论文部分内容阅读
事实上,自从物联网技术运用到智能家居以来,智能家居系统确实比以前有了“质的变化”,变得“聪明”很多。因为智能家居概念流行10多年,曾经在国内某些高档小区出现过,但总的来说,智能化程度不高,操作不稳定,远达不到用户心理预期,市场认可度较低,一直没有走红。如今,使用者拿着手机或者iPad就能在远程遥控操作,这在以前是压根不敢想象的事情。
近年来,物联网的技术推广成为推动智能家居发展的催化剂,智能家居系统逐步朝着网络化、信息化、智能化方向发展,智能终端设备的产品也逐步走向成熟,尤其以Zigbee为代表的先进技术应用,使得物联网通信技术往无线方向发展,也从一定程度上降低了产品的成本,更容易推广和接受。
无线技术挨个看谈到智能家居的无线控制方式,就不得不提到与之相关的几大无线技术。目前,全球通用的无线技术主要包括红外、蓝牙、RFID、ZigBee、Z-Wave、WiFi等。随着科技的不断发展,无线技术也进行着日新月异的改进。基于其灵活性、无需布线等优点,在市场上也得到相当广泛应用。智能家居产品的出现,更是为无线技术开辟了另一方新的应用空间。相比较传统智能家居系统采用的有线布网方式,无线技术的应用则可以减少布线带来的麻烦,具有更好的可扩展性、移动性。
ZigBee技术—智能家居行业最流行的无线技术
Zigbee是基于IEEE802.15.4标准的低功耗个域网协议。根据这个协议规定的技术是一种短距离、低功耗的无线通信技术。这一名称来源于蜜蜂的八字舞,由于蜜蜂(bee)是靠飞翔和“嗡嗡”(zig)地抖动翅膀的“舞蹈”来与同伴传递花粉所在方位信息,也就是说蜜蜂依靠这样的方式构成了群体中的通信网络。其特点是近距离、低复杂度、自组织、低功耗、低数据速率、低成本。主要适合用于自动控制和远程控制领域,可以嵌入各种设备。简而言之,ZigBee就是一种便宜的,低功耗的近距离无线组网通讯技术。类似于CDMA和GSM网络。Zigbee数传模块类似于移动网络基站。通讯距离从标准的75m到几百米、几公里,并且支持无限扩展。
ZigBee可工作在2.4GHz(全球流行)、868MHz(欧洲流行)和915MHz(美国流行)3个频段上,分别具有最高250kbit/s、20kbit/s和40kbit/s的传输速率,它的传输距离在10~75m的范围
内,但可以继续增加。作为一种无线通信技术,ZigBee具有低功耗、成本低、时延短、网络容量大、可靠、安全等特点。
目前一般的无线智能家居系统是基于315MHz/433MHz射频进行单向数据传输的,由于没有接受方的确认信息的反馈,这些无线智能家居在受到干扰的情况下会经常控制失灵,系统可靠性非常差。符合Zigbee标准的无线智能家居系统则可以彻底解决控制失灵这种致命缺陷,正是凭借这些优点,ZigBee技术成为了目前智能家居行业最流行的无线传输技术。
Z-Wave—无线智能家居的新兴力量
Z-Wave是由丹麦公司Zensys所一手主导的无线组网规格,Z-wave联盟(Z-wave Alliance)虽然没有ZigBee联盟强大,但是Z-wave联盟的成员均是已经在智能家居领域有现行产品的厂商,目前该联盟已经具有160多家国际知名公司,范围基本覆盖全球各个国家和地区。尤其是国际大厂思科(Cisco)与英特尔(Intel)的加入,也强化Z-wave在家庭自动化领域的地位。就市场占有率来说,Z-Wave在欧美普及率比较高,知名厂商如Wintop,Leviton,Control4等。
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(美国)~868.42MHz(欧洲),采用FSK(BFSK/ GFSK)调制方式,数据传输速率为9.6 kbps,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。随着通信距离的增大,设备的复杂度、功耗以及系统成本都在增加,相对于现有的各种无线通信技术,Z-Wave技术将是最低功耗和最低成本的技术,有力地推动着低速率无线个人区域网。
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。Z-Wave可将任何独立的设备转换为智能网络设备,从而可以实现控制和无线监测。Z-Wave技术在最初设计时,就定位于智能家居无线控制领域。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。与同类的其他无线技术相比,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。
