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智能家居无线通信网络的适用性研讨

发布时间:2018-12-15 01:06:04 文章来源:未来智讯    
    智能家居无线通信网络的适用性研讨作者: 宋艳玉 彭诗朦   【摘 要】本文主要分析了现有智能家居抑制系统的体系架构,通过对照Wifi,蓝牙和Zigbee三种主流无线网络通讯技能的特性,逐渐探讨三种无线通信技能在智能家居中的适用性。
  【关键词】智能家居;Wifi;蓝牙;Zigbee
  0 引言
  智能家居系统主要利用现代物联网技能,无线通信技能,自动抑制技能,以及计算机技能将家居中的各种设备无线化的连接到一同,从而实现智能安防,音视频监控,环境监测以及远程遥控等功能。在智能家居系统中,组建物联网的无线通信技能为本文的主要研讨内容。鉴于智能家居系统无线通信网络低传输数据,低耗能,高节点容量,实时在线等特点,本文以Wifi,蓝牙,Zigbee三种无线通信技能为探讨对象,研讨适用于智能家居系统的无线通信网络。
  1 智能家居系统体系架构
  本文研讨的智能家居系统主要由三局部构成:由受控设备组成的无线信号采集抑制发射器、负责内外连接的多功能中心抑制器、远程抑制终端及相应的抑制接口。如图1所示。
  1.1 多功能中心抑制器
  多功能中心抑制器主要有分析数据,协调抑制的功能。其主要事务方式为:
  终端设备通过传感器发出数据信号,多功能抑制中心利用无线信号采集抑制发射器采集接收信号,并对其进行统计分析。
  对远程终端系统发送的抑制信号进行解析,将解析结果传达给受控终端设备。从而实现对终端设备的抑制及反馈事务。
  1.2 远程抑制终端
  远程抑制终端具有发送抑制指令,接收反馈信息的功能。其主要事务方式为:
  远程终端通过网络,GPRS等方式向多功能中心抑制器发送指令。
  接收来自多功能中心抑制器传达的设备终端受控反馈信息。
  1.3 无线信号采集抑制发射器
  无线信号采集抑制发射器具有无线组网,传感器,抑制器的功能。其主要事务方式为:
  以无线通信技能为基础组成家庭内部物联网。而对于一些无法直接接入外部互联网的无线通信协议,需要在多功能中心抑制器中投入网关设备,采集各设备终端传感器传来的数据信号。
  接收多功能中心抑制器解析的抑制下令,并向设备终端发送抑制消息。
  2 智能家居物联网设计
  2.1 智能家居物联网设计的平安性需求
  智能家居系统为实现其远程抑制检测的主要功能,需要将家庭内部包括温度、光照、视频、音频、电器,门房等私密信息在智能家居节点中进行传递。而在网络平安岌岌可危的现代社会中,如何保护这些隐私数据不被泄露,成为智能家居物联网设计的主要任务。因此对于组建物联网的无线通信技能有极高的平安防护能力要求。
  2.2 智能家居物联网设计的网络容量需求
  智能家居物联网受困于家庭内部特殊环境的限制,需要一定的网络容量来容纳大量的电器,开关,电灯等设备接入物联网成为新的网络节点。并要求每个网络节点具有准时进入,自由移动变换的能力。
  2.3 智能家居物联网设计的成本需求
  智能家居系统从1984年在美国的康涅狄格出现第一个实际建筑案例起初,到1994年进入我国以来,在将近20年的发展历程中一直处于缓步不前的状态,除了技能和概念等因素外,很大程度上是由于成本的居高不下。导致智能家居可以成为高收入群体的适用型产品,却在普通群众社区的发展中举步维艰。因此要求组建家庭内部物联网的无线通信技能具有普及性,低成本的特性。
  3 无线通信网络的适用性
  我们将选取数据结构中的冒泡排序的方法探讨对照出Wifi、蓝牙、Zigbee三种无线通信网络对于智能家居的适用性。
  3.1 Wifi与蓝牙的对照
  3.1.1 普及程度
  Wifi作为目前全球应用最为广泛的短距离无线通信技能,也是最为普及的一种网络连接方式,其最大的优势能够说是应用广泛,普及性高。而蓝牙在四五年前,Wifi技能远没有达到如今的普及程度之前,蓝牙是手机之间文件传输的主要方式之一。由此看出以目前的普及程度以及适用范围进行对照,Wifi要优于蓝牙。
  3.1.2 通信方式
  Wifi选取了一种能够实现同时一对多抑制的通信方式,一个家庭内部路由器大概能够负载16个设备。蓝牙选取的是点对点的一对一抑制的通信方式。由此对照出对于家庭内部需要同时抑制多个家用电器,灯光,开关设备的特殊情景下,Wifi要比蓝牙具备更高的实用性。
  3.1.3 传输距离
  蓝牙是短距离传输的典型,传输范围在10到30米左右。Wifi的无线电波覆盖范围更加广泛,半径能够达到100米。由此可见对于家庭特定的空间环境,Wifi的传播范围适用性要优于蓝牙。
  3.1.4 传输速率
  蓝牙的传输速率为1mbps,Wifi的传输速率为11mbps。能够看出在传输大数据量的情况下,蓝牙的传输效率会显得有些拖沓。
  综上,在Wifi和蓝牙的冒泡排序法对照中Wifi要优于蓝牙。
