物聯(lián)網(wǎng)無(wú)線(xiàn)ZigBee智能家居設計解決方案

一、智能家居優(yōu)勢介紹

1、家居智能化的必要性

隨著(zhù)社會(huì )經(jīng)濟結構、家庭人口結構以及信息技術(shù)的的發(fā)展變化，人們對家居環(huán)境的安全性、舒適性、效率性、透明性提出了更高的要求。同時(shí)越來(lái)越多的家庭要求家居產(chǎn)品不僅要具備簡(jiǎn)單的智能，更要求整個(gè)系統在功能擴展、外延以及服務(wù)方面能夠做到簡(jiǎn)單、方便、輕松、安全。很顯然，我們的家居生活需要改變。

2、物聯(lián)網(wǎng)智能家居與傳統智能家居的區別

傳統意義上一般都認為智能家居是帶來(lái)生活品質(zhì)的提升，其實(shí)物聯(lián)網(wǎng)型智能家居正在改變這些觀(guān)點(diǎn)，最顯著(zhù)的變化就是實(shí)用、方便、易整合。每一個(gè)家庭中都存在著(zhù)各種電器，不管是號稱(chēng)智能的冰箱、空調還是傳統的電燈、電視一直以來(lái)由于標準不一都是獨立工作的，從系統的角度來(lái)看，他們都是零碎的、混亂的、無(wú)序的，并不是一個(gè)有機的、可組織的整體，作為家庭的主人面對這些雜亂無(wú)章的電器其消耗的時(shí)間成本、管理成本、控制成本通常都是很高的并且是非必要的。

無(wú)線(xiàn)物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的出現，給傳統的智能電器、智能家居帶來(lái)了新的產(chǎn)業(yè)機會(huì )，通過(guò)它可以將家中的各種電器通過(guò)無(wú)線(xiàn)方式非常方便地有機組織起來(lái)，形成一個(gè)完整的系統，從而可以實(shí)現無(wú)縫感知并完整管理。這種以前無(wú)法想象并深具挑戰性的應用今天一旦使用無(wú)線(xiàn)物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)連接就會(huì )變得輕松、方便并且非常有趣。這些應用并不僅僅是生活品質(zhì)的提高，更大程度上可以看作是現代家庭的一種最基本需求。

相比物聯(lián)網(wǎng)智能家居，傳統的智能家居不易擴展，靈活性低，兼容性差，升級成本昂貴，維護成本高。

3、各種無(wú)線(xiàn)智能家居對比分析

常用智能家居技術(shù)介紹及比較

雖然智能家居的概念很早就出現，市場(chǎng)需求也一直存在，但長(cháng)期以來(lái)智能家居的發(fā)展由于受制于相關(guān)技術(shù)的突破，一直沒(méi)有得到大規模的應用普及。目前市場(chǎng)存在的智能家居技術(shù)介紹如下：

有線(xiàn)方式

這種方式所有的控制信號必須通過(guò)有線(xiàn)方式連接，控制器端的信號線(xiàn)更是多得嚇人，一但遇到問(wèn)題排查也相當困難。有線(xiàn)方式缺點(diǎn)非常突出，布線(xiàn)繁雜、工作量大、成本高、維護困難、不易組網(wǎng)、擴展性差。這些缺點(diǎn)最終導致有線(xiàn)方式的智能家居只停留在小規模試點(diǎn)階段，無(wú)法大規?？焖偻茝V。

無(wú)線(xiàn)方式

用于智能家居的無(wú)線(xiàn)系統需要滿(mǎn)足幾個(gè)特性：低功耗、穩定、易于擴展組網(wǎng)；至于傳輸速度顯然不是此類(lèi)應用的重點(diǎn)。

