物聯(lián)網(wǎng)無線ZigBee智能家居設(shè)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

隨著社會經(jīng)濟結(jié)構(gòu)、家庭人口結(jié)構(gòu)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。同時越來越多的家庭要求家居產(chǎn)品不僅要具備簡單的智能，更要求整個系統(tǒng)在功能擴展、外延以及服務(wù)方面能夠做到簡單、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(tǒng)智能家居的區(qū)別

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

無線物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的出現(xiàn)，給傳統(tǒng)的智能電器、智能家居帶來了新的產(chǎn)業(yè)機會，通過它可以將家中的各種電器通過無線方式非常方便地有機組織起來，形成一個完整的系統(tǒng)，從而可以實現(xiàn)無縫感知并完整管理。這種以前無法想象并深具挑戰(zhàn)性的應(yīng)用今天一旦使用無線物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)連接就會變得輕松、方便并且非常有趣。這些應(yīng)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(xiàn)代家庭的一種最基本需求。

相比物聯(lián)網(wǎng)智能家居，傳統(tǒng)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、各種無線智能家居對比分析

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(xiàn)，市場需求也一直存在，但長期以來智能家居的發(fā)展由于受制于相關(guān)技術(shù)的突破，一直沒有得到大規(guī)模的應(yīng)用普及。目前市場存在的智能家居技術(shù)介紹如下：

有線方式

這種方式所有的控制信號必須通過有線方式連接，控制器端的信號線更是多得嚇人，一但遇到問題排查也相當(dāng)困難。有線方式缺點非常突出，布線繁雜、工作量大、成本高、維護困難、不易組網(wǎng)、擴展性差。這些缺點最終導(dǎo)致有線方式的智能家居只停留在小規(guī)模試點階段，無法大規(guī)模快速推廣。

無線方式

用于智能家居的無線系統(tǒng)需要滿足幾個特性：低功耗、穩(wěn)定、易于擴展組網(wǎng)；至于傳輸速度顯然不是此類應(yīng)用的重點。

目前幾種可用于智能家居的無線方式：

藍牙：是一種支持設(shè)備短距離通信（一般10m內(nèi)）的無線電技術(shù)。能在包括移動電話、PDA、無線耳機、筆記本電腦、相關(guān)外設(shè)等眾多設(shè)備之間進行無線信息交換。但這種技術(shù)通訊距離太短，同時屬于點對點通訊方式，對于智能家居的要求來說根本不適用。

另外需要說明的是藍牙最近推出了4.0標(biāo)準(zhǔn)，這種新標(biāo)準(zhǔn)采用了低功耗設(shè)計，通訊距離也達到2.4G無線信號的范圍，但其缺陷依然明顯，安全性、組網(wǎng)能力和抗干擾能力不夠，更沒有網(wǎng)絡(luò)自愈功能。藍牙的泄密事件非常普遍，新標(biāo)準(zhǔn)的組網(wǎng)規(guī)模一般不能超過300個，同時藍牙很容易被干擾。

WiFi：其實就是IEEE802.11b的別稱，是由一個名為“無線以太網(wǎng)相容聯(lián)盟”（WirelessEthernetCompatibilityAlliance，WECA）的組織所發(fā)布的業(yè)界術(shù)語，中文譯為“無線相容認證”。它是一種短程無線傳輸技術(shù)，能夠在數(shù)百米范圍內(nèi)支持互聯(lián)網(wǎng)接入的無線電信號。它的最大特點就是方便人們隨時隨地接入互聯(lián)網(wǎng)。但對于智能家居應(yīng)用來說缺點卻很明顯，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(yīng)用中只是起到輔助補充的作用。

315M/433M：這些無線射頻技術(shù)廣泛運用在車輛監(jiān)控、遙控、遙測、小型無線網(wǎng)絡(luò)、工業(yè)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)、無線標(biāo)簽、身份識別、非接觸RF等場所，也有廠商將其引入智能家居系統(tǒng)，但由于其抗干擾能力弱，組網(wǎng)不便，可靠性一般，標(biāo)準(zhǔn)混亂，安全性很低，在智能家居中的應(yīng)用效果差強人意，泛善可陳，最終被主流廠商拋棄。

