智能家居主流協(xié)議比較
2018-05-22 10:20:11
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目前，越來(lái)越多的設(shè)備開(kāi)始使用無(wú)線協(xié)議來(lái)通訊，無(wú)線協(xié)議相對(duì)于有線協(xié)議有很多的優(yōu)點(diǎn)，比如免去的復(fù)雜布線等。在無(wú)線協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)上，有一些協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)已經(jīng)被制定好了，例如基于
IEEE802.15.4標(biāo)準(zhǔn)的Zigbee協(xié)議、基于IEEE802.15.1的藍(lán)牙技術(shù)以及基于IEEE802.11的WIFI協(xié)議。三大協(xié)議各有優(yōu)勢(shì)，但也不乏缺點(diǎn)。在此基礎(chǔ)上，廣田智能結(jié)合各大協(xié)議的優(yōu)勢(shì)特點(diǎn)，自主研發(fā)圖靈貓無(wú)線通訊技術(shù)，以期展望智能家居市場(chǎng)的未來(lái)。
圖靈貓無(wú)線通訊技術(shù)：RFTCP
圖靈貓無(wú)線通訊技術(shù)由廣田智能獨(dú)立研發(fā)，不僅能應(yīng)用于智能家居，還可廣泛應(yīng)用于智能工廠、智能辦公、智能農(nóng)場(chǎng)等場(chǎng)景，在一些復(fù)雜多點(diǎn)的設(shè)備中，其能夠組網(wǎng)通訊，確保數(shù)據(jù)正常傳輸?shù)街付ǖ牡攸c(diǎn)。具體有如下特點(diǎn)：
1.抗干擾性強(qiáng)：圖靈貓無(wú)線通信技術(shù)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(jī)制，采用能量檢測(cè)(ED)、載波檢測(cè)(CS)和能量載波混合檢測(cè)三種檢測(cè)信道空閑的方式，使射頻信號(hào)錯(cuò)開(kāi)發(fā)送，防止同時(shí)碰撞，有效解決了信號(hào)沖突，干擾大的問(wèn)題。
2.組網(wǎng)靈活：圖靈貓無(wú)線通信技術(shù)通過(guò)蜂窩網(wǎng)狀的機(jī)制來(lái)實(shí)現(xiàn)，確保每個(gè)設(shè)備都能夠正常入網(wǎng)，都能通過(guò)其他的設(shè)備中繼連接到中控，即使有任意的設(shè)備通訊斷開(kāi)，也不至影響家電設(shè)備的正常工作。有效解決了蜂窩mesh網(wǎng)絡(luò)針對(duì)單一的智能家居來(lái)效率低，不夠靈活的問(wèn)題。
3.網(wǎng)絡(luò)容量大：圖靈貓無(wú)線通信技術(shù)采用分布式路徑尋找算法，尋找路徑時(shí)間短，自愈能力強(qiáng)，接入量可容納65535個(gè)設(shè)備，足夠滿足家庭網(wǎng)絡(luò)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(yuǎn)：圖靈貓無(wú)線通信技術(shù)采用Sub-G頻段，信號(hào)衰減弱，繞射能力強(qiáng)，可實(shí)現(xiàn)至少500m以上的傳輸距離，遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于wifi 、zigbee、藍(lán)牙的傳輸距離。
5.安全性高：圖靈貓無(wú)線通信技術(shù)采用AES-128 加密算法（美國(guó)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(duì)比
ZigBee
Zigbee是IEEE 802.15.4協(xié)議的簡(jiǎn)稱，它來(lái)源于蜜蜂的八字舞，蜜蜂(bee)是通過(guò)飛翔和“嗡嗡”(zig)抖動(dòng)翅膀的“舞蹈”來(lái)與同伴傳遞花粉所在方位信息，而ZigBee協(xié)議的方式特點(diǎn)與其類(lèi)似便更名為ZigBee。ZigBee主要適合用于自動(dòng)控制和遠(yuǎn)程控制領(lǐng)域，可以嵌入各種設(shè)備。
技術(shù)優(yōu)點(diǎn)：
安全性高，采用AES加密（高級(jí)加密系統(tǒng)），嚴(yán)密程度相當(dāng)于銀行卡加密技術(shù)的12倍；網(wǎng)絡(luò)穩(wěn)定性高，采用蜂巢結(jié)構(gòu)組網(wǎng)，每個(gè)設(shè)備均能通過(guò)多個(gè)方向與網(wǎng)關(guān)通信；網(wǎng)絡(luò)容量大，接入量可容納65300(＄0.1100)個(gè)；具備雙向通訊的能力；極低功耗設(shè)計(jì)，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(shù)缺點(diǎn)：
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?yàn)閺?fù)雜臃腫的協(xié)議，導(dǎo)致有效傳播速率降低，遇到復(fù)雜環(huán)境，入網(wǎng)、斷網(wǎng)以及多級(jí)跳，傳播會(huì)有明顯延時(shí)；與此同時(shí)，zigbee在2.4G，頻道與WIFI、藍(lán)牙等常用設(shè)備有干擾沖突。
WiFi
