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智能家居最常見的無線通信協議“zigbee、z-wave、wifi、藍牙、RF”的優劣勢對比
Autor: Heiman Technology Time :2017-05-05  Views:

       科技的發展,社會的進步,引發智能產品的種類越來越多,而運用在智能家居上的技術也越來越成熟。然而在無線通信協議上卻一直無法做到統一,從目前的情況來看,最常見的無線通信協議無外乎這幾種:Zigbee、Z-wave、Wifi、藍牙、RF等協議了,而用在家庭最多的還屬前面三種:Zigbee、Z-wave、Wifi??蠢?,短期內是無法實現無線協議大統的愿望了。那么在如此多種無線協議的面前,當你們要選擇技術方案和產品服務商的時候,如何根據自己的需求和場景選擇適合的通信協議產品呢?下面就來簡單介紹下這幾種協議各自的優缺點。


一、ZigBee協議:   

Zigbee是IEEE 802.15.4協議的簡稱,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,其特點是傳播距離近、低功耗、低成本、低數據速率、可自組網、協議簡單。
       ZigBee的主要優點如下:
       1. 功耗低
  對比Bluetooth與WiFi,在相同的電量下(兩節五號電池)可支持設備使用六個月至兩年左右的時間,而Bluetooth只能工作幾周,WiFi僅能工作幾小時。
  2. 成本低
  ZigBee專利費免收,傳輸速率較小且協議簡單,大大降低了ZigBee設備的成本。
  3. 掉線率低
  由于ZigBee的避免碰撞機制,且同時為通信業務的固定帶寬預留了專用的時間空隙,使得在數據傳輸時不會發生競爭和沖突;可自組網的功能讓其每個節點??櫓潿寄芙⑵鵒?,接收到的信息可通過每個節點??榧淶南唄方寫?,使得ZigBee傳輸信息的可靠性大大提高了,幾乎可以認為是不會掉線的。
  4. 組網能力強
  ZigBee的組網能力超群,建立的網絡每個有60,000個節點。
  5. 安全保密
  ZigBee提供了一套基于128位AES算法的安全類和軟件,并集成了IEEE 802.15.4的安全元素。
  6. 靈活的工作頻段
  2.4 GHz,868 MHz及915 MHz的使用頻段均為免執照頻段。
  ZigBee的缺點如下:
  1. 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,主要還是適用于一些小型的區域,例如家庭和辦公場所。但若在犧牲掉其低掉線率的優點的前提下,以節點??樽魑郵斬艘滄魑⑸潿?,便可實現較長距離的信息傳輸。
  2. 數據信息傳輸速率低
  處于2.4 GHz的頻段時,ZigBee也只有250 Kb/s的傳播速度,而且這單單是鏈路上的速率且不包含幀頭開銷、信道競爭、應答和重傳,去除掉這些后實際可應用的速率會低于100 Kb/s,在多個節點運行多個應用時速率還要被他們分享掉。
  3. 會有延時性
  ZigBee在隨機接入MAC層的同時不支持時分復用的信道接入方式,因此在支持一些實時的應用時會因為發送多跳和沖突會產生延時。

二、Z-wave協議:
       Z-Wave是由丹麥公司Zensys所一手主導的無線組網規格,Z-wave聯盟(Z-wave Alliance)雖然沒有ZigBee聯盟強大,但是Z-wave聯盟的成員均是已經在智能家居領域有現行產品的廠商,目前該聯盟已經具有160多家國際知名公司,范圍基本覆蓋全球各個國家和地區。
     Z-wave協議的主要優點:

1.通過預裝的封裝功能,能構建出最強的智能家居生態系統,能確保全球上千的產品互聯。
2.是最專注于智能家居領域國際標準的無線通訊協議,技術運行穩定,產品豐富多彩,非常適合家庭使用。
3.工作頻段受國家法定許可,相比其它的通訊協議z-wave通訊距離更遠、受同頻干擾更少的。這是z-wave一個非常突出的優勢。
4.智能控制產品具有完善的應答機制,支持自組網,功耗極低,結構簡潔,運行十分穩定,家庭DIV是首選。

5.支持設備聯動,通過傳感器采集數據實現智能聯動控制,不依賴于人工的干預。

Z-wave協議的缺點:

一是能容納的節點較少,理論值為256個,實際上很多廠商只能做到容納20-30個。二是樹狀組網結構,一旦樹枝上端斷掉,下端的所有設備將無法與網關通信。三是沒有加密方式,安全性較差?;褂幸桓魴枰刈⒌牡閌荶-Wave所用的頻段在我國是非民用的,所以Z-Wave的智能家居更多的還是用在海外。
      另外,Z-Wave的標準是獨立開發的私有無線標準,不像其他無線標準那樣開放。


三、WiFi(無線保真協議)
  WiFi是IEEE 802.11的簡稱,是一種可支持數據,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網接入者接收到無線電信號。WiFi的首版于1997年問世,當時其中定義了物理層和介質訪問接入控制層(MAC層),并在規定了無線局域網的基本傳輸介質和網絡結構的同時規范了介質訪問層(MAC)的特性和物理層(PHY),其中物理層采用的是FSSS(調頻擴頻)技術、紅外技術和DSSS(直接序列擴頻)技術。在 1999年又新增了IEEE 802.11g和IEEE 802.11a標準進行完善。
  WiFi優點:
  1. 傳輸范圍廣
  WiFi的電波覆蓋范圍半徑高達100 m,甚至連整棟大樓都可以覆蓋,相對于半徑只有15m藍牙,優勢相當明顯。
  2. 傳輸速度快
  高達54Mb/s的傳輸速率使得WiFi的用戶可以隨時隨地接收網絡,并可快速地享受到類似于網絡游戲、視頻點播(VOD)、遠程教育、網上證券、遠程醫療、視頻會議等一系列寬帶信息增值服務。在這飛速發展的信息時代,速度還在不斷提升的WiFi必能滿足社會與個人信息化發展的需求。
  3. 健康安全
  WiFi設備在IEEE 802.11的規定下發射功率不能超過100 mW,而實際的發射功率可能也就在60~70 mW。與類似的通信設備相比,手機發射功率約在200 mW~1 W,而手持式對講機更是高達5 W。相對于這兩者WiFi產品的輻射更小。
  4. 普及應用度高
  現今配置WiFi的電子設備越來越多,手機、筆記本電腦、平板電腦、MP4幾乎都將WiFi列入了他們的主流標準配置。
  WiFi缺點:
  1.功耗大
  2.價格貴
  3.協議編碼復雜

四、RF射頻協議

       較常見的應用有無線射頻識別(Radio Frequency Identification,RFID),常稱為感應式電子晶片或近接卡、感應卡、非接觸卡、電子標簽、電子條碼等。其原理為由掃描器發射一特定頻率之無線電波能量給接收器,用以驅動接收器電路將內部的代碼送出,此時掃描器便接收此代碼。


關于海曼——海曼目前智能家居系統產品所用的是標準的Zigbee、z-wave、wifi協議,RF暫時沒涉及。

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