物联网智能家居的新型无线网络模式

小夏 科技 更新 2024-01-31

智能家居早在上世纪九十年代就已经出现,但昂贵的成本、复杂的布线和物理限制使得智能家居的发展几乎停滞不前,尤其是在现有建筑的对面,机会是不可能转化的。 幸运的是,我们已经来到了物联网时代,这个时代让我们的生活变得简单,将我们周围的一切都变成了智能手机、智能电脑,并通过现成的网络将它们连接在一起,这样我们就可以轻松地从地球上的任何地方操作它们。 在此背景下,基于各种无线协议的智能家居以一股势头走进了我们的生活。 如此巨大的市场和发展前景,必然会带动技术的发展,各种无线组网方式都得到了完善,低功耗、低成本的产品越来越多,让我们有了越来越多的选择,主要有以下几种组网方式:

Zigbee 基于IEEE80215.4 种标准低功耗个人局域网协议。 该协议下指定的技术是一种短距离、低功耗的无线通信技术。 Zigbee功耗低,两节5号电池可持续使用6个月低成本、Zigbee 免许可、免版税、每芯片 2 美元延时短,Zigbee的响应速度快,一般从休眠到工作状态只需15ms,节点连接入网仅30ms,进一步节省电量高容量,Zigbee可以采用星形、片状和网状网络结构,由一个主节点管理多个子节点,最多一个主节点可以管理254个子节点,同时主节点也可以由前一层网络节点管理, 多达 65000 个网络节点。

作为一种新兴的短距离、低速率无线通信技术,Zigbee受到了越来越多的关注和应用。 特别是在智能家居领域,大多数厂商都采用了Zigbee组网。 但Zigbee也有不容忽视的缺点:首先,目前国内的Zigbee技术主要工作在24GHz-25GHz微波波段,其衍射能力较弱,穿透墙壁的能力较弱,如果使用射频功率放大器,则对25G信号的放大会增加功耗和成本其次,Zigbee技术的主要特点是支持自组网,但在家庭环境中,大多数家庭控制设备都安装在固定点位,自组网的优势已不复存在;最后,相对于 65,000 个节点,我们目前在家庭环境中最多使用 100 个节点,这在我们的承受能力之内,当然,随着 Zigbee 模块成本的降低,未来可能会在家中的每一件物品上都安装 igbee 模块。 届时,将有可能更好地利用其优势。

Z-W**E是一种新兴的基于射频的低成本、低功耗、高可靠性、网络友好的短距离无线通信技术。 工作频段为90842MHz(美国) 86842MHz(欧洲,国内采用欧洲频段,目前这两个频段均为免许可频段),FSK(BFSK GFSK)调制方式,数据传输速率为96kbps-40kbps,信号有效覆盖室内30m,室外100m以上,适用于窄带宽应用。 随着通信距离的增加,设备的复杂度、功耗和系统成本都在增加,与现有的无线通信技术相比,Z-W**E的设计成本仅为Zigbee的一半左右,轻量级的协议和简单的结构有助于保持比Zigbee更低的功耗,有力地推动了低速率无线个人局域网的发展, 同时,由于其目标在智能家居领域定位明确,所以智能家居领域的发展速度比Zigbee快。然而,与Zigbee跳频扩频(FHSS)技术相比,Z-W**E的单通道模式自愈能力弱,容易受到干扰,安全性差,这些都是Z-W**E联盟需要尽快解决的问题。

WiFi是目前应用最广泛、传输速率最快的无线组网模式,也是最广为人知的方式,然而,在终端领域,只占据PC和智能手机,等无源智能终端设备很少使用,最终原因是因为功耗太大,与Zigbee相比, 蓝牙等组网方式,WiFi耗电是无法接受的,尤其是在物联网飞速发展的今天,大部分联网设备都是被动的,所以WiFi一直不被看好物联网的发展,虽然国内已经放置了大量的WiFi热点,未来还会安装更多, 但其他智能终端的应用尚未得到广泛采用。不过,目前低功耗wifi芯片也有很多引人注目的研究,尤其是嵌入式实时时钟控制器看门狗定时器wifi芯片,芯片的电源管理功能会在没有设备连接控制的情况下自动控制电源保持低功耗待机模式,功耗只有几W,可以使干电池使用一年以上, 而且功耗几乎和Zigbee的功耗差不多,当然在未来的应用中,成本的降低可能会占据更多的市场。

资料来源:无线连接技术。

原标题:**智能家居无线组网模式。

作者:韩欢、王华军。

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