几种智能家居的无线传输技术

/ 0评 / 0

智能家居这个概念早在十几年前就出现了,1998年比尔盖茨就为自己建造过一座智能化的豪宅。早期的智能家居是有线的,这在很大程度上限制了其的自身发展:首先是布线问题,需要开墙破洞,使得多数已装修好的房子不愿加入进来;其次,将线布好埋于墙体内,检修维护非常不便,一旦出现问题,意味着要再次开墙破洞;最后,就是造价不菲,以至于早期的智能家居只适合高端人群,而非平民消费品。
无线传输技术的发展为智能家居带来了曙光,剪掉了这些繁琐的线,就减去了很多麻烦。就目前而言,无线智能家居根据所使用的技术不同,主要分为红外IR和射频RF、蓝牙、WIFI、Zigbee、Z-Wave等几种,无线技术让人们得以实现对家居的远程控制。

Smart home wireless transmission technology

Smart home wireless transmission technology


1、红外IR和射频RF相信大家手里的遥控早已经玩烂了,在智能家居技术里边,它应该是优势最少的,而甚至更多的智能产品就是为了替代红外IR遥控而诞生的。但即使是这样也不代表它就是一无是处,因为技术非常成熟稳定也经过市场的洗礼。因此,他们的普及率是最高的,家里大大小小的家电一般是它,要想最低成本、最快地实现智能家居,射频技术却是非常好的解决方案,只需要购买射频转换就能控制家里的绝大多数家用电器,使人们用最小的成本更快体验到智能家居的的魅力。

2、蓝牙方面,至今发展到4.0以后,无论从功耗、传输距离还是速率来说都有了很大的提升和优势,但对于智能家居的复杂组网来说仍然不够。还有就是蓝牙总是需要设备间两两配对,使得体验不太符合人们的使用习惯。

3、WIFI因为其网络容量少得可怜且功耗和时延都不太理想,也不是最理想的智能家居传输技术,但又因其拥有无可比拟的传输速度和难以替代的普及地位,市面上很大一部分的智能产品都选择了WIFI技术。
但需要指出的是,WIFI技术之间连接的从设备达到一定数量,整个网络都会变得非常不稳定,这在上网的情境中也许不是不能容忍的缺陷,但在智能家居的使用情景就有可能变成一种非常糟糕的使用体验。试想,当你想提前打开家里的中央空调,等到回家就能享受凉快的感觉,当你满头大汗地回到家的时候却发现,刚刚发出的命令由于信号的干扰而没有得到执行,你那时候的心情是怎样的?
还有的就是,正因为他的普及率极高,几乎家家户户都有路由器,而且绝大多数的路由器的频段都集中在2.4G左右,这样的结果就是信号与信号之间将产生极大的信号干扰,有可能会使你因为信号不稳定而非常烦恼。
最后就是,由于路由器通过WIFI技术直接连接外部网络,现在严峻的网络安全问题也不得不成为人们疑虑的一个重要关键点。

4、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。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。从网络容量来说,其可以扩展到65000的数量,绝对满足只智能家居产品的接入要求,速率有250K,对于无需大数据传输的家居设备来说绰绰有余。
  具体来说ZigBee具有以下优点:
  抗干扰力强:ZigBee收发模块使用的是直序扩频技术,比起一般FSK,ASK和跳频的数传电台来,具有更好的抗干扰能力。
  保密性好:ZigBee提供了数据完整性检查和鉴权功能,加密算法采用通用的,长达128位的密码给Zigbee信号传输的保密性提供了保障。
  传输速度快:ZigBee传输数据多采用短帧传送,因此,传输速度快,实时性强。
  可扩展性强:ZigBee组网容易,自恢复能力强,因此,便于在智能家居中进行扩展,增加新设备。
ZigBee技术的安全性很高,至今全球尚未出现一起破解先例。其安全性源于其系统性的设计:采用AES加密(高级加密系统),严密程度相当于银行卡加密技术的12倍;其次,Zigbee采用蜂巢结构组网,每个设备均能通过多个方向与网关通信,网络稳定性高;另外,其网络容量理论节点为65300个,足够满足家庭网络覆盖需求,即便是智能小区、智能楼宇等仍能全面覆盖;最后,Zigbee具备双向通讯的能力,不仅能发送命令到设备,同时设备也会把执行状态反馈回来,这对终端使用体验至关重要,尤其是安防设备,倘若你点击了关门,却不知道门是否真的已经锁上,将会带来多大的安全隐患;此外,Zigbee采用了极低功耗设计,可以全电池供电,理论上一节电池能使用10年以上,节能环保。

5、Z-Wave则是真正意义为智能家居而生的,在ZigBee诞生的几年后面世,有很多地方与其类似,同样是智能家居传输中的一种优秀方案。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,数据传输速率可达40kbps,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目前只应用于家庭自动化方面。究其缺点主要三:一是节点较少,理论值为256个,实际值可能只有150个左右,算是其能容纳设备数量的上限,实际上很多厂商能做到容纳20、30个设备就不错了;二是树状组网结构,一旦树枝上端断掉,下端的所有设备将无法与网关通信;三是没有加密方式,安全性差,易受到攻击。(Zwave所用频段在我国是非民用的,国内并不常见Zwave智能家居,更多的还是应用在国外。)

ZigBeeWiFi蓝牙Z-Wave
传输距离10m—75m100m10~100 m,半径15m室内30m,室外100m
实时性会有延时性 有延时性 3ms建立连接会有延时性
安全AES算法 安全性高联网,网络安全AES完全加密技术没有加密
稳定性可自组网,双向通讯数量过多降低稳定性稳定性好较好
功耗非常低功耗较大非常低
组网能力超群,星形拓扑方便联网,链接internet组网简单单一连接性树状组网结构
容量65300个节点十几台理论8台,实际6-7台理论256个,实际20、30个
传输速度250 Kb/s,实际低于100 Kb/s54Mb/s or更高1Mb/s40kbps
工作频段2.4 GHz/868,915 MHz2.4G/5.8G2.4GHz908.42(美国)868.42(欧洲)

扫码关注我的微信公众号 安防视频监控知识

微信公众号ID:ipc-name

Leave a Reply

Your email address will not be published. Required fields are marked *