Zigbee智能家居重要特點以及與傳統智能家居對比說明

一、 物聯網智能家居與傳統智能家居的區別

傳統意義上一般都認為智能家居是帶來生活品質的提升,其實物聯網型智能家居正在改變這些觀點,最顯著的變化就是實用、方便、易整合。每一個家庭中都存在著各種電器,不管是號稱智能的冰箱、空調還是傳統的電燈、電視一直以來猶豫標準不一都是獨立工作的,從系統角度來看,他們都是零碎的、混亂的、無序的,並不是一個有機的可組織的整體,作為家庭的主要面對這些雜亂無章的電器其消耗的時間成本、管理成本、控制成本通常都是很高的並且是非必要的。

無線物聯網技術的出現,給傳統的智能電器、智能家居帶來了新的產業機會,通過它可以將家中的各種電器通過無線方式非常方便的有機組織起來,形成一個完整的系統,從而實現無縫感知並完整管理。這種以前無法想象並深具挑戰性的應用今天一旦使用無線物聯網技術連接就會變得輕鬆、方便並且非常有趣。這些應用並不僅僅是生活品質的提高,更大程度上可以看作是現代家庭中最基本需求。

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二、 智能家居與傳統智能家居的對比:

傳統智能家居智能家居
可擴展性不易擴展極易擴展
靈活性
兼容性
升級成本
維護成本維護簡單、成本低

1. 各類常見智能家居技術比較及介紹

1) 有線方式:

這種方式所有的控制信號必須通過有線方式連接,控制器端的信號線非常多,遇到問題排查困難。缺點相當突出,布線繁雜、工作量大、成本高、維護困難、不易組網、擴展性差。無法大規模快速推廣

2) 無線方式:

用於智能家居的無線系統需要滿足幾個特性:低功耗、穩定、易於擴展組網;至於傳輸速度顯然不是此類應用的重點。

目前幾種可用於智能家居的無線方式:

1. 藍牙

是一種支持設備短距離通信(一般10m內)的無線電技術。能在包括行動電話、PDA、無線耳機、筆記本電腦、相關外設等眾多設備之間進行無線信息交換。但這種技術通訊距離太短,同時屬於點對點通訊方式,安全性、組網能力和抗干擾能力不夠,更沒有網路自愈功能。藍牙的泄密事件非常普遍,新標準的組網規模一般不能超過300個,同時藍牙很容易被干擾,對於智能家居的要求來說根本不適用。

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2. WIFI

也就是IEEE802.11b的別稱