Z-Wave技术专门针对窄带应用并采用创新的软件解决方案取代成本高的硬件,因此只需花费其它类似技术的一小部份成本就可以组建高质量的无线网络。
Wi-Fi技术—短程无线传输技术
Wi-Fi是一种可以将个人电脑、手持设备(如PDA、手机)等终端以无线方式互相连接的技术。Wi-Fi是一个无线网路通信技术的品牌,由Wi-Fi联盟(Wi-Fi Alliance)所持有。目的是改善基于IEEE 802.11标准的无线网路产品之间的互通性。
Wi-Fi俗称无线宽带,是一种短程无线传输技术,能够在数百英尺范围内支持互联网接入的无线电信号。随着IEEE 802.11b、IEEE 802.11g以及IEEE 802.11n等标准的出现,现在IEEE 802.11这个标准已被统称作Wi-Fi。从应用层面来说,要使用Wi-Fi,用户首先要有Wi-Fi兼容的用户端装置。Wi-Fi技术突出的优势在于:其一,无线电波的覆盖范围广,半径则可达100米,覆盖普通的家居范围不成问题。其二,传输速度非常快,IEEE 802.11n最快可以达到450Mbps,完全可以满足个人和家庭通讯和娱乐的需求。
但基于Wi-Fi技术的规模商业化应用,却在世界范围内罕见成功先例。问题主要集中在两个方面:一是大型运营商对这一模式的不认可:二是本身缺乏有效的商业模式。但基于Wi-Fi技术的无线局域网已经日趋普及。这将意味将来可以十分方便的应用。一旦存在Wi-Fi网络的公众场合,解决了运营商的互联互通,高收费,漫游性的问题,Wi-Fi将从一个成功的技术转化为成功的商业。诸多运营商先后涉足这一领域,且许多国家政府和城市使用该项技术打造无线化的国家和城市,且随着数码娱乐设备的普及,Wi-Fi技术的热度将会再次高涨起来。
传统技术无线智能家居系统存在的问题
基于无线315MHz、433MHz的公共频段(该频段上还包括遥控玩具、报警器、遥控门锁等)的无线智能家居家居系统,则存在产品抗干扰能力差导致系统不稳定、系统反映慢导致用户体验较差、产品功耗大等缺陷。
对于基于电力载波技术的产品,同样存在系统不稳定的缺点。原因在于中国的电力线环境中存在较多的杂波信号,使通过电力线传输的控制信号受到干扰,难以保证其控制信号传输的可靠性。
近年来,物联网的技术推广成为推动智能家居发展的催化剂,智能家居系统逐步朝着网络化、信息化、智能化方向发展,智能终端设备的产品也逐步走向成熟,尤其以Zigbee为代表的先进技术应用,使得物联网通信技术往无线方向发展,也从一定程度上降低了产品的成本,更容易推广和接受。
无线技术挨个看谈到智能家居的无线控制方式,就不得不提到与之相关的几大无线技术。目前,全球通用的无线技术主要包括红外、蓝牙、RFID、ZigBee、Z-Wave、WiFi等。随着科技的不断发展,无线技术也进行着日新月异的改进。基于其灵活性、无需布线等优点,在市场上也得到相当广泛应用。智能家居产品的出现,更是为无线技术开辟了另一方新的应用空间。相比较传统智能家居系统采用的有线布网方式,无线技术的应用则可以减少布线带来的麻烦,具有更好的可扩展性、移动性。
ZigBee技术—智能家居行业最流行的无线技术
Zigbee是基于IEEE802.15.4标准的低功耗个域网协议。根据这个协议规定的技术是一种短距离、低功耗的无线通信技术。这一名称来源于蜜蜂的八字舞,由于蜜蜂(bee)是靠飞翔和“嗡嗡”(zig)地抖动翅膀的“舞蹈”来与同伴传递花粉所在方位信息,也就是说蜜蜂依靠这样的方式构成了群体中的通信网络。其特点是近距离、低复杂度、自组织、低功耗、低数据速率、低成本。主要适合用于自动控制和远程控制领域,可以嵌入各种设备。简而言之,ZigBee就是一种便宜的,低功耗的近距离无线组网通讯技术。类似于CDMA和GSM网络。Zigbee数传模块类似于移动网络基站。通讯距离从标准的75m到几百米、几公里,并且支持无限扩展。
ZigBee可工作在2.4GHz(全球流行)、868MHz(欧洲流行)和915MHz(美国流行)3个频段上,分别具有最高250kbit/s、20kbit/s和40kbit/s的传输速率,它的传输距离在10~75m的范围
内,但可以继续增加。作为一种无线通信技术,ZigBee具有低功耗、成本低、时延短、网络容量大、可靠、安全等特点。
目前一般的无线智能家居系统是基于315MHz/433MHz射频进行单向数据传输的,由于没有接受方的确认信息的反馈,这些无线智能家居在受到干扰的情况下会经常控制失灵,系统可靠性非常差。符合Zigbee标准的无线智能家居系统则可以彻底解决控制失灵这种致命缺陷,正是凭借这些优点,ZigBee技术成为了目前智能家居行业最流行的无线传输技术。
