智能家居的四種無線技術(shù)
目前,在智能家居行業(yè)的是四種無線技術(shù),即藍(lán)牙、WiFi、Z-Wave、ZigBee。其中WiFi技術(shù)和ZigBee這兩種技術(shù)值得競(jìng)爭(zhēng)。
一、藍(lán)牙技術(shù)藍(lán)牙技術(shù)初由愛立信創(chuàng)制。1999年5月20日,索尼愛立信、IBM、英特爾、諾基亞及東芝等業(yè)界龍頭創(chuàng)立藍(lán)牙特別興趣組,制訂藍(lán)牙技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)。藍(lán)牙是一種新式的無線傳送協(xié)議,用于在不同的設(shè)備之間進(jìn)行無線連接,例如連接
目前,在智能家居行業(yè)的是四種無線技術(shù),即藍(lán)牙、WiFi、Z-Wave、ZigBee。其中WiFi技術(shù)和ZigBee這兩種技術(shù)值得競(jìng)爭(zhēng)。
一、藍(lán)牙技術(shù)藍(lán)牙技術(shù)初由愛立信創(chuàng)制。1999年5月20日,索尼愛立信、IBM、英特爾、諾基亞及東芝等業(yè)界龍頭創(chuàng)立藍(lán)牙特別興趣組,制訂藍(lán)牙技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)。藍(lán)牙是一種新式的無線傳送協(xié)議,用于在不同的設(shè)備之間進(jìn)行無線連接,例如連接計(jì)算機(jī)和外圍設(shè)施。
藍(lán)牙根據(jù)網(wǎng)絡(luò)的概念提供點(diǎn)對(duì)點(diǎn)或點(diǎn)對(duì)多點(diǎn)的無線鏈接。在任意一個(gè)有效通信范圍內(nèi)所有設(shè)備的地位都是平等的。首先提出通信要求的設(shè)備稱為主設(shè)備(Master),被動(dòng)進(jìn)行通信的設(shè)備稱為從設(shè)備(Slaver)。利用時(shí)分多址(TDMA),一個(gè)主設(shè)備多可同時(shí)與7個(gè)從設(shè)備進(jìn)行通信并和多個(gè)從設(shè)備(多可超過200個(gè))保持同步但不通信。一個(gè)主設(shè)備和一個(gè)以上的從設(shè)備構(gòu)成的網(wǎng)絡(luò)稱為藍(lán)牙的微微網(wǎng)絡(luò)。
若兩個(gè)以上的微微網(wǎng)絡(luò)之間存在著設(shè)備間的通信,則構(gòu)成了藍(lán)牙的分散網(wǎng)絡(luò)(Scatternet)?;赥DMA原理和藍(lán)牙設(shè)備的平等性任一藍(lán)牙設(shè)備在網(wǎng)絡(luò)中既可作主設(shè)備又可作從設(shè)備還可同時(shí)兼作主、從設(shè)備。所以它是典型的無中心網(wǎng)絡(luò)具有自然靈活的組網(wǎng)方式藍(lán)牙網(wǎng)絡(luò)具有Adhoc的特性,各個(gè)設(shè)備可以方便地進(jìn)入和離開網(wǎng)絡(luò),不需要額外的網(wǎng)絡(luò)配置。只是為了完成適當(dāng)?shù)木W(wǎng)絡(luò)功能,要有一定的初始配置工作。
藍(lán)牙技術(shù)盡管是目前較為先進(jìn)的無線網(wǎng)絡(luò)技術(shù),而且已經(jīng)在很多設(shè)備進(jìn)行互操作中逐漸普及,但對(duì)于許多設(shè)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。
由于藍(lán)牙技術(shù)協(xié)議較復(fù)雜,功耗高,成本高,傳輸范圍受限,一般有效的范圍在10米左右,抗干擾能力不強(qiáng)、信息安全性差,使其并不太適用于要求低成本、低功耗的和家庭網(wǎng)絡(luò),并制約其進(jìn)一步發(fā)展和大規(guī)模應(yīng)用。與藍(lán)牙和WIFI不同,但是Z-Wave和Zigbee技術(shù)對(duì)比并無明顯優(yōu)勢(shì),依然是ZigBee在智能家居中有著更加廣泛的應(yīng)用。
