淺談無線通信技術(shù)在智能家居中的應(yīng)用

林俊東

【摘 要】：在當(dāng)下物聯(lián)網(wǎng)和“互聯(lián)網(wǎng)+”日漸火爆的市場上，智能家居也有了可以憑借的“東風(fēng)”。智能家居成為物聯(lián)網(wǎng)的重要組成部分，智能家居系統(tǒng)的構(gòu)建也就成了當(dāng)下很多人關(guān)注的熱點(diǎn)。想要構(gòu)建智能家居系統(tǒng)，涉及到相關(guān)的通信技術(shù)必不可少。今天要給大家介紹的就是實(shí)現(xiàn)智能家居的幾種常用無線通信技術(shù)。

【關(guān)鍵詞】 ：無線通信技術(shù)；智能家居；應(yīng)用

【引言】：智能家居中有個(gè)輕家居的概念，它最明顯的兩個(gè)優(yōu)勢就是在易安裝和易交互。無線通信技術(shù)的普及在這其中起到了很重要的推動(dòng)作用。WiFi、Zigbee和藍(lán)牙是當(dāng)前連接智能家居產(chǎn)品和移動(dòng)設(shè)備的主要手段。

1 理論概述

1.1 無線通信技術(shù)

無線通信（Wireless communication）是指利用電磁波信號可以在任意空間中傳播并且進(jìn)行信息交換的一種通信方式。GSM、Infrared（IR）、CDMA2000、Bluetooth、UMTS/3GPPw/HSDPA、RFID、ISM、ZigBee、WiMAX Wi-Fi和UWB等是目前主流的無線通信技術(shù)。各種各樣的無線通信技術(shù)的適用頻段、調(diào)制方式、最大作用距離、數(shù)據(jù)率和應(yīng)用領(lǐng)域。數(shù)據(jù)率越高，作用距離就越短是以上幾種無線通信技術(shù)的作用距離與數(shù)據(jù)率最明顯的關(guān)系。

1.2 智能家居

智能家居（home automation， smart home）是指以住宅為平臺，利用安全防范技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)、綜合布線技術(shù)、音視頻技術(shù)、自動(dòng)控制技術(shù)將家居生活有關(guān)的設(shè)施集成，構(gòu)建高效的家庭日程事務(wù)與住宅設(shè)施的管理系統(tǒng)，提升家居舒適性、藝術(shù)性、安全性、便利性，并實(shí)現(xiàn)環(huán)保智能、節(jié)能的居住環(huán)境。

2.智能家居中的主流無線通信技術(shù)

2.1 WiFi

基于WiFi的智能家居產(chǎn)品最為常見，因?yàn)閃iFi本身普及。對用戶來說基于WiFi的智能家居組合最為省事，購買設(shè)備直接組網(wǎng)即可。WiFi的中文名叫做無線高保真，感受一下。在這兩年主打感知和控制的智能家居單品出現(xiàn)以前，WiFi主要用在大數(shù)據(jù)流的傳輸（比如電視盒子、音箱）——因此它的優(yōu)勢就是傳輸速率快，缺點(diǎn)是成本和功耗都比較高。另外因?yàn)閃iFi智能家居要求時(shí)時(shí)在線，在智能家居組網(wǎng)中WiFi對普通路由器的負(fù)載比較高，據(jù)幾位業(yè)內(nèi)朋友給到的數(shù)據(jù)一臺普通家用路由的負(fù)載大概在8-10個(gè)設(shè)備，之后穩(wěn)定性會(huì)出現(xiàn)變化。目前國內(nèi)的WiFi智能家居產(chǎn)品有Broadlink、小K插座等等。

2.2 Zigbee

Zigbee的產(chǎn)品似乎比較少見，因?yàn)閃iFi和藍(lán)牙都隨著移動(dòng)設(shè)備的普及鋪開了，Zigbee在這以前更偏向工業(yè)和工程應(yīng)用。Zigbee的特點(diǎn)是低功耗、低成本、網(wǎng)絡(luò)容量大，同時(shí)傳輸速率也比較低。一般地說Zigbee很少用在數(shù)據(jù)流傳輸，但放在智能家居傳感和控制這樣的碎片化信息傳遞上非常適宜。Zigbee的組網(wǎng)方式是WiFi連接移動(dòng)設(shè)備，之后一枚WiFi轉(zhuǎn)Zigbee中樞控制所有的Zigbee單品。普通家庭過往沒有Zigbee的基礎(chǔ)設(shè)施，所以對這類智能家居產(chǎn)品來說推廣的難點(diǎn)就在于將Zigbee中樞推出去。好在Zigbee硬件在三者中是最廉價(jià)的。