Z-Wave—无线智能家居的新兴力量
Z-Wave是由丹麦公司Zensys所一手主导的无线组网规格,Z-wave联盟(Z-wave Alliance)虽然没有ZigBee联盟强大,但是Z-wave联盟的成员均是已经在智能家居领域有现行产品的厂商,目前该联盟已经具有160多家国际知名公司,范围基本覆盖全球各个国家和地区。尤其是国际大厂思科(Cisco)与英特尔(Intel)的加入,也强化Z-wave在家庭自动化领域的地位。就市场占有率来说,Z-Wave在欧美普及率比较高,知名厂商如Wintop,Leviton,Control4等。
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(美国)~868.42MHz(欧洲),采用FSK(BFSK/ GFSK)调制方式,数据传输速率为9.6 kbps,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。随着通信距离的增大,设备的复杂度、功耗以及系统成本都在增加,相对于现有的各种无线通信技术,Z-Wave技术将是最低功耗和最低成本的技术,有力地推动着低速率无线个人区域网。
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。Z-Wave可将任何独立的设备转换为智能网络设备,从而可以实现控制和无线监测。Z-Wave技术在最初设计时,就定位于智能家居无线控制领域。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。与同类的其他无线技术相比,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。
Z-Wave技术专门针对窄带应用并采用创新的软件解决方案取代成本高的硬件,因此只需花费其它类似技术的一小部份成本就可以组建高质量的无线网络。
![](/img/pic.php?url=http://img1.qikan.com/qkimages/szjt/szjt201204/szjt20120419-2-l.jpg)
![](http://img1.qikan.com/qkimages/szjt/szjt201204/szjt20120419-3-l.jpg)
Wi-Fi技术—短程无线传输技术
Wi-Fi是一种可以将个人电脑、手持设备(如PDA、手机)等终端以无线方式互相连接的技术。Wi-Fi是一个无线网路通信技术的品牌,由Wi-Fi联盟(Wi-Fi Alliance)所持有。目的是改善基于IEEE 802.11标准的无线网路产品之间的互通性。
Wi-Fi俗称无线宽带,是一种短程无线传输技术,能够在数百英尺范围内支持互联网接入的无线电信号。随着IEEE 802.11b、IEEE 802.11g以及IEEE 802.11n等标准的出现,现在IEEE 802.11这个标准已被统称作Wi-Fi。从应用层面来说,要使用Wi-Fi,用户首先要有Wi-Fi兼容的用户端装置。Wi-Fi技术突出的优势在于:其一,无线电波的覆盖范围广,半径则可达100米,覆盖普通的家居范围不成问题。其二,传输速度非常快,IEEE 802.11n最快可以达到450Mbps,完全可以满足个人和家庭通讯和娱乐的需求。
但基于Wi-Fi技术的规模商业化应用,却在世界范围内罕见成功先例。问题主要集中在两个方面:一是大型运营商对这一模式的不认可:二是本身缺乏有效的商业模式。但基于Wi-Fi技术的无线局域网已经日趋普及。这将意味将来可以十分方便的应用。一旦存在Wi-Fi网络的公众场合,解决了运营商的互联互通,高收费,漫游性的问题,Wi-Fi将从一个成功的技术转化为成功的商业。诸多运营商先后涉足这一领域,且许多国家政府和城市使用该项技术打造无线化的国家和城市,且随着数码娱乐设备的普及,Wi-Fi技术的热度将会再次高涨起来。
传统技术无线智能家居系统存在的问题
基于无线315MHz、433MHz的公共频段(该频段上还包括遥控玩具、报警器、遥控门锁等)的无线智能家居家居系统,则存在产品抗干扰能力差导致系统不稳定、系统反映慢导致用户体验较差、产品功耗大等缺陷。
对于基于电力载波技术的产品,同样存在系统不稳定的缺点。原因在于中国的电力线环境中存在较多的杂波信号,使通过电力线传输的控制信号受到干扰,难以保证其控制信号传输的可靠性。