隨著物聯網、云計算等新技術的發展,早期用于智能家居的有線技術雖然數據傳輸可靠性強、傳輸速率高,但由于體積龐大、靈活差、布線需鉆墻鑿洞、施工復雜、功能固定、成本相對較高,在智能家居的應用中開始顯得力不從心,而將取而代之是無線通信/網絡技術。無線通信/網絡技術靈活多變、流動性佳、擴展性強等特點,更符合家庭網絡通信需求,成為了智能家居技術發展的趨勢,并將大大促進智能家居發展,為大眾家居生活來無限智能。
多種無線通信/網絡技術并存
智能家居將門窗、照明、家電、安防、影音等家居設備集成化和系統化的特點,要求采用一定的方式將各種設備連接起來進行統一操控和管理,而無線通信/網絡技術大大滿足了這種需求。隨著家庭控制和智能化的不斷進步,無線通信/網絡技術也得到了不斷地完善與改進。目前,在全球智能家居領域通用的無線通信/網絡技術主要包括WIFI、藍牙、Z-WAVE以及ZigBee等并存的幾種短距離無線通訊技術,這些技術成為了智能家居連接和控制的主要方式和手段。
一、WIFI
作為全球應用最為廣泛的短距離無線通訊技術,WIFI全稱Wireless Fidelity,即無線保真,正式名稱是IEEE802.11b。WIFI技術是一種無線通信協議,屬于短距離無線通信技術,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。WIFI是以太網的一種無線擴展,組網的成本更低,傳輸速度較高、速度非常快,無線電波的覆蓋范圍半徑則可達100米。WIFI可以嵌入到其它設備中,如醫療監控設備,樓宇控制系統等。
二、藍牙
藍牙技術主要分為BT3(參數 圖片 文章).0+HS和4.0版本中加入的Wibree標準也就是Bluetooth Low Energy(BLE)。在輕家居領域,主要討論BLE部分。低功耗藍牙(BLE)技術是低成本,短距離,可互操作的魯棒性無線技術,工作在2.4G頻段。BLE采用可變連接時間間隔,幾毫秒到幾秒,利用快速的連接方式,平時可以處于“非連接”狀態節省能源,此時鏈路兩端相互間只是知曉對方,只有在必要時才開啟鏈路,然后在盡可能短的時間內關閉鏈路,因此擁有極低的運行和待機功耗。
三、Z-Wave
Z-Wave是由丹麥公司Zensys所主導的無線組網規格,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,868.42MHz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。Z-Wave技術設計用于住宅、照明商業控制以及狀態讀取應用,例如抄表、照明及家電控制、HVAC、接入控制、防盜及火災檢測等。
四、ZigBee
ZigBee是基于IEEE802.15.4標準的低功耗局域網協議,是一種新興的近程(10-100 m)、低速率(250Kbps標稱速率)、低功耗的無線網絡技術,主要用于近距離無線連接,適合用于自動控制和遠程控制等領域,可以嵌入各種設備。其主要特點是近距離、低復雜度、自組織、低功耗、低數據速率、低成本、高可靠等。ZigBee使用頻段為2.4G、868MHz以及915MHz。
簡而言之,ZigBee就是一種便宜的、低功耗、自組網的短距離無線通訊/網絡技術。
ZigBee技術應用廣泛,脫穎而出成主流
由于藍牙技術協議較復雜,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、信息安全性差,使其并不太適用于要求低成本、低功耗的工業控制和家庭網絡,并制約其進一步發展和大規模應用。
WIFI技術則雖然移動性強,但由于采用的是射頻技術,通過空氣發送和接收數據,使用無線電波傳輸數據信號,容易受到外界的干擾和受黑客威脅,安全性比較差,因此也不太適合對安全性要求極高的智能家居。
而Z-Wave技術在最初設計時,就定位于智能家居無線控制領域,可用于住宅、照明商業控制以及狀態讀取應用,例如抄表、照明及家電控制、HVAC、接入控制、防盜及火災檢測等。Z-Wave采用小數據格式傳輸,40kb/s的傳輸速率足以應對,早期甚至使用9.6kb/s的速率傳輸。但是與ZigBee無線技術相比,擁有相對較低的傳輸頻率、相對較遠的傳輸距離和一定的價格優勢,但在通用性、安全性等方便相對要差。
ZigBee技術在智能家居中的應用,具有以下優點。ZigBee收發模塊使用的是2.4G直序擴頻技術,比起一般FSK、ASK和跳頻的數傳電臺來,具有更好的抗干擾能力;ZigBee提供了數據完整性檢查和鑒權功能,加密算法采用通用的AES-128,長達128位的密碼給ZigBee信號傳輸的保密性提供了保障;ZigBee傳輸數據多采用短幀傳送,傳輸速度快,實時性強;ZigBee組網容易,可擴展性強,自恢復能力強,便于在智能家居中進行擴展,增加新設備。
