目前,越來越多的設備開始使用無線協(xié)議來通訊,無線協(xié)議相對于有線協(xié)議有很多的優(yōu)點,比如免去的復雜布線等。在無線協(xié)議標準上,有一些協(xié)議標準已經被制定好了,例如基于
IEEE802.15.4標準的Zigbee協(xié)議、基于IEEE802.15.1的藍牙技術以及基于IEEE802.11的WIFI協(xié)議。三大協(xié)議各有優(yōu)勢,但也不乏缺點。在此基礎上,廣田智能結合各大協(xié)議的優(yōu)勢特點,自主研發(fā)圖靈貓無線通訊技術,以期展望智能家居市場的未來。
IEEE802.15.4標準的Zigbee協(xié)議、基于IEEE802.15.1的藍牙技術以及基于IEEE802.11的WIFI協(xié)議。三大協(xié)議各有優(yōu)勢,但也不乏缺點。在此基礎上,廣田智能結合各大協(xié)議的優(yōu)勢特點,自主研發(fā)圖靈貓無線通訊技術,以期展望智能家居市場的未來。
圖靈貓無線通訊技術:RFTCP
圖靈貓無線通訊技術由廣田智能獨立研發(fā),不僅能應用于智能家居,還可廣泛應用于智能工廠、智能辦公、智能農場等場景,在一些復雜多點的設備中,其能夠組網通訊,確保數(shù)據正常傳輸?shù)街付ǖ牡攸c。具體有如下特點:
1.抗干擾性強:圖靈貓無線通信技術具有高效抗干擾的特性,其借鑒802.11協(xié)議里面的CSMA/CD(Carrier Sense Multiple Access with Collision Detection)防沖突機制,采用能量檢測(ED)、載波檢測(CS)和能量載波混合檢測三種檢測信道空閑的方式,使射頻信號錯開發(fā)送,防止同時碰撞,有效解決了信號沖突,干擾大的問題。
2.組網靈活:圖靈貓無線通信技術通過蜂窩網狀的機制來實現(xiàn),確保每個設備都能夠正常入網,都能通過其他的設備中繼連接到中控,即使有任意的設備通訊斷開,也不至影響家電設備的正常工作。有效解決了蜂窩mesh網絡針對單一的智能家居來效率低,不夠靈活的問題。
3.網絡容量大:圖靈貓無線通信技術采用分布式路徑尋找算法,尋找路徑時間短,自愈能力強,接入量可容納65535個設備,足夠滿足家庭網絡覆蓋需求,即便是智能小區(qū)、智能樓宇等仍能全面覆蓋。
4.傳輸距離遠:圖靈貓無線通信技術采用Sub-G頻段,信號衰減弱,繞射能力強,可實現(xiàn)至少500m以上的傳輸距離,遠遠高于wifi 、zigbee、藍牙的傳輸距離。
5.安全性高:圖靈貓無線通信技術采用AES-128 加密算法(美國新加密算法,是目前最好的文本加密算法之一),安全度高。
各大協(xié)議方案對比
ZigBee
Zigbee是IEEE 802.15.4協(xié)議的簡稱,它來源于蜜蜂的八字舞,蜜蜂(bee)是通過飛翔和“嗡嗡”(zig)抖動翅膀的“舞蹈”來與同伴傳遞花粉所在方位信息,而ZigBee協(xié)議的方式特點與其類似便更名為ZigBee。ZigBee主要適合用于自動控制和遠程控制領域,可以嵌入各種設備。
技術優(yōu)點:
安全性高,采用AES加密(高級加密系統(tǒng)),嚴密程度相當于銀行卡加密技術的12倍;網絡穩(wěn)定性高,采用蜂巢結構組網,每個設備均能通過多個方向與網關通信;網絡容量大,接入量可容納65300($0.1100)個;具備雙向通訊的能力;極低功耗設計,可以全電池供電,理論上一節(jié)電池能使用10年以上,節(jié)能環(huán)保。
技術缺點:
傳播距離近,若在不適用功率放大器的情況下,一般ZigBee的有效傳播距離一般在10m--75m;此外, ZigBee因為復雜臃腫的協(xié)議,導致有效傳播速率降低,遇到復雜環(huán)境,入網、斷網以及多級跳,傳播會有明顯延時;與此同時,zigbee在2.4G,頻道與WIFI、藍牙等常用設備有干擾沖突。
