几种智能家居无线组网技术的分析和比较

1、几种智能家居无线组网技术的分析和比拟论文导读：传统的智能家居更多的是通过有线的方式进行组建，比方常见的Ethernet、CEBus、X-10等，其中得到最广泛应用的是X-10，主要是因为其相对低廉的价格和用户可自行装设的特点。ZigBee联盟成立于2002年8月，由英国Invensys公司、日本三菱电气公司、美国摩托罗拉公司以及荷兰飞利浦半导体公司组成，如今已经吸引了上百家芯片公司、无线设备公司和开发商参加。关键词：智能家居，无线组网，ZigBee智能家居网络系统是信息时代带给人们的一个高科技产物，是利用电脑、网络和综合布线技术，通过家庭信息管理平台将与家居生活有关的各种子系统有机地结合的一个

2、系统。它涉及到对家庭网络内所有的智能器具、设备和系统的操作和管理, 以及计算机技术、网络技术、通信技术和自动控制技术的综合应用。智能家居网络系统的最终目的是为了满足人们对平安、舒适、节能、便捷的家居生活的追求，符合绿色环境保护的需求。与传统的家居系统相比，智能更强调人的主观能动性，重视并利用高新技术实现人与居住环境的协调，能随心所欲地控制居住环境，到达智能化、便捷化、高效舒适化等目的。智能家居网络系统通过其核心设备家庭智能终端来实现家庭网络化的功能。一个完整的智能家居系统一般具有以下功能:1自动抄表；2可视对讲；3网络家电；4电器自动控制；5家庭安防。传统的智能家居更多的是通过有线的方式进行组

3、建，比方常见的Ethernet、CEBus、X-10等，其中得到最广泛应用的是X-10，主要是因为其相对低廉的价格和用户可自行装设的特点。CEBus的性能虽然高于X-10，但是由于售价较高而难以得到普及。Ethernet主要用于高速数据传输网络，用于家庭自动化控制那么会受到电缆布线的限制。这几种技术用于智能家居组网都有一些普遍存在的缺点，主要表现在以下几个方面：1布线繁琐增加或删减设备都涉及到线路的改动，工程量大而且还影响美观，系统的扩展性差，安装、维护本钱较高，移动性不佳。2对PC机有较大依赖有线的组网方式需要依靠家庭内部的PC机，要求PC机要24小时全天候工作，一旦PC机出现故障，家居管理

4、将陷入瘫痪的境地，这也造成了智能家居升级的不方便。3标准不统一智能家居内部设备的通讯标准林林总总，在国际上没有一个统一的通信接口标准，因此在通信上存在较大阻碍。由于传统的有线方式在智能家居的应用中存在上述的缺点，从技术开展与实用性的角度出发，我们不难看出，在智能家居系统中，无线网络技术有着得天独厚的优势，这不仅仅因为无线网络可以提供更大的灵活性、移动性，省去了花在综合布线上的费用和精力，有利于家居美观。更重要的是它更符合家庭网络低本钱、低传输速率的通讯特点。同时，随着无线网络技术的进一步开展，也必将大大促进家庭智能化、网络化的进程。随着通信技术的飞速开展和用户需求的不断增长，出现了许多新的无线

5、通信协议。标准之争也成为众多厂商和运营实体非常关注的一个话题。这些无线技术各有自身的特点，选用哪种无线方法，要根据产品的需要和未来市场的前景来决定。下面针对几种主流的无线技术作简要的介绍以及它们之间特点的比照。1、WLAN无线技术无线局域网Wireless Local Area Network，WLAN技术的成长始于20世纪80年代中期，它是由美国联邦通信委员会(FCC, FederalCommunications Commission)为工业、科研和医学ISM频段的公共应用提供授权而产生的。WLAN遵守IEEE802.11标准其标准包括跳频扩频FHSS，Frequency Hopping S

6、preadSpectrum和直接序列扩频DSSS，Direct Sequence Spread Spectrum等方案。WLAN IEEE 802.11是LAN以太网的无线扩展。其中高速IEEE802.1 1b，物理层支持5.5Mb/s和11Mb/s两个新速率，采用一种新的调制技术CCK完成。科技论文。并使用动态速率漂移，可因环境变化，在5.5Mb/s、11Mb/s、2Mb/s、1Mb/s之间切换，且在2Mb/s、1Mb/s速率时与IEEE802.11兼容。它的传输速率和距离最高可达11 Mb/s和100m，主要用于解决办公室局域网和校园网中，用户与用户终端的无线接入。由于接入家庭网络的主要应

7、用是接受远程控制，信息传输量小，带宽使用缺乏，无论从大量生产还是降低本钱方面考虑，采用IEEE 802.1 lb/g有 大材小用;之嫌。2、HomeRF无线技术HomeRF特别兴趣小组SIG, Special InterestGroup成立于1998年3月，并于1999第一季度发表了共享无线接入协议SWAP，SharedWireless Access Protocol标准，协议对HomeRF的业务进行了详细说明。HomeRF专门针对家庭住宅环境而开发，是IEEE802.11与DECT无绳 的结合，是在PC和用户电子设备之间实现无线数字通信的开放性工业标准，旨在降低语音数据本钱。作为无线技术方案

