智能家居核心技术解析
时间：2015-03-27 14:21:52
来源：智能家居网
早期，用于智能家居的有线技术虽然数据传输可靠性强、传输速率高，但同时体积大、灵活差、施工复杂、成本高。随着互联网、云计算等新技术的发展，无线通信/网络技术逐渐取代有线技术。下面，一起看看无线通信/网络技术给智能家居带来的变化。
早期，用于智能家居的有线技术虽然数据传输可靠性强、传输速率高，但同时体积大、灵活差、施工复杂、成本高。随着互联网、云计算等新技术的发展，无线通信/网络技术逐渐取代有线技术。下面，一起看看无线通信/网络技术给智能家居带来的变化。
多种无线通信/网络技术并存
智能家居将门窗、照明、家电、安防、影音等家居设备集成化和系统化的特点，要求采用一定的方式将各种设备连接起来进行统一操控和管理，而无线通信/网络技术大大满足了这种需求。随着家庭控制和智能化的不断进步，无线通信/网络技术也得到了不断地完善与改进。目前，在全球智能家居领域通用的无线通信/网络技术主要包括WIFI、蓝牙、Z-WAVE以及ZigBee等并存的几种短距离无线通讯技术，这些技术成为了智能家居连接和控制的主要方式和手段。
一、WIFI
作为全球应用最为广泛的短距离无线通讯技术，WIFI全称Wireless Fidelity，即无线保真，正式名称是IEEE802.11b。WIFI技术是一种无线通信协议，属于短距离无线通信技术，可以将个人电脑、手持设备（如PDA、手机）等终端以无线方式互相连接。WIFI是以太网的一种无线扩展，组网的成本更低，传输速度较高、速度非常快，无线电波的覆盖范围半径则可达100米。WIFI可以嵌入到其它设备中，如医疗监控设备，楼宇控制系统等。
二、蓝牙
蓝牙技术主要分为BT3(参数 图片 文章).0+HS和4.0版本中加入的Wibree标准也就是Bluetooth Low Energy（BLE）。在轻家居领域，主要讨论BLE部分。低功耗蓝牙（BLE）技术是低成本，短距离，可互操作的鲁棒性无线技术，工作在2.4G频段。BLE采用可变连接时间间隔，几毫秒到几秒，利用快速的连接方式，平时可以处于“非连接”状态节省能源，此时链路两端相互间只是知晓对方，只有在必要时才开启链路，然后在尽可能短的时间内关闭链路，因此拥有极低的运行和待机功耗。
三、Z-Wave
Z-Wave是由丹麦公司Zensys所主导的无线组网规格，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，868.42MHz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。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。
四、ZigBee
ZigBee是基于IEEE802.15.4标准的低功耗局域网协议，是一种新兴的近程（10-100 m）、低速率（250Kbps标称速率）、低功耗的无线网络技术，主要用于近距离无线连接，适合用于自动控制和远程控制等领域，可以嵌入各种设备。其主要特点是近距离、低复杂度、自组织、低功耗、低数据速率、低成本、高可靠等。ZigBee使用频段为2.4G、868MHz以及915MHz。
简而言之，ZigBee就是一种便宜的、低功耗、自组网的短距离无线通讯/网络技术。
ZigBee技术应用广泛，脱颖而出成主流
由于蓝牙技术协议较复杂，功耗高，成本高，传输范围受限，一般有效的范围在10米左右，抗干扰能力不强、信息安全性差，使其并不太适用于要求低成本、低功耗的工业控制和家庭网络，并制约其进一步发展和大规模应用。
WIFI技术则虽然移动性强，但由于采用的是射频技术，通过空气发送和接收数据，使用无线电波传输数据信号，容易受到外界的干扰和受黑客威胁，安全性比较差，因此也不太适合对安全性要求极高的智能家居。
而Z-Wave技术在最初设计时，就定位于智能家居无线控制领域，可用于住宅、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。但是与ZigBee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，但在通用性、安全性等方便相对要差。
ZigBee技术在智能家居中的应用，具有以下优点。ZigBee收发模块使用的是2.4G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；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AES-128，长达128位的密码给ZigBee信号传输的保密性提供了保障；ZigBee传输数据多采用短帧传送，传输速度快，实时性强；ZigBee组网容易，可扩展性强，自恢复能力强，便于在智能家居中进行扩展，增加新设备。