WiFi
WiFi(Wireless Fidelity,無線保真技術)是IEEE 802.11的簡稱,是一種可支持數(shù)據,圖像,語音和多媒體且輸出速率高達54Mb/s的短程無線傳輸技術,在幾百米的范圍內可讓互聯(lián)網接入者接收到無線電信號。
技術優(yōu)點:
速率快,兼容性好,能直接與電腦手機通信,易安裝,普及應用度高。
技術缺點:
安全性非常低,無線穩(wěn)定性弱,功耗大,組網復雜。
藍牙
藍牙協(xié)議是由愛立信公司創(chuàng)造并于1999年5月20日與其他業(yè)界領先開發(fā)商一同制定了藍牙技術標準,最終將此種無線通信技術命名為藍牙。藍牙技術是一種可使電子設備在10~100 m的空間范圍內建立網絡連接并進行數(shù)據傳輸或者語音通話的無線通信技術。
技術優(yōu)點:
功耗低且傳輸速率快,傳輸速率極限情況可達到24Mb/s;建立連接的時間短,只需要短短的3ms就可連接;穩(wěn)定性好;安全度高。
技術缺點:
數(shù)據傳輸?shù)拇笮∈芟?;設備連接數(shù)量少,一般只能做到6--7個設備連接;且具有單一連接性的局限,比如我用A手機連接了一個藍牙設備,那么B手機是連接不上它的,一定要我與此藍牙設備之間的握手協(xié)議斷開B手機才能連接上它。
圖靈貓無線通訊技術、藍牙、WIFI、ZigBee各自的技術特點可以歸結下表:
關于功耗的評測
市場上部分產品打出低功耗的旗幟,但在實際使用中如何評價一個產品的功耗性能?
目前,智能通訊模塊應用于傳感器數(shù)據采集與遙控信號接收較多。傳感器數(shù)據采集存在兩種模式:
1.觸發(fā)式,例如紅外幕簾報警器,煙感報警器,無線門鈴等,在沒有發(fā)出信號時,通訊模塊是完全不工作的,這也就意味著通訊模塊基本不消耗電量。
2.持續(xù)式,例如溫度傳感器,噪聲傳感器,光線傳感器。這些數(shù)據幾乎持續(xù)實時變化,導致通訊模塊需要持續(xù)外發(fā)信號,這意味著通訊模塊持續(xù)消耗電量。
第一種模式下,無論采用哪一種技術的電能消耗量都非常低,由于不同的休眠與待機功耗,電量消耗的確存在一定差值,但這個差值足以微小到忽略不計的程度。
第二種情況下,在同等傳輸距離與通訊效率內,電量消耗幾乎是持平的。
因此,是否真正需要“低功耗“產品,還需從實際需求角度考量。
關于可用性的評測
Wifi,藍牙技術是否真的適用于智能家居?
大多數(shù)人都有這樣一個體會,在演唱會現(xiàn)場,大型展會現(xiàn)場,經常會出現(xiàn)wifi無法連接的情況,原因是現(xiàn)場信號環(huán)境復雜,干擾大,頻段沖突厲害。其實即使在家庭內,如果一臺wifi路由器連接設備超過30個,也會變得極其不穩(wěn)定。
Zigbee技術在國外可以說是非常適用于智能家居的一項技術,但為什么到了國內卻失去了眾多成功案例呢?究其核心原因有兩點:
1.國內頻段的分配:在歐美地區(qū),zigbee技術的頻段分配為868M,915M頻段。而在中國,劃分給zigbee的是2.4G頻段。800-900M頻段先天穿墻性衰減弱于2.4G頻段。
2.建筑結構的差異:歐美建筑,很多地方采用復合材料或木質材料,信號穿透性能好。中國建筑則大多數(shù)采用鋼筋水泥混凝土技術,信號穿透性能差。
綜上,圖靈貓無線通訊技術有別于市面常見的 WIFI模塊和 Zigbee 模塊,可以在強干擾的環(huán)境下使用,通信距離遠遠高于 wifi、藍牙和 zigbee ,穿墻性更強,可支持無線拓展,組網方便,且成本低,安全性高,能廣泛用于各行業(yè)。
責任編輯:向宜芳
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