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zigbee無線傳感網技術與應用開發v2.0_五大主流智能家居無線方案技術橫向對比!...

智能家居解決方案需綜合考慮技術、成本、施工友善、美觀等多個因素。傳統的智能家居網絡布線方式是有線網絡,施工不友善、影響美觀,各制造商都在主推基于無線技術的智能家居解決方案。無線網絡無需布線不會影響室内美觀,節約了綜合布線這方面的人力和物力,且具有友善、快速等特點,非常适合應用于智能家居。

一、概述

智能家居解決方案需綜合考慮技術、成本、施工友善、美觀等多個因素。傳統的智能家居網絡布線方式是有線網絡,施工不友善、影響美觀,各制造商都在主推基于無線技術的智能家居解決方案。無線網絡無需布線不會影響室内美觀,節約了綜合布線這方面的人力和物力,且具有友善、快速等特點,非常适合應用于智能家居。

目前市場上智能家居的無線解決方案較多,這一方面可為使用者提供更多選擇,但同時也給使用者帶來了困惑,不知選擇哪種無線技術建構的智能家居系統。智能家居無線解決方案雖多,但主流的智能家居無線技術可總結為:Zigbee、Z-Wave、KNX RF、WiFi、藍牙等。

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智能家居無線方案如何選?五大主流技術橫向對比

二、幾種主流智能家居無線技術對比

現從無線傳輸技術、功耗、節點數、安全性、開放性、标準化與互操作、行業适用性、可用軟硬體資源等幾個方面對上述幾種主流智能家居無線技術進行比較。

1、無線傳輸技術

Zigbee:基于IEEE 802.15.4标準,工作頻率為868MHz、915MHz或2.4GHz,在國内主要使用2.4GHz,250kbps(2.4GHz),調制方式:BPSK/OQPSK,支援星型、樹型和網狀(mesh)網絡拓撲,支援16個通信信道(2.4GHz)。

Z-Wave:無線傳輸技術無标準,工作頻率為908.42MHz(美國)、868.42MHz(歐洲),調制方式:FSK(BFSK/GFSK),資料傳輸速率為40kbps,支援網狀(mesh)網絡拓撲,支援單信道。

KNX RF:基于EN 50090-5-3,工作頻率為868MHz,調制方式:FSK,資料傳輸速率為16kbps,支援對等網絡拓撲,不支援網狀拓撲,支援3個快速信道和2個慢速信道。

WiFi:基于IEEE 802.11标準,主要工作頻率為2.4GHz,調制方式:MIMO-OFDM/DSSS/CCK,資料傳輸速率為11Mbps以上,支援自組網(Ad hoc)和基礎結構拓撲,支援14個通信信道。

藍牙:基于IEEE 802.15标準,主要工作頻率為2.4GHz,調制方式GFSK,資料傳輸速率為1Mbps以上,支援點對點,以及對等網絡(Ad hoc)拓撲,支援79個信道。

2、功耗

Zigbee/Z-Wave/KNXRF都為低功耗設計,典型1mW(0dBm),KNX RF甚至支援機電能源擷取方式(類似EnOcean方式);WiFi功耗大,需外配電源,典型36mW(16dBm);藍牙功耗介于低功耗與WiFi功耗之間,典型2.5 mW(4dBm)。