相對其他幾種技術,ZigBee技術可廣泛應用于包括智能家居在內的所有智能領域,并逐漸脫穎而出成為智能家居行業最為流行的技術。而其在智能家居應用的優勢就在于在全球普及較高,不同廠商生產的ZigBee產品也可以依據同一個標準方便地實現互聯互通,產品兼容性好。目前,ZigBee 聯盟由 300 多個成員企業,包括Ember、Freescale、Schneider、物聯傳感(中國區總部)等,它們共同推動 ZigBee 無線技術的發展,使其能成為應用于家用電器、能源、住宅、商業和工業領域的領先無線網絡連接、傳感和控制標準。
物聯傳感研發無線新技術,開啟精“智”生活
依托現代互聯網、物聯網技術發展起來的無線智能家居控制系統儼然已經成為居家領域的一大亮點,用科技豐富了人們的生活,讓人們的生活變得更加安全、健康、高效、舒適和精“智”。近年來,智能家居走進千家萬戶已成為重要發展趨勢,智能家居行業領域也得到了越來越多人的關注,受到廣大消費者用戶的追捧和青睞。
通過物聯網技術,智能家居能夠將家中的照明、影音、門窗、家電、安防等所有聲、光、電設備連在一起,為人們提供照明控制、安防控制、窗簾控制、家電控制等功能,實現家居設備之間的互聯、互通、互控,實現人與家的交互。智能家居改變了家居設備傳統、靜態、固定、死板的操作方式,用戶可以根據需求獨立或同時對多個設備進行控制和管理,有助于人們更加合理地支配生活。
作為全球物聯網組織ZigBee聯盟的高級會員和ZigBee聯盟中國區總部,南京物聯傳感技術有限公司(簡稱“物聯傳感”)是目前中國大陸地區一家最早專注于智能家居研發的公司,歷時數年在家庭自動化 (ZigBee-HA)領域取得了輝煌成績,成為引領全球物聯網智能家居的重要力量。為打造中國人自己的物聯網智能家居產品,物聯傳感以ZigBee為基礎,研發出更為適合家庭自動化和智能化應用的SmartRoom高級無線通信技術。
SmartRoom高級無線技術,是一種目前全球最先進的近程、低速率、低功耗的無線網絡技術,源于全球智能領域應用最廣泛的ZigBee技術,并在此基礎上進行自主研發,是優化后產生的新一代無線通信技術規范。SmartRoom在融合藍牙、ZigBee、WIFI等無線技術優點的同時,采用了擴頻技術對ZigBee的抗干擾能力進行了改進和完善,可以起到避開干擾的作用。當系統網絡受到外界干擾,整個網絡整以動態的切換到另一個作信道上,而所采用的128k的AES高級加密技術也進一步增強了系統的安全性和可靠性。
基于SmartRoom高級無線技術的物聯傳感智能家居系統,是無線安裝、無線連接和無線控制的全無線智能家居,不涉及施工布線,支持智能手機或平板電腦等終端設備進行控制。也就是說,智能家居可以讓用戶通過智能手機或平板電腦等終端設備,實現家居設施間的遠程控制、本地控制或聯動控制。用戶只要打開相應智能家居系統軟件,無論身在何處,都可以可隨時單獨或同時打開、關閉或調節門窗、燈光、空調、洗衣機、電視等家中的各種設備,而這一切只需要動一動手指就能完成,過程流暢,方便隨時隨地的查詢和控制,真正實現“人在家外,家在身邊”。
由于物聯網是“互聯網+局域網”的組合方式進行運作的,所以采用zigbee局域網的SmartRoom高級無線技術,使傳感器和網關具有全球唯一的獨立ID號,進行綁定式工作,從根本上解決了傳統無線智能家居大規模應用出現竄網和互相干擾的頑癥。而SmartRoom高級無線技術的“星形組網+自由組網”方式,也使用戶越廣泛穩定性越好,更適合于大面積布網,并且支持自動組網,減少了部分智能家居掉線后需要人工激活的麻煩。
此外,基于全球首個智能家居行業標準ZigBee- HA的SmartRoom技術,還可實現標準內所有智能家居產品互聯互通,廣受詬病的兼容性問題可得以改善,從而使智能家居消費告別綁架式消費,用戶的選擇范圍更廣,讓智能家居的推廣變得更容易接受。同時,具備雙向通信功能也是基于SmartRoom技術的無線智能家居的一大優勢。家居設備操作狀態可通過移動設備進行即時反饋,使得智能化更徹底,降低了智能家居遠程控制操作的盲目性。目前只有基于ZigBee技術的產品可實現這一功能。
在物聯網迅猛發展的今天,SmartRoom高級無線技術的價值得到了更好的體現。物聯網的網絡邊緣應用最多的就是傳感器或控制單元,這些是構成物聯網基礎、核心的單元細胞。而SmartRoom高級無線技術能夠在數千個微小的傳感傳動單元之間相互協調實現通信,并且這些單元通過無線電波將數據,以接力的方式從一個網絡節點傳到另一個節點,只需要微弱的能量,從而保證它通信的高效率。相對其他技術而言,SmartRoom高級無線技術以其在建設、維護、標準化(國際HA標準)等方面的優勢,將會在智能家居領域獲得更廣泛的應用,為大眾消費者開啟精“智”新生活。