二、ZigBee??ZigBee是一種新興的近距離(10米—100米)、低速率(250Kbps標(biāo)稱速率)、低功耗的無線網(wǎng)絡(luò)技術(shù),具有低復(fù)雜度、低功耗、低速率、低成本、自組網(wǎng)、高可靠、超視距的特點(diǎn),主要適合應(yīng)用于自動(dòng)控制和遠(yuǎn)程控制等領(lǐng)域,可以嵌入各種設(shè)備。簡(jiǎn)而言之,ZigBee就是一種便宜的、低功耗、自組網(wǎng)的近程無線通訊技術(shù)。而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(wǎng)絡(luò)的短距離無線通信技術(shù)。工作頻帶為 908.42MHz(美國)至868.42MHz(歐洲),采用FSK(BFSK/GFSK)調(diào)制方式,數(shù)據(jù)傳輸速率為9.6kbps,信號(hào)的有效覆蓋范圍在室內(nèi)是30m,室外可超過100m,適合于窄帶寬應(yīng)用場(chǎng)合,劣勢(shì)與ZigBee。
在智能家居應(yīng)用上優(yōu)點(diǎn)也大有前途。ZigBee技術(shù)在智能家居中的應(yīng)用,具有以下優(yōu)點(diǎn)。
一是抗干擾力強(qiáng),Zigbee收發(fā)模塊使用的是2.4G直序擴(kuò)頻、調(diào)頻技術(shù),比起一般FSK,ASK和跳頻的數(shù)傳電臺(tái)來,具有更好的抗干擾能力;??二是保密性好,ZigBee提供了數(shù)據(jù)完整性檢查和鑒權(quán)功能,加密算法采用通用的AES-128位,長(zhǎng)達(dá)128位的密碼給ZIGBEE信號(hào)傳輸?shù)谋C苄蕴峁┝吮U希??三是傳輸速度快,ZIGBEE傳輸數(shù)據(jù)多采用短幀傳送,傳輸速度快,實(shí)時(shí)性強(qiáng);四是可擴(kuò)展性強(qiáng),ZIGBEE組網(wǎng)容易,自恢復(fù)能力強(qiáng),便于在智能家居中進(jìn)行擴(kuò)展,增加新設(shè)備。
ZigBee技術(shù)已經(jīng)取得了的地位,其在智能家居應(yīng)用的優(yōu)勢(shì)在于在普及較高,不同廠商生產(chǎn)的ZigBee產(chǎn)品也可以依據(jù)同一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)方便地實(shí)現(xiàn)互聯(lián)互通,產(chǎn)品兼容性好。目前,ZigBee聯(lián)盟由300多個(gè)成員企業(yè),包括Ember、Freescale、Schneider、華為、物聯(lián)傳感(中國區(qū)總部)等,它們共同推動(dòng)ZigBee無線技術(shù)的發(fā)展,使其能成為應(yīng)用于家用電器、能源、住宅、商業(yè)和工業(yè)領(lǐng)域的無線網(wǎng)絡(luò)連接、傳感和控制標(biāo)準(zhǔn)。
三、Z-Wave??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(wǎng)絡(luò)的短距離無線通信技術(shù)。工作頻帶為908.42MHz(美國)~868.42MHz(歐洲),采用FSK(BFSK/GFSK)調(diào)制方式,數(shù)據(jù)傳輸速率為9.6kbps,信號(hào)的有效覆蓋范圍在室內(nèi)是30m,室外可超過100m,適合于窄帶寬應(yīng)用場(chǎng)合。隨著通信距離的增大,設(shè)備的復(fù)雜度、功耗以及系統(tǒng)成本都在增加,相對(duì)于現(xiàn)有的各種無線通信技術(shù),Z-Wave技術(shù)功耗和成本都有較大優(yōu)勢(shì)。