2.3 藍(lán)牙

藍(lán)牙是一種點(diǎn)對點(diǎn)的通信方式，主要目的是服務(wù)移動(dòng)設(shè)備。藍(lán)牙的功耗以及成本都介于前兩者之間，但傳輸距離最短。依附移動(dòng)設(shè)備以及較短距離的傳輸也決定了藍(lán)牙產(chǎn)品會(huì)提供一些比較私人化的體驗(yàn)，比如藍(lán)牙防丟器、藍(lán)牙音箱、智能秤。

2.4 Z-wave 技術(shù)

最初的時(shí)候，應(yīng)用于智能家居的無線控制就是Zwave無線通信技術(shù)的技術(shù)設(shè)計(jì)初衷。與其他智能家庭無線通信技術(shù)相比，Z-wave 無線通信技術(shù)傳輸?shù)臄?shù)據(jù)量較小，傳輸頻率低，保持在865.22-956MHz 之間，所以無論是價(jià)格還是傳輸距離都有很大的優(yōu)勢。由控制節(jié)點(diǎn)進(jìn)行分配的獨(dú)立的網(wǎng)絡(luò)地址存在于任意一個(gè)Z-wave 網(wǎng)絡(luò)中，通信距離范圍

之內(nèi)的所有節(jié)點(diǎn)都可以被控制。設(shè)備完成后進(jìn)入網(wǎng)內(nèi)，用戶可以使用全功能遙控器，在全觸摸屏控制下使用輔助開關(guān)狀態(tài)，對家中所有連接的智能家居進(jìn)入網(wǎng)電控制。Z-wave 無線通信技術(shù)可以利用遠(yuǎn)程網(wǎng)絡(luò)對家庭中的電氣設(shè)備實(shí)現(xiàn)更有效的監(jiān)控和管理。Z-wave 無線網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)的無線節(jié)點(diǎn)不多，理論值為256，實(shí)際值可能只有150 左右，樹網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的同時(shí)，一旦被頂壞的分支，所有的底部的設(shè)備可能就無法與網(wǎng)關(guān)進(jìn)行通信。此外，Z-wave 無線通信技術(shù)無加密技術(shù)，安全性很低【1】。

3.無線通信技術(shù)在智能家居中的應(yīng)用前景

自從Bluetooth出現(xiàn)以后，曾讓工業(yè)控制、家用自動(dòng)控制、玩具制造商等業(yè)者雀躍不已，但是Bluetooth的售價(jià)一直居高不下，影響了這些廠商的使用意愿。

ZigBee技術(shù)的應(yīng)用前景非常看好。利用傳感器和ZigBee網(wǎng)絡(luò)可以實(shí)現(xiàn)醫(yī)療中的遠(yuǎn)程監(jiān)測病人身體狀況，家庭自動(dòng)化中的照明設(shè)備、空調(diào)設(shè)備、門禁系統(tǒng)的遠(yuǎn)程控制，工業(yè)生產(chǎn)中的數(shù)據(jù)自動(dòng)采集和處理，農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中的自動(dòng)化、網(wǎng)絡(luò)化和智能化地進(jìn)行遠(yuǎn)程設(shè)備控制。而作為ZigBee物理層補(bǔ)充的802.15.4a，則把目光投向了精確定位及跟蹤應(yīng)用，如貨物標(biāo)簽和跟蹤，基于位置的庫存控制管理等【2】。

高速UWB技術(shù)可以提供高達(dá)100Mbit/s以上的高速無線連接，可用在數(shù)字家庭網(wǎng)絡(luò)中，在家用電器之間提供高速的視頻業(yè)務(wù)傳輸，比如電視節(jié)目可以用電腦進(jìn)行錄制并后期處理，或者數(shù)碼相機(jī)的圖像資料可以在電視上播放；另外還可用在數(shù)字辦公環(huán)境中，減少線纜布放的麻煩，提供高速數(shù)據(jù)傳輸。

我們有理由相信在不遠(yuǎn)的將來有越來越多的內(nèi)置近距離無線通信功能的設(shè)備進(jìn)入我們的生活，并將極大地改變我們的生活方式和體驗(yàn)。

結(jié)束語

隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步，人們對于家居的觀念得到轉(zhuǎn)變，家居不應(yīng)該只是單純滿足自然需求，我們需要從家居中緩和緊張的生活壓力，使內(nèi)心獲得一種滿足感。通過智能家居控制系統(tǒng)來實(shí)現(xiàn)對智能家居的管理，我們需要從通信技術(shù)方面出發(fā)，提高家居和住戶的交互能力，讓家居生活更加智能化、網(wǎng)絡(luò)化。

【參考文獻(xiàn)】：

[1]鄭世華.無線通信技術(shù)在智能家居中的應(yīng)用[J].信息通信，2016，4（259）：160-161.

[2]張慶海.基于無線通信網(wǎng)絡(luò)融合的智能家居系統(tǒng)研究 - 電視技術(shù)2013，37（4）