80215.4 種標準低功耗個人區域網協議。 該協議下指定的技術是一種短距離、低功耗的無線通訊技術。 Zigbee功耗低,兩節5號電池可持續使用6個月低成本、Zigbee 免許可、免版稅、每晶元 2 美元延時短,Zigbee的響應速度快,一般從休眠到工作狀態只需15ms,節點連接入網僅30ms,進一步節省電量高容量,Zigbee可以採用星形、片狀和網狀網路結構,由乙個主節點管理多個子節點,最多乙個主節點可以管理254個子節點,同時主節點也可以由前一層網路節點管理, 多達 65000 個網路節點。
作為一種新興的短距離、低速率無線通訊技術,Zigbee受到了越來越多的關注和應用。 特別是在智慧型家居領域,大多數廠商都採用了Zigbee組網。 但Zigbee也有不容忽視的缺點:首先,目前國內的Zigbee技術主要工作在24GHz-25GHz微波波段,其衍射能力較弱,穿透牆壁的能力較弱,如果使用射頻功率放大器,則對25G訊號的放大會增加功耗和成本其次,Zigbee技術的主要特點是支援自組網,但在家庭環境中,大多數家庭控制裝置都安裝在固定點位,自組網的優勢已不復存在;最後,相對於 65,000 個節點,我們目前在家庭環境中最多使用 100 個節點,這在我們的承受能力之內,當然,隨著 Zigbee 模組成本的降低,未來可能會在家中的每一件物品上都安裝 igbee 模組。 屆時,將有可能更好地利用其優勢。
Z-W**E是一種新興的基於射頻的低成本、低功耗、高可靠性、網路友好的短距離無線通訊技術。 工作頻段為90842MHz(美國) 86842MHz(歐洲,國內採用歐洲頻段,目前這兩個頻段均為免許可頻段),FSK(BFSK GFSK)調製方式,資料傳輸速率為96kbps-40kbps,訊號有效覆蓋室內30m,室外100m以上,適用於窄頻寬應用。 隨著通訊距離的增加,裝置的複雜度、功耗和系統成本都在增加,與現有的無線通訊技術相比,Z-W**E的設計成本僅為Zigbee的一半左右,輕量級的協議和簡單的結構有助於保持比Zigbee更低的功耗,有力地推動了低速率無線個人區域網的發展, 同時,由於其目標在智慧型家居領域定位明確,所以智慧型家居領域的發展速度比Zigbee快。然而,與Zigbee跳頻擴頻(FHSS)技術相比,Z-W**E的單通道模式自癒能力弱,容易受到干擾,安全性差,這些都是Z-W**E聯盟需要盡快解決的問題。
WiFi是目前應用最廣泛、傳輸速率最快的無線組網模式,也是最廣為人知的方式,然而,在終端領域,只佔據PC和智慧型手機,等無源智慧型終端裝置很少使用,最終原因是因為功耗太大,與Zigbee相比, 藍芽等組網方式,WiFi耗電是無法接受的,尤其是在物聯網飛速發展的今天,大部分聯網裝置都是被動的,所以WiFi一直不被看好物聯網的發展,雖然國內已經放置了大量的WiFi熱點,未來還會安裝更多, 但其他智慧型終端的應用尚未得到廣泛採用。不過,目前低功耗wifi晶元也有很多引人注目的研究,尤其是嵌入式實時時鐘控制器看門狗定時器wifi晶元,晶元的電源管理功能會在沒有裝置連線控制的情況下自動控制電源保持低功耗待機模式,功耗只有幾W,可以使乾電池使用一年以上, 而且功耗幾乎和Zigbee的功耗差不多,當然在未來的應用中,成本的降低可能會佔據更多的市場。
資料來源:無線連線技術。
原標題:**智慧型家居無線組網模式。
作者:韓歡、王華軍。