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智能家居领域常用无线技术之低功耗蓝牙、蓝牙网状网络及Zigbee

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无线技术之低功耗蓝牙(Bluetooth Low Energy)

就像低功率Bluetooth名字所暗示的那样,这种无线技术是专门为低能耗(低功耗)设备设计的。就是这个特性让带有智能家居的低功率蓝牙设备能够在不更换电池的情况下工作数月或数年。

还要注意的是,低功率蓝牙技术的一个主要优点就是可以嵌入到所有的手机和手机附件中。这是一种技术的结合,使得智能手机可以很容易地与其他产品进行配对。

相对来说,使用低功耗蓝牙的另一个优势是它的传输范围更大。对蓝牙设备的限制更多地依赖于各个国家或地区对于无线电发射功率的管制(FCC,ETSI)。尽管Bluetooth设备的覆盖范围可达几百米,但典型的用户体验却在10至30米。遗憾的是,低功率Bluetooth的主要局限性之一是可连接设备的数量。有些低功率的蓝牙设备最多能和十到二十个设备通讯,但至少有100台以上的设备是行不通的。

无线技术之蓝牙网状网络(Bluetoothmesh)

蓝牙网状网络是基于低功耗蓝牙协议的,但是它有一个去中心化的“网格”网络,在这个网络中,每一个设备都能与网络中的其他节点进行通信。若两个装置相距太远,信号可沿中间装置跳跃。另外,还可以在不影响网络整体性能的前提下增加或移除设备。

蓝牙网状网络把这种网状网络拓扑称为多对多(m:m)设备通信,它取代了传统的点对点和星形(或广播)蓝牙通信拓扑。蓝牙网状网络在传输范围上没有限制,并且这个拓扑可以支持32767个连接节点,这是惊人的。智能家庭就是一个很好的例子,通过蓝牙网络,就能轻松地连接到30-50台设备,而且它们不一定在对方的直接RF覆盖之内。

尽管蓝牙网状网络解决方案可能非常适合某些使用环境,比如智能手机和室内联接设备之间的交互,但是蓝牙网状网络解决方案并不适合所有的应用。很多物联网产品的最大价值就是能够与外界进行远程控制和访问,或者与第三方服务进行交互。假如蓝牙设备要提供这一功能,就需要在蓝牙和IP(Wi-Fi,以太网,手机等等)之间建立一个“桥”。如果系统解决方案需要IP连接,那么移动设备更有可能只通过IP进行通信(或许更合理),不管是直接在网络上还是通过云服务,使用Wi-Fi或蜂窝网络,而不是使用具有“桥接”解决方案的蓝牙网格。

无线技术之Zigbee

基于IEEE802.15.4的标准Zigbee,是一种低功耗、低数据率和近距离无线网状网络。

Zigbee的传输距离是有限的,从10到100米不等,这取决于输出功率和环境条件。但与Bluetooth网格类似,Zigbee设备能够利用中间设备的网格网到达更远距离的连接设备,从而实现数据传输。Zigbee定义了250kbps的数据传输率,最适用于非常简单的传感器的间歇数据传输,如无线灯开关和PhilipsHue之类的智能灯泡。

无法假设大多数用户对物联网、智能设备、可连接设备和家用自动化术语和短语非常熟悉,但至少在名称上,对于Wi-Fi、蓝牙和BLE这些概念,他们也很熟悉,由于这些无线技术的可用性,大部分家庭自动化设备制造商最初采用了这些无线技术,因为它们不需要网关,一种网络硬件设备,它可以使数据从一个单独的网络传输到另一个。但是,我们现在看到网关正在逐渐出现。现在,这些网关通常被称为智能家庭中心。另外,这些网关本身也支持多种无线技术。

展望

一个单一协议能否满足所有产品和/或市场的需要?大概不会。各种协议和标准有不同的性质和好处。

一般来说,对连通性的要求总是要考虑整个生态系统,从终端设备到任何网关/集线器,再到应用层和服务提供者。所以我们可以假定(或者甚至相信)在仍然在发展的无线连接世界中,将会采用多种协议。

因此,这意味着,如果您正在从事智能家居和智能生活应用领域的智能设备和/或智能集线器的发展,您将与其无线IC和无线模块产品组合中提供多种协议的半导体公司合作。

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