Z-Wave技術(shù)在初設(shè)計(jì)時(shí),僅定位于智能家居無線控制領(lǐng)域,可用于住宅、照明商業(yè)控制以及狀態(tài)讀取應(yīng)用,例如抄表、照明及家電控制、HVAC、接入控制、防盜及火災(zāi)檢測(cè)等。 Z-Wave采用小數(shù)據(jù)格式傳輸,40kb/s的傳輸速率來以應(yīng)對(duì),早期甚至使用9.6kb/s的速率傳輸。與ZIGBEE無線技術(shù)相比,擁有較低的傳輸頻率、相對(duì)較近的傳輸距離和一搬的價(jià)格都不及ZigBee,并且在通用性、安全性等方面,Z-Wave也相對(duì)要差。
Z-Wave是由丹麥公司Zensys所一手主導(dǎo)的無線組網(wǎng)規(guī)格,Z-wave聯(lián)盟(Z-waveAlliance)雖然沒有ZigBee聯(lián)盟強(qiáng)大,但是Z-wave聯(lián)盟的成員均是已經(jīng)在智能家居領(lǐng)域有現(xiàn)行產(chǎn)品的廠商,目前該聯(lián)盟已經(jīng)具有160多家國際公司,范圍基本覆蓋各個(gè)國家和地區(qū)。尤其是國際大廠思科(Cisco)與英特爾(Intel)的加入,也強(qiáng)化Z-wave在家庭自動(dòng)化領(lǐng)域的地位。就市場(chǎng)占有率來說,Z-Wave在歐美普及率比較高,廠商如(NWD)華頓,wintop,Leviton,control4等。
四、Wi-Fi??Wifi相對(duì)于其他無線技術(shù)的優(yōu)點(diǎn):
Wi-Fi是一種可以將個(gè)人電腦、手持設(shè)備(如PDA、手機(jī))等終端以無線方式互相連接的技術(shù)。Wi-Fi是一個(gè)無線網(wǎng)路通信技術(shù)的品牌,由Wi-Fi聯(lián)盟(Wi-FiAlliance)所持有,目的是改善基于IEEE802.11標(biāo)準(zhǔn)的無線網(wǎng)路產(chǎn)品之間的互通性。
Wi-Fi 俗稱無線寬帶是一種短程無線傳輸技術(shù),能夠在數(shù)百英尺范圍內(nèi)支持互聯(lián)網(wǎng)接入的無線電信號(hào)。隨著技術(shù)的發(fā)展,以及IEEE 802.11a 及IEEE 802.11g等標(biāo)準(zhǔn)的出現(xiàn),現(xiàn)在IEEE 802.11 這個(gè)標(biāo)準(zhǔn)已被統(tǒng)稱作Wi-Fi。而如意?云更是采用的IEEE 802.11ac,它是一個(gè)802.11無線局域網(wǎng)(WLAN)通信標(biāo)準(zhǔn),它通過5GHz頻帶(也是其得名原因)進(jìn)行通信。理論上,它能夠提供少1Gbps帶寬進(jìn)行多站式無線局域網(wǎng)通信,或是少500Mbps的單一連接傳輸帶寬。
Wi-Fi技術(shù)突出的優(yōu)勢(shì):
一,無線電波的覆蓋范圍廣,半徑則可達(dá)100米,辦公室自不用說,就是在整棟大樓中也可使用, 可以實(shí)現(xiàn)從簡(jiǎn)單的一個(gè)控制器控制一個(gè)燈的開關(guān)直到復(fù)雜的全家燈光、窗簾、空調(diào)、門禁、電器設(shè)備的全面智能控制。
二,傳輸速度非???,可以達(dá)到11mbps,符合個(gè)人和社會(huì)信息化的需求。此外,它還具有低成本,低功耗的特點(diǎn),符合“低碳生活”的綠色智能家居概念。WIFI的優(yōu)勢(shì)也是應(yīng)用廣泛,已經(jīng)普及到千家萬戶。
WIFI技術(shù)雖然移動(dòng)性強(qiáng),但由于采用的是,通過空氣發(fā)送和接收數(shù)據(jù),使用無線電波傳輸數(shù)據(jù)信號(hào),容易受到外界的干擾和受黑客威脅,安全性比較差,因此也不太適合對(duì)安全性要求極高的智能家居。