目前幾種可用于智能家居的無(wú)線(xiàn)方式：

藍牙：是一種支持設備短距離通信（一般10m內）的無(wú)線(xiàn)電技術(shù)。能在包括移動(dòng)電話(huà)、PDA、無(wú)線(xiàn)耳機、筆記本電腦、相關(guān)外設等眾多設備之間進(jìn)行無(wú)線(xiàn)信息交換。但這種技術(shù)通訊距離太短，同時(shí)屬于點(diǎn)對點(diǎn)通訊方式，對于智能家居的要求來(lái)說(shuō)根本不適用。

另外需要說(shuō)明的是藍牙最近推出了4.0標準，這種新標準采用了低功耗設計，通訊距離也達到2.4G無(wú)線(xiàn)信號的范圍，但其缺陷依然明顯，安全性、組網(wǎng)能力和抗干擾能力不夠，更沒(méi)有網(wǎng)絡(luò )自愈功能。藍牙的泄密事件非常普遍，新標準的組網(wǎng)規模一般不能超過(guò)300個(gè)，同時(shí)藍牙很容易被干擾。

WiFi：其實(shí)就是IEEE802.11b的別稱(chēng)，是由一個(gè)名為“無(wú)線(xiàn)以太網(wǎng)相容聯(lián)盟”（WirelessEthernetCompatibilityAlliance，WECA）的組織所發(fā)布的業(yè)界術(shù)語(yǔ)，中文譯為“無(wú)線(xiàn)相容認證”。它是一種短程無(wú)線(xiàn)傳輸技術(shù)，能夠在數百米范圍內支持互聯(lián)網(wǎng)接入的無(wú)線(xiàn)電信號。它的最大特點(diǎn)就是方便人們隨時(shí)隨地接入互聯(lián)網(wǎng)。但對于智能家居應用來(lái)說(shuō)缺點(diǎn)卻很明顯，功耗高、組網(wǎng)能力差、安全性低。所以wifi雖然非常普及，但在智能家居的應用中只是起到輔助補充的作用。

315M/433M：這些無(wú)線(xiàn)射頻技術(shù)廣泛運用在車(chē)輛監控、遙控、遙測、小型無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò )、工業(yè)數據采集系統、無(wú)線(xiàn)標簽、身份識別、非接觸RF等場(chǎng)所，也有廠(chǎng)商將其引入智能家居系統，但由于其抗干擾能力弱，組網(wǎng)不便，可靠性一般，標準混亂，安全性很低，在智能家居中的應用效果差強人意，泛善可陳，最終被主流廠(chǎng)商拋棄。

ZigBee：Zigbee的基礎是IEEE802.15.但IEEE僅處理低級MAC層和物理層協(xié)議，因此Zigbee聯(lián)盟擴展了IEEE，對其網(wǎng)絡(luò )層協(xié)議和API進(jìn)行了標準化。ZigBee是一種新興的近程、低速率、低功耗的無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò )技術(shù)，主要用于近距離無(wú)線(xiàn)連接。具有低復雜度、低功耗、低速率、低成本、自組網(wǎng)、高可靠、高安全的特點(diǎn)。主要適合應用于自動(dòng)控制和遠程控制等領(lǐng)域，可以嵌入各種設備。簡(jiǎn)而言之，ZigBee就是一種便宜的、低功耗、自組網(wǎng)的近程無(wú)線(xiàn)通訊技術(shù)。

二、ZigBee智能家居產(chǎn)品與傳統智能家居產(chǎn)品的比較優(yōu)勢

物聯(lián)網(wǎng)背景下智能家居的理解

物聯(lián)網(wǎng)一個(gè)重要特征就是能夠快速大規模部署并能夠長(cháng)期穩定運行，這樣的特征就要求我們的家居產(chǎn)品必須具備無(wú)線(xiàn)、無(wú)縫、綠色、安全、可靠的能力，從這些基本能力來(lái)看，傳統的所謂智能家居產(chǎn)品顯然已經(jīng)不能適應物聯(lián)網(wǎng)時(shí)代的要求。