WiFi(Wireless Fidelity，無(wú)線保真技術(shù))是IEEE 802.11的簡(jiǎn)稱，是一種可支持?jǐn)?shù)據(jù)，圖像，語(yǔ)音和多媒體且輸出速率高達(dá)54Mb/s的短程無(wú)線傳輸技術(shù)，在幾百米的范圍內(nèi)可讓互聯(lián)網(wǎng)接入者接收到無(wú)線電信號(hào)。
技術(shù)優(yōu)點(diǎn)：
速率快，兼容性好，能直接與電腦手機(jī)通信，易安裝，普及應(yīng)用度高。
技術(shù)缺點(diǎn)：
安全性非常低，無(wú)線穩(wěn)定性弱，功耗大，組網(wǎng)復(fù)雜。
藍(lán)牙
藍(lán)牙協(xié)議是由愛(ài)立信公司創(chuàng)造并于1999年5月20日與其他業(yè)界領(lǐng)先開(kāi)發(fā)商一同制定了藍(lán)牙技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，最終將此種無(wú)線通信技術(shù)命名為藍(lán)牙。藍(lán)牙技術(shù)是一種可使電子設(shè)備在10～100 m的空間范圍內(nèi)建立網(wǎng)絡(luò)連接并進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸或者語(yǔ)音通話的無(wú)線通信技術(shù)。
技術(shù)優(yōu)點(diǎn)：
功耗低且傳輸速率快，傳輸速率極限情況可達(dá)到24Mb/s；建立連接的時(shí)間短，只需要短短的3ms就可連接；穩(wěn)定性好；安全度高。
技術(shù)缺點(diǎn)：
數(shù)據(jù)傳輸?shù)拇笮∈芟蓿辉O(shè)備連接數(shù)量少，一般只能做到6--7個(gè)設(shè)備連接；且具有單一連接性的局限，比如我用A手機(jī)連接了一個(gè)藍(lán)牙設(shè)備，那么B手機(jī)是連接不上它的，一定要我與此藍(lán)牙設(shè)備之間的握手協(xié)議斷開(kāi)B手機(jī)才能連接上它。
圖靈貓無(wú)線通訊技術(shù)、藍(lán)牙、WIFI、ZigBee各自的技術(shù)特點(diǎn)可以歸結(jié)下表：
關(guān)于功耗的評(píng)測(cè)
市場(chǎng)上部分產(chǎn)品打出低功耗的旗幟，但在實(shí)際使用中如何評(píng)價(jià)一個(gè)產(chǎn)品的功耗性能？
目前，智能通訊模塊應(yīng)用于傳感器數(shù)據(jù)采集與遙控信號(hào)接收較多。傳感器數(shù)據(jù)采集存在兩種模式：
1.觸發(fā)式，例如紅外幕簾報(bào)警器，煙感報(bào)警器，無(wú)線門(mén)鈴等，在沒(méi)有發(fā)出信號(hào)時(shí)，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(jù)幾乎持續(xù)實(shí)時(shí)變化，導(dǎo)致通訊模塊需要持續(xù)外發(fā)信號(hào)，這意味著通訊模塊持續(xù)消耗電量。
第一種模式下，無(wú)論采用哪一種技術(shù)的電能消耗量都非常低，由于不同的休眠與待機(jī)功耗，電量消耗的確存在一定差值，但這個(gè)差值足以微小到忽略不計(jì)的程度。
第二種情況下，在同等傳輸距離與通訊效率內(nèi)，電量消耗幾乎是持平的。
因此，是否真正需要“低功耗“產(chǎn)品，還需從實(shí)際需求角度考量。
關(guān)于可用性的評(píng)測(cè)
Wifi，藍(lán)牙技術(shù)是否真的適用于智能家居？
大多數(shù)人都有這樣一個(gè)體會(huì)，在演唱會(huì)現(xiàn)場(chǎng)，大型展會(huì)現(xiàn)場(chǎng)，經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)wifi無(wú)法連接的情況，原因是現(xiàn)場(chǎng)信號(hào)環(huán)境復(fù)雜，干擾大，頻段沖突厲害。其實(shí)即使在家庭內(nèi)，如果一臺(tái)wifi路由器連接設(shè)備超過(guò)30個(gè)，也會(huì)變得極其不穩(wěn)定。
Zigbee技術(shù)在國(guó)外可以說(shuō)是非常適用于智能家居的一項(xiàng)技術(shù)，但為什么到了國(guó)內(nèi)卻失去了眾多成功案例呢？究其核心原因有兩點(diǎn)：
1.國(guó)內(nèi)頻段的分配：在歐美地區(qū)，zigbee技術(shù)的頻段分配為868M，915M頻段。而在中國(guó)，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(jié)構(gòu)的差異：歐美建筑，很多地方采用復(fù)合材料或木質(zhì)材料，信號(hào)穿透性能好。中國(guó)建筑則大多數(shù)采用鋼筋水泥混凝土技術(shù)，信號(hào)穿透性能差。
綜上，圖靈貓無(wú)線通訊技術(shù)有別于市面常見(jiàn)的 WIFI模塊和 Zigbee 模塊，可以在強(qiáng)干擾的環(huán)境下使用，通信距離遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于 wifi、藍(lán)牙和 zigbee ，穿墻性更強(qiáng)，可支持無(wú)線拓展，組網(wǎng)方便，且成本低，安全性高，能廣泛用于各行業(yè)。
責(zé)任編輯：向宜芳
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