8、，它代替了需要铺设昂贵传输线的有线家庭网络。基于该协议的网络是对等网，HomeRF是针对现有无线通信标准的综合和改：当进行数据通信时，它采用的是IEEE802.11标准中的TCP/IP传输协议；而在进行语音通信时，那么采用了数字化泛欧无绳 DECT标准；HomeRF标准的物理层标准比IEEE802.11 WLAN中的相应物理层标准要宽松得多。科技论文。所以采用一个简单的跳频方案就消除了无线收发设备的复杂性，使无线收发设备的本钱大大降低，从而使其进入了普通家庭消费产品领域。3、HiperLAN无线技术HiperLAN标准是由欧洲电信标准化协会ETSI的宽带无线电接入网BRAN小组制定的，到目前为

9、止，已推出了HiperLAN1和HiperLAN2两种标准。科技论文。HiperLAN1工作频段为5.15 5.35 GHz及17.117.3GHz。早期的HiperLAN1采用GMSKGaussian Minimum Shift Keying调制，最高传输速率为23.SMbps覆盖范围约50米，支持同步和异步话音传输，支持2Mbps视频传输，支持10Mbps数据传输。HiperLAN2采用正交频分复用OFDM作物理层手段，可将速率提高至54Mbps，并能有效对抗多径干扰，与IEEE 802.11a具有相同的物理层。它首先突破了当前无线LAN在频谱利用方面的限制，5GHz的频谱内分配了宽频段，

10、这些宽频段与更宽松的管理规那么相结合，可使大量的用户实现高速通信。HiperLan2的另一个重大突破是大大提高了吞吐率：原始物理层吞吐率高达54Mbps，实际应用吞吐率最低也能保持在20Mbps左右，从而能够在高吞吐率下支持QoS，为视频和话音一类的实时应用提供了新的途径。4、 蓝牙无线技术蓝牙无线技术蓝牙技术是由蓝牙SIG于1998年发起提出的。SIG最初是由IBM， Intel，Nokia，Ericsson，Toshiba等公司组成。目前，已经开展到两千多家。蓝牙工作在2.4GHz ISM频段，采用GPSK调制技术，传输速率为1Mbps，采用FHSS扩频技术，发射功率分别为0dBm，4dB

11、m和20dBm三级，对应的通信距离从10米到100米。蓝牙1.0版本规定的信道数据传输速率为1Mbps，其2.0版本的信道传输速率将提高至2Mbps。蓝牙技术，提供低价、强壮的、大容量的语音和数据网络。其实质内容是建立通用的无线空中接口及其控制软件的公开标准，使通信和计算机进一步结合，是不同厂家生产的便携式设备在没有电线或电缆相互连接的情况下，能在近距离范围内具有互用、互操作的性能。主要技术特点如下：1Bluetooth的指定范围是10米(或者0dBm)，在参加额外的功率放大器后，可以将距离扩展到100米(或者20dBm )。辅助的基带硬件可以支持4个或者更多的语音信道。2提供低价、大容量的语

12、音和数据网络。3使用快速调频(1600跳/秒)防止干扰:在干扰下，使用短数据帧来尽可能增大容量；使用1 M/s符号速率以到达最大限制宽带。4支持点到点和点到多点的连接，可采用无线方式将假设干蓝牙设备连成一个微微网Pico net，多个微微网又可以互连成特殊分散网ad hoc scatter net形成灵活的多重微微网的拓扑结构，从而实现各类设备之间的快速通信。它能在一个微微网内寻址8个设备实际上互连的设备数量是没有限制的，只不过在同一时刻只能激活8个，其中1个为主，7个为从。蓝牙技术为固定设备或移动设备之间的通信环境建立通用的近距无线接口，面向的是移动设备间的小范围连接，因而本质上说是一种代替

13、线缆的技术。蓝牙技术的高宽带性使得它更适合于音视频和图像等多媒体设备以及需要经常交换大量数据的设备。它可以用来在较短距离内取代目前多种线缆连接方案，并且克服了红外技术的缺陷，可穿透墙壁等障碍，通过统一的短距离无线链路，在各种数字设备之间实现灵活、平安、低本钱、小功耗的语音和数据通信。目前已经有许多的蓝牙产品面世，如蓝牙耳机、带蓝牙功能的无线 、蓝牙无线打印机、蓝牙鼠标、蓝牙键盘、蓝牙游戏手柄等。5、 ZigBee无线技术ZigBee技术是一种近距离、低复杂度、低功耗、低数据速率、低本钱的双向无线通信技术，主要适合于自动控制和远程控制领域，可以嵌入各种设备中，同时支持地理定位功能。ZigBee的

14、物理层中接取方式是采用直接序列扩展频率技术Direct Sequence Spread Spectrum。Zigbee技术使用2.4GHz/868MHz/915MHz波段，采用跳频技术，能够应用在短距离范围之内并且数据传输速率不高的各种电子设备之间。与蓝牙技术相比，Zigbee更简单、速率更慢、可靠性更强、功耗及费用也更低，可以比蓝牙更好地适合游戏、消费电子仪器和家庭自动化。表1 几种无线通信技术特点的比照 WI-FI HomeRF HiperLAN 蓝牙 ZigBee 使用频段 2.4GHz 2.4GHz 5GHz 2.4GHz 2.4GHz/915MHz/868MHz 调制技术 QPSK FSK OFDM GFSK BPSK，OQPSK 最大数据传输速率 11Mbps 1.6Mbps 54Mbps 1Mbps 250Kbps 覆盖范围 50m 50m 30150m 10m 100m 网络节点 50个 127个 8个 255 功耗 高 中等 中等 高 低