ZigBee最初預計的應用領(lǐng)域主要包括消費電子、能源管理、衛生保健、家庭自動(dòng)化、建筑自動(dòng)化和工業(yè)自動(dòng)化。隨著(zhù)物聯(lián)網(wǎng)的興起，ZigBee又獲得了新的應用機會(huì )。物聯(lián)網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò )邊緣應用最多的就是傳感器或控制單元，這些是構成物聯(lián)網(wǎng)的最基礎最核心最廣泛的單元細胞，而ZigBee能夠在數千個(gè)微小的傳感傳動(dòng)單元之間相互協(xié)調實(shí)現通信，并且這些單元只需要很少的能量，以接力的方式通過(guò)無(wú)線(xiàn)電波將數據從一個(gè)網(wǎng)絡(luò )節點(diǎn)傳到另一個(gè)節點(diǎn)，所以它的通信效率非常高。這種技術(shù)低功耗、抗干擾、高可靠、易組網(wǎng)、易擴容，易使用，易維護、便于快速大規模部署等特點(diǎn)順應了物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展的要求和趨勢。從技術(shù)的角度看，物聯(lián)網(wǎng)和ZigBee技術(shù)在智能家居、健康保健、工農業(yè)監測等方面的應用有著(zhù)很大的融合性，而相對其他無(wú)線(xiàn)技術(shù)而言，ZigBee以其在投資、建設、維護、標準化（國際HA標準）等方面的優(yōu)勢，必將在物聯(lián)網(wǎng)型智能家居領(lǐng)域獲得更廣泛的應用。

ZigBee與常用無(wú)線(xiàn)技術(shù)的主要優(yōu)勢：

從組網(wǎng)能力來(lái)看，藍牙、WiFi、315M/433M等無(wú)線(xiàn)技術(shù)只適用簡(jiǎn)單的星型網(wǎng)絡(luò )，組網(wǎng)能力有限，不具備網(wǎng)絡(luò )修復能力，而ZigBee網(wǎng)絡(luò )能夠組成除星型網(wǎng)絡(luò )之外的樹(shù)狀網(wǎng)和更復雜的網(wǎng)狀網(wǎng)。

從安全性來(lái)看，ZigBee具備特有的安全層，采用128K的高級加密技術(shù)，具有非常高的安全性。而藍牙、WiFi、315M/433M等無(wú)線(xiàn)技術(shù)的安全性普遍較差，泄密事件頻發(fā)。

從可靠性來(lái)看，ZigBee同時(shí)采用了跳頻和擴頻技術(shù)，有著(zhù)極強的抗干擾能力，而藍牙、WiFi、315M/433M等無(wú)線(xiàn)技術(shù)的抗干擾能力一般，特備是315M/433M射頻更容易被空中截碼并很容易被模擬，可靠性很低。

與傳統智能家居相比

1. 具有安全層，安全性好，采用高級加密技術(shù)，至今在全球沒(méi)有破解先例。
2. 同時(shí)采用跳頻和擴頻技術(shù)，抗干擾能力強。
3. 采用經(jīng)過(guò)全球市場(chǎng)多年檢驗的通訊標準，可靠性高。
4. 自組網(wǎng)能力強，組網(wǎng)規模大，最大網(wǎng)絡(luò )可負擔6萬(wàn)多設備。
5. 具備網(wǎng)絡(luò )自愈能力，任何節點(diǎn)的掉線(xiàn)或崩潰不會(huì )影響整個(gè)網(wǎng)絡(luò )的穩定。
6. 功耗低，很多傳感器使用普通電池供電可以工作1年以上。
7. 兼容能力強，可伸縮，采用國際通用的標準協(xié)議，可以兼容其它品牌的設備，隨時(shí)可擴容擴展。
8. 全覆蓋，無(wú)盲區，具有有線(xiàn)方式無(wú)法企及的優(yōu)勢。
9. 與云端無(wú)縫鏈接，方便管理、溯源和及時(shí)感知并控制。

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