  3.2 Zigbee与蓝牙的对照
  3.2.1 普及程度
  Zigbee之前主要运用与工业领域,相较于蓝牙而言,人们普遍对照陌生。所以在普及程度和接受性方面蓝牙要优于Zigbee。
  3.2.2 通信方式
  Zigbee同Wifi相似,均选取一对多,多对多的通信方式,在智能家居系统中实现同时抑制多个灯光设备,电器设备的指标中Zigbee比蓝牙要有一定的优势。
  3.2.3 传输距离
  由于Zigbee多应用于工业领域,需要适应工业环境下辽阔的传播范围,往往能达到1000米的传播距离。由此可见对于家庭特定的空间环境,Zigbee的传播范围适用性要优于蓝牙。   综上,虽然在普及性上蓝牙优于Zigbee,但从总体来看Zigbee更适用于智能家居系统。在Zigbee与蓝牙的冒泡排序对照法中Zigbee要优于蓝牙。
  3.3 Zigbee和Wifi的对照
  3.3.1 平安性
  Wifi选取射频技能,通过空气发送和接受数据,使用无线电波传输数据信号,对照容易受到外界的干扰。并且数据包在传递的过程中都能够被外界检测或接收,在信息平安上存在很大的隐患,虽然数据能够经过加密后传输,但在数据包足够多的情况下,仍有被黑客破解的可能。
  Zigbee在可靠性方面有很多保证措施。在物理层选取了扩频技能,可以在一定程度上抵制干扰,MAC应用层(APS局部)有应答重传功能。MAC层的CSMA机制使节点发送前先监听信道,能够起到避开干扰的作用。当ZigBee网络受到外界干扰,无法正常事务时,整个网络能够动态的切换到另一个事务信道上。
  由此可见,面对智能家居对隐私平安性的高需求性方面,Zigbee无线通信技能要比Wifi技能更具有适用性。
  3.3.2 网络容量
  Wifi组网能力较低,扩展空间受限制。Wifi网络的实际网络容量不超过16个节点,而在普通智能家居系统中开关,电灯的数量往往就要超过16个。可见Wifi并不能满足智能家居系统中网络容量的基本要求。
  Zigbee有较强的组网能力,一般能够容纳65000个设备节点,满足智能家居系统中大量网络容量的要求。
  由此可见,在满足智能家居中网络容量的特殊需求上,Zigbee技能相较于Wifi技能要更加适用于智能家居的实际应用中。
  3.3.3 功耗
  从功耗上对Zigbee和Wifi两种通信技能进行对照,以两节5号干电池作为标准,Wifi可持续的最长事务时间为5天左右;而Zigbee的低耗电待机模式能够使得其持续事务6个月以上。由于其低功耗的特点让得在智能家居应用中占得一席之位,例如在智能门锁等各类感应器的应用中进行技能支持。由此可见,Zigbee得天独厚的低功耗消耗特性要远远优于Zigbee技能。
  3.3.4 开发成本
  Wifi的技能研发门槛低,产品成本较低。以及近年来的应用广泛性,使得Wifi的普遍性较高。
  以Zigbee为技能基础的产品开发难度相对较大,而漫长的开发周期,通常使得一些还处于成长中的企业望而却步。但由于Zigbee没有产品专利费用,使得Zigbee产品的成本相当低。
  可见,在开发难度上Wifi要比Zigbee小的多,但在购买安装成本上来看Zigbee跟符合与智能家居系统的低成本要求。
  综上,在平安性,网络容量,功耗以及开发成本的对照中,Zigbee的特殊本能均优于Wifi,可知在Wifi与Zigbee的冒泡排序法中Zigbee更占优势。
  3.4 Wifi,蓝牙,Zigbee基础属性
  Wifi,蓝牙,Zigbee的基础属性对比表,如表1所示。
  4 结语
  通过使用冒泡法对比了Wifi,蓝牙,Zigbee三种无线通信网络的适用性后,能够得出以下结论:蓝牙一对一,短距离的通信方式,主要服务于移动设备,并不适用于智能家居的网络要求;Wifi的普及性以及应用性最为广泛,传播距离适中,但由于使用的射频技能,信息平安性存在隐患,将对智能家居中的高信息隐秘性造成重大威胁,所以并不适用与智能家居的系统中;而Zigbee具有极高的信息平安可靠性,十分适合家庭内部平安性的需求;由于Zigbee的低功耗特性以及没有专利费的优点,使得Zigbee在购买安装中成本相对低廉。在智能家居环境中需要极大的网络容量来容纳开关,电灯,电器等设备节点的特性上,Zigbee以其能够接入65000个设备节点的超强组网能力,完胜惟有16个设备容量的Wifi技能。与此同时我们也不得不关注到Zigbee技能现现在开发难度大,开发周期长等难题,但相信随着现代无线通信技能的发展,这一问题将很快得到解决。
  综上所述,可得出结论在Wifi,蓝牙,Zigbee三种无线通信网络技能中,Zigbee要更符合于智能家居的应用。
  【参考文献】
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  [责任编辑:杨玉洁]
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