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南京物聯傳感技術有限公司
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閱讀:1652發布時間:2012-2-8
本文簡要介紹智能家居的現狀、Zigbee的基本情況以及Zigbee技術用于智能家居系統的優勢
*,十多年前智能家居的概念已經在國內出現,但時至今日,智能家居還沒有進入繁榮期,市場也一直處于低迷階段,基本上沒有太大突破。
智能家居發展較慢的障礙主要有以下幾方面:
1.產品價格
智能家居采用的技術都離不開各種網絡、控制和軟件技術,因此,比起傳統產品(如開關、窗簾等)來說要貴很多。一個智能開關起碼要比普通的開關貴十倍以上的價格。因此,對普通家庭來說,如果沒有真正的需求,一般是不會考慮的。
2.技術標準
2005年*認可了”E家佳”和“閃聯”兩個智能家居推薦標準外,但是它們并沒有得到很好的普及。國外和國內各廠商實際使用的各種標準在中國市場上是五花八門,并沒有形成zui主流和普遍使用的技術標準。
3.安裝方式
這是產品研發和推廣的致命難關。
如果采用傳統、成熟的總線技術產品,難以讓多數消費者接受。因為,這必須要在裝修前就要預埋管線,工程難度大、技術要求高,并且一旦裝修完畢,就很難再做修改,這對于還在不斷學習和嘗試感受新事物過程中的消費者來說是很難接受的。
基于無線315MHz、433MHz的公共頻段(該頻段上還包括遙控玩具、報警器、遙控門鎖等)的無線智能家居家居系統,則存在產品抗*力差導致系統不穩定、系統反映慢導致用戶體驗較差、產品功耗大等缺陷。
對于基于電力載波技術的產品,同樣存在系統不穩定的缺點。原因在于中國的電力線環境中存在較多的雜波信號,使通過電力線傳輸的控制信號受到干擾,難以保證其控制信號傳輸的可靠性。
4.操作復雜
智能家居產品大多存在設置、操作復雜的問題,有很多花哨、不必要的功能。智能家居系統在很多時候,更象是一個專業的控制系統,而不是一個普通老百姓可以操作的家電產品。去繁就簡,使系統更易于操作、更人性化才是智能家居系統得以普及的關鍵。
如何清除上述障礙,是智能家居能得到真正的普及?Zigbee技術給我們提供一個很好的解決思路。
ZigBee技術是一種用于短距離范圍內、低數據量、低傳輸速率下的電子設備之間的無線通信技術。ZigBee名字來源于“Bee”蜜蜂,“Zig”意思是走“之”字形,是蜜蜂通過跳之字形狀的舞蹈將花和蜂蜜所在地的訊息正確的傳達給其他蜜蜂。ZigBee技術也具備相似的通訊能力,可以將信息通過ZigBee網路傳遞給其他ZigBee裝置。
ZigBeeAlliance定義網路層(NWK)、應用層(APS)與安全層(Security)規格。NWKzui重要的工作,在于負責網絡機制的建立與管理,并具有自動組網以及自動修復路徑的功能。在NWK中,ZigBee定義了三種角色,*個是協調器(Coordinator),負責網路的建立以及網絡地址(NetworkAddress)的分配;第二個是路由器(Router),主要負責找尋、建立以及修復數據包的路由路徑,并負責轉送數據包,同時也具有網路位置的分配的能力;zui后一個是終端設備(EndDevice),只能選擇加入別人已經形成的網絡(WPAN),可以收發資料,但不能轉送數據包(Routing)。
ZigBee技術的特點:
1.超低功耗
由于ZigBee技術傳輸速率低、傳輸數據量很小、內存使用量少,因此信號的收發時間很短,ZigBee節點可以在大部分時間內處于睡眠狀態,而在睡眠狀態下Zigbee收發模塊的工作電流一般在幾微安左右。
當需要發送數據時,Zigbee可以在15ms或更短的時間內由睡眠狀態進入工作狀態,因此即使處于睡眠狀態的節點也能做到低時延。
因此ZigBee節點非常省電,特別是在睡眠狀態占設備總運行時間的比例較大的情況下。一般來說,堿性電池可以使用半年到數年。在收發狀態比例較少的情況下,電池壽命甚至可以超過10年。
2.網絡容量大
一個Zigbee網絡理論上可以支持65536個ZigBee網路節點。
3.數據傳輸可靠
至于可靠性,ZigBee有很多方面進行保證,首先是物理層采用了擴頻技術,能夠在一定程度上抵抗干擾;MAC層和應用層(APS部分)有應答重傳功能,另外MAC層的CSMA機制使節點發送之前先監聽信道,選擇相對空閑的信道進行通訊,也可以起到避開干擾的作用;網絡層采用了網狀網的組網方式,從源節點到達目的節點可以有多條路徑,路徑的冗余加強了網絡的健壯性。如果原先的路徑出現了問題,比如受到干擾,或者其中一個中間節點出現故障,ZigBee可以進行路由修復,另選一條合適的路徑來保持通信。另外,頻率捷變(frequencyagility)也是ZigBee加強其可靠性的一個重要特性。當ZigBee網絡受到外界干擾,比如Wi-Fi的干擾,無法正常工作時,整個網絡可以動態的切換到另一個工作信道上。
4.時延短
ZigBee的響應速度較快,從睡眠狀態轉入工作狀態只需15ms,節點連接進入網絡只需要30ms,既節約了能源又縮短了時間。相對而言,Bluetooth需要3~10s,WiFi需要3s。
5.安全性
ZigBee提供了數據完整性檢查功能,阻止攻擊者對數據進行修改;提供認證功能,阻止攻擊者修改、模仿Zigbee設備;采用采用128bitsAES加密算法,防止偵聽數據;這些措施確定Zigbee網絡的安性。
6.實現成本低
由于對資源要求低、系統結構簡單,產品的構成成本自然降低,再加上Zigbee協議為免費用,其大量市場的應用必然大幅度降低芯片的成本。
ZigBee技術在數字家庭領域的應用
在家居中有很多電器和電子設備,如電燈、電視機、冰箱、洗衣機、電腦、空調等等,可能還有煙霧感應、報警器和攝像頭等設備,使用了ZigBee技術,可以把這些電子電器設備都起來,組成一個網絡,還可以通過網關連接到Internet,這樣用戶就可以方便的在任何地方監控自己家里的情況。
采用Zigbee技術構建智能家居系統的優勢:
1.低成本
與有線智能家居系統相,ZigBee無線系統*省去了管線設計、施工、安裝、維護所帶來的一大堆成本;另外,對于已經裝修好的家居來說,可以直接安裝智能家居系統,無需進行破壞原有的裝修設計進行重新布線、施工;
2.安裝簡易快捷
基于無線傳輸的ZigBee智能家居系統提供了一套無需在設備間額外安裝控制信號線的解決方案,只需更換傳統的墻壁開關就可立即實現對燈光、窗簾等電器的智能控制,任何一個非專業的電工都能安裝;還可以以簡易的方式對系統進行擴展和修改。
3.操作簡易
對于家居的各種電器控制,Zigbee系統的操作非常簡單。開啟系統后各種家電設備即可自動組網,無需用戶的過多干預。系統啟動后的操作也很簡單,比如一鍵就可以同時控制燈光、窗簾、音樂等構成的場景。使用者也無需擔心系統的設置和記憶問題。
4.系統穩定可靠
Zigbee協議本身具有保證數據可靠傳輸、系統安全的機制,所以以Zigbee技術構建的智能家居系統,在穩定性、安全性方面有先天的優勢。
物聯傳感---薛慧:
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