浅析智能家居无线组网模式

韩欢　王华军

摘 要：在智能家居的组网模式的选择上，目前，无线接入的组网模式主要有蓝牙、Zigbee、Z-Wave、WiFi等技术，蓝牙和WiFi已经被我们所熟知，也是目前在智能终端领域主要的接入方式，而Zigbee和Z-Wave作为新兴的低功率、低成本的无线接入方式，也使无线接入的产业链更加完善。

关键词：物联网；智能家居；蓝牙；zigbee；z-wave；wifi

智能家居，早在上世纪九十年代就已经出现，但是，昂贵的成本，繁杂的布线以及物理限制，让智能家居的发展几乎停滞不前，尤其是在已有建筑反面，机会不可能改造。还好，我们来到了物联网时代，这个时代，让我们的生活变得简单，让我们周围每一件物品都变成一部智能手机，一台智能PC，并且通过现成已有的网络把他们连在一起，让我们在地球任何一个角落都可以轻松自如的操作他们。在这个大背景下，基于各种无线协议的智能家居以势如破竹之势走入我们生活。如此巨大的市场和发展前景，必然带动技术的发展，各种无线组网模式纷纷改进，低功耗，低成本的产品越来越多，让我们的选择也越来越多，目前主要有以下几种主要的组网模式：

1 Zigbee

Zigbee是基于IEEE802.15.4标准的低功耗个域网协议。根据这个协议规定的技术是一种短距离、低功耗的无线通信技术。Zigbee低功耗，俩节5号干电池可以持续工作6个月；低成本，ZigBee免协议专利费，每块芯片的价格大约为2美元；短时延，ZigBee的响应速度较快，一般从睡眠转入工作状态只需15ms，节点连接进入网络只需30ms，进一步节省了电能；高容量，ZigBee可采用星状、片状和网状网络结构，由一个主节点管理若干子节点，最多一个主节点可管理254个子节点；同时主节点还可由上一层网络节点管理，最多可组成65000个节点的大网。ZigBee作为一种新兴的短距离、低速率的无线通信技术，更是得到了越来越广泛的关注和应用。尤其是在智能家居领域，大部分厂商都采用了zigbee的组网方式。但是，zigbee也有无法忽略的缺点：首先，目前国内Zigbee技术主要工作在2.4GHz―2.5GHz ISM微波段，其衍射能力弱，穿墙能力弱，如果采用射频功放，对2.5G信号进行放大，又会增加功耗和成本；其次，Zigbee技术的主要特点是支持自组网，但是在家居环境中，大部分家居控制设备都是定点安装，自组网的优点也不复存在；最后，相对65000个节点，目前在家居环境中，我们最多用到100个节点，在多也不在我们的承受范围之内，当然，随着zigbee模块的成本降低，未来可能家里的每一个物品上都会安装有zigbee模块，那时，才能更好的利用它的优点。

2 Z-Wave

Z-Wave是一种新兴的基于射频的、低成本、低功耗、高可靠、适于网络的短距离无线通信技术。工作频带为908.42MHz（美国）～868.42MHz（欧洲，国内使用的是欧洲频段，目前这两频段都是免授权频段），采用FSK（BFSK/GFSK）调制方式，数据传输速率为9.6 kbps-40kbps，信号的有效覆盖范围在室内是30m，室外可超过100m，适合于窄带宽应用场合。随着通信距离的增大，设备的复杂度、功耗以及系统成本都在增加，相对于现有的各种无线通信技术，Z-Wave的设计成本只有Zigbee的一半左右，而且轻量级协议和简单结构有助于保持比Zigbee更低的功耗，有力地推动着低速率无线个人区域网，同时，由于其目标明确定位在智能家居领域，所以，在智能家居领域的发展比zigbee更快。但是相对于ZigBee跳频扩频（FHSS）技术，Z-Wave的单信道方式自我修复能力弱，容易受到干扰，安全性较差，这些都是Z-Wave联盟需要尽快解决的问题。

3 WiFi

WiFi是目前应用最广，传输速率最快的无线组网模式，也是最被我们所熟知的一种方式，但是，其在只能终端领域里，只是占有了PC和智能手机，而其他的无源智能终端设备，则用之甚少，终其原因，就是因为功耗太大，相较于zigbee，蓝牙等组网方式，WiFi的功耗是不可接受的，尤其是在物联网快速发展的今天，大部分联网设备都是无源的，所以WiFi在物联网的发展上一直都不被看好，虽然国内已经安置的大量的WiFi热点，而且以后会安装更多，但在其他智能终端上的应用还是没有被大量采纳。不过，目前低功耗的WiFi芯片也有很多瞩目的研究，尤其是内嵌了实时时钟控制器/看门狗定时器的WiFi芯片，芯片的电源管理功能会自动控制电源在无设备连接控制时保持低功耗待机模式，耗电量仅为数μW，完全可以让干电池使用一年以上，功耗几乎和zigbee的功耗一样，当然，在未来的应用上，成本的降低才可能占有更多的市场。

4 总结

在物联网快速发展的今天，不可能直接否决掉某种技术，也不可能完全应用某种技术，未来，多种组网模式相结合，也许才是更好的发展方向，当然，多种组网模式相结合，我们还要解决的问题还有很多，尤其是克服信号间相互干扰的问题，那时，我们将能自由的享受到这几种技术带来的便利。

[参考文献]

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