相对其他几种技术，ZigBee技术可广泛应用于包括智能家居在内的所有智能领域，并逐渐脱颖而出成为智能家居行业最为流行的技术。而其在智能家居应用的优势就在于在全球普及较高，不同厂商生产的ZigBee产品也可以依据同一个标准方便地实现互联互通，产品兼容性好。目前，ZigBee 联盟由 300 多个成员企业，包括Ember、Freescale、Schneider、物联传感（中国区总部）等，它们共同推动 ZigBee 无线技术的发展，使其能成为应用于家用电器、能源、住宅、商业和工业领域的领先无线网络连接、传感和控制标准。
物联传感研发无线新技术，开启精“智”生活
依托现代互联网、物联网技术发展起来的无线智能家居控制系统俨然已经成为居家领域的一大亮点，用科技丰富了人们的生活，让人们的生活变得更加安全、健康、高效、舒适和精“智”。近年来，智能家居走进千家万户已成为重要发展趋势，智能家居行业领域也得到了越来越多人的关注，受到广大消费者用户的追捧和青睐。
通过物联网技术，智能家居能够将家中的照明、影音、门窗、家电、安防等所有声、光、电设备连在一起，为人们提供照明控制、安防控制、窗帘控制、家电控制等功能，实现家居设备之间的互联、互通、互控，实现人与家的交互。智能家居改变了家居设备传统、静态、固定、死板的操作方式，用户可以根据需求独立或同时对多个设备进行控制和管理，有助于人们更加合理地支配生活。
作为全球物联网组织ZigBee联盟的高级会员和ZigBee联盟中国区总部，南京物联传感技术有限公司（简称“物联传感”）是目前中国大陆地区一家最早专注于智能家居研发的公司，历时数年在家庭自动化 （ZigBee-HA）领域取得了辉煌成绩，成为引领全球物联网智能家居的重要力量。为打造中国人自己的物联网智能家居产品，物联传感以ZigBee为基础，研发出更为适合家庭自动化和智能化应用的SmartRoom高级无线通信技术。
SmartRoom高级无线技术，是一种目前全球最先进的近程、低速率、低功耗的无线网络技术，源于全球智能领域应用最广泛的ZigBee技术，并在此基础上进行自主研发，是优化后产生的新一代无线通信技术规范。SmartRoom在融合蓝牙、ZigBee、WIFI等无线技术优点的同时，采用了扩频技术对ZigBee的抗干扰能力进行了改进和完善，可以起到避开干扰的作用。当系统网络受到外界干扰，整个网络整以动态的切换到另一个作信道上，而所采用的128k的AES高级加密技术也进一步增强了系统的安全性和可靠性。
基于SmartRoom高级无线技术的物联传感智能家居系统，是无线安装、无线连接和无线控制的全无线智能家居，不涉及施工布线，支持智能手机或平板电脑等终端设备进行控制。也就是说，智能家居可以让用户通过智能手机或平板电脑等终端设备，实现家居设施间的远程控制、本地控制或联动控制。用户只要打开相应智能家居系统软件，无论身在何处，都可以可随时单独或同时打开、关闭或调节门窗、灯光、空调、洗衣机、电视等家中的各种设备，而这一切只需要动一动手指就能完成，过程流畅，方便随时随地的查询和控制，真正实现“人在家外，家在身边”。
由于物联网是“互联网+局域网”的组合方式进行运作的，所以采用zigbee局域网的SmartRoom高级无线技术，使传感器和网关具有全球唯一的独立ID号，进行绑定式工作，从根本上解决了传统无线智能家居大规模应用出现窜网和互相干扰的顽症。而SmartRoom高级无线技术的“星形组网+自由组网”方式，也使用户越广泛稳定性越好，更适合于大面积布网，并且支持自动组网，减少了部分智能家居掉线后需要人工激活的麻烦。
此外，基于全球首个智能家居行业标准ZigBee- HA的SmartRoom技术，还可实现标准内所有智能家居产品互联互通，广受诟病的兼容性问题可得以改善，从而使智能家居消费告别绑架式消费，用户的选择范围更广，让智能家居的推广变得更容易接受。同时，具备双向通信功能也是基于SmartRoom技术的无线智能家居的一大优势。家居设备操作状态可通过移动设备进行即时反馈，使得智能化更彻底，降低了智能家居远程控制操作的盲目性。目前只有基于ZigBee技术的产品可实现这一功能。
在物联网迅猛发展的今天，SmartRoom高级无线技术的价值得到了更好的体现。物联网的网络边缘应用最多的就是传感器或控制单元，这些是构成物联网基础、核心的单元细胞。而SmartRoom高级无线技术能够在数千个微小的传感传动单元之间相互协调实现通信，并且这些单元通过无线电波将数据，以接力的方式从一个网络节点传到另一个节点，只需要微弱的能量，从而保证它通信的高效率。相对其他技术而言，SmartRoom高级无线技术以其在建设、维护、标准化（国际HA标准）等方面的优势，将会在智能家居领域获得更广泛的应用，为大众消费者开启精“智”新生活。
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