ZigBee：Zigbee的基礎(chǔ)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進行了標(biāo)準(zhǔn)化。ZigBee是一種新興的近程、低速率、低功耗的無線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，主要用于近距離無線連接。具有低復(fù)雜度、低功耗、低速率、低成本、自組網(wǎng)、高可靠、高安全的特點。主要適合應(yīng)用于自動控制和遠程控制等領(lǐng)域，可以嵌入各種設(shè)備。簡而言之，ZigBee就是一種便宜的、低功耗、自組網(wǎng)的近程無線通訊技術(shù)。

二、ZigBee智能家居產(chǎn)品與傳統(tǒng)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)一個重要特征就是能夠快速大規(guī)模部署并能夠長期穩(wěn)定運行，這樣的特征就要求我們的家居產(chǎn)品必須具備無線、無縫、綠色、安全、可靠的能力，從這些基本能力來看，傳統(tǒng)的所謂智能家居產(chǎn)品顯然已經(jīng)不能適應(yīng)物聯(lián)網(wǎng)時代的要求。

ZigBee最初預(yù)計的應(yīng)用領(lǐng)域主要包括消費電子、能源管理、衛(wèi)生保健、家庭自動化、建筑自動化和工業(yè)自動化。隨著物聯(lián)網(wǎng)的興起，ZigBee又獲得了新的應(yīng)用機會。物聯(lián)網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)邊緣應(yīng)用最多的就是傳感器或控制單元，這些是構(gòu)成物聯(lián)網(wǎng)的最基礎(chǔ)最核心最廣泛的單元細胞，而ZigBee能夠在數(shù)千個微小的傳感傳動單元之間相互協(xié)調(diào)實現(xiàn)通信，并且這些單元只需要很少的能量，以接力的方式通過無線電波將數(shù)據(jù)從一個網(wǎng)絡(luò)節(jié)點傳到另一個節(jié)點，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(guī)模部署等特點順應(yīng)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(nóng)業(yè)監(jiān)測等方面的應(yīng)用有著很大的融合性，而相對其他無線技術(shù)而言，ZigBee以其在投資、建設(shè)、維護、標(biāo)準(zhǔn)化（國際HA標(biāo)準(zhǔn)）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(yīng)用。

ZigBee與常用無線技術(shù)的主要優(yōu)勢：

從組網(wǎng)能力來看，藍牙、WiFi、315M/433M等無線技術(shù)只適用簡單的星型網(wǎng)絡(luò)，組網(wǎng)能力有限，不具備網(wǎng)絡(luò)修復(fù)能力，而ZigBee網(wǎng)絡(luò)能夠組成除星型網(wǎng)絡(luò)之外的樹狀網(wǎng)和更復(fù)雜的網(wǎng)狀網(wǎng)。

從安全性來看，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等無線技術(shù)的安全性普遍較差，泄密事件頻發(fā)。

從可靠性來看，ZigBee同時采用了跳頻和擴頻技術(shù)，有著極強的抗干擾能力，而藍牙、WiFi、315M/433M等無線技術(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(tǒng)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)，至今在全球沒有破解先例。
2. 同時采用跳頻和擴頻技術(shù)，抗干擾能力強。
3. 采用經(jīng)過全球市場多年檢驗的通訊標(biāo)準(zhǔn)，可靠性高。
4. 自組網(wǎng)能力強，組網(wǎng)規(guī)模大，最大網(wǎng)絡(luò)可負擔(dān)6萬多設(shè)備。
5. 具備網(wǎng)絡(luò)自愈能力，任何節(jié)點的掉線或崩潰不會影響整個網(wǎng)絡(luò)的穩(wěn)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(biāo)準(zhǔn)協(xié)議，可以兼容其它品牌的設(shè)備，隨時可擴容擴展。
8. 全覆蓋，無盲區(qū)，具有有線方式無法企及的優(yōu)勢。
9. 與云端無縫鏈接，方便管理、溯源和及時感知并控制。

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