3、節點數

Zigbee:理論上可支援超過6萬個節點。

Z-Wave:最多232個節點。

KNX RF:最多約4000個節點。

WiFi:理論上254個節點,但實際支援遠低于理論值,一般不超過20個。

藍牙:一般8個節點。

4、安全性

Zigbee:AES– 128等安全機制。

Z-Wave:具備安全層,提供密鑰機制。

KNX RF:應用層之上提供認證、加密等安全機制。

WiFi:WPA/WPA2安全機制。

藍牙:可提供認證、加密和密鑰管理等安全機制。

5、開放性

Zigbee:Zigbee聯盟,會員開放。

Z-Wave:Zensys公司主導Z-Wave聯盟,會員開放。

KNX RF:KNX協會,會員完全開放。

WiFi:完全開放。

藍牙:藍牙技術聯盟,完全開放。

6、标準化與互操作

Zigbee:未建立國際标準,已建立協會内部協定規範和不同領域規約,目前不同廠商産品存在互操作問題。

Z-Wave:未建立國際标準,已建立協會内部協定規範。

KNX RF:已成為ISO/IEC标準、EN标準、GB/T标準,不同廠商産品可實作互操作,且使用統一軟體進行配置。

WiFi:已有國際标準,但面向智能家居領域沒有建立規約,不同廠商産品無法實作互操作。

藍牙:已有國際标準,但面向智能家居領域沒有建立規約,不同廠商産品無法實作互操作。

7、行業适用性

Zigbee:可面向多個應用領域,适用于智能家居應用,但主要用于傳感和控制等功能。

Z-Wave:專門針對智能家居應用,但主要用于傳感和控制等功能。

KNX RF:專門針對智能家居應用,可與KNX TP(雙絞線)配合使用,但主要用于傳感和控制等功能。

WiFi:面向多應用領域,智能家居應用不僅可用于傳感和控制,也可用于音視訊等功能。

藍牙:面向多應用領域,智能家居應用不僅可用于傳感和控制,也可用于語音等功能。

8、可用軟硬體資源

Zigbee:已有多個晶片制造商提供解決方案,如TI、FREESCALE 、ATMEL、Nordic 等,以及基于不同硬體平台的通信協定棧。

Z-Wave:Zensys公司提供專用晶片。

KNX RF:目前有2個硬體廠商和2個軟體公司提供晶片和協定解決方案。

WiFi:衆多廠商提供晶片和協定解決方案,應用層以外協定為開放協定。

藍牙:較多廠商提供晶片和協定解決方案。

三、特點分析

1、Zigbee

無線通信技術先進,抗擾性和穿透性一般(主要工作在2.4GHz),軟硬體開發資源較豐富,标準化和互操作性待改進,比較适合智能家居行業應用。

2、Z-Wave

無線通信技術較先進,抗擾性和穿透性較好,軟硬體開發資源單一,第三方解決方案少,标準化待完善,互操作性較好。适合智能家居行業應用。

3、KNX RF

無線通信技術簡單但實用,軟硬體開發資源較少,抗擾性和穿透性較好,标準化和互操作性很優秀。無線和有線可構成完整解決方案,适合智能家居行業應用。

4、WiFi

無線通信技術先進,軟硬體開發資源很豐富,抗擾性和穿透性一般(主要工作在2.4GHz)。智能家居行業的标準化和互操作性較差,由于功耗高和節點數限制,在智能家居行業應用受限,但其将智能家居應用整合到IT網絡的能力最強。

5、藍牙

無線通信技術先進,軟硬體開發資源豐富,抗擾性和穿透性一般(主要工作在2.4GHz)。智能家居行業的标準化和互操作性較差,由于節點數和拓撲方式,其在智能家居行業應用受限,但友善內建到智能終端,如手機、Pad等。

四、觀點

上述對幾種主流用于智能家居無線技術進行了客觀對比,但對于公司選擇哪種技術,以及客戶選擇哪種産品,除了技術先進性的對比,還要考慮技術的成熟性、可靠性、工程實施等多個因素。

另提兩個問題:

1)是否一定要支援Mesh網絡的無線技術?無線技術支援Mesh拓撲結構表示其無線技術較複雜,可支援更多節點,覆寫更廣區域。但鑒于Mesh拓撲的複雜性,會增加開發難度,且網絡管理複雜,而且較多條路由在實際應用中的意義并不大。

2)現在階段是否應該采用純無線解決方案?無線技術确實給智能家居帶來了很多友善,但目前看完全靠無線技術并不能解決所有的應用問題,而且無線技術的可靠性、穩定性目前仍需改善,尤其對于公建應用。有線+無線的解決方案在目前階段仍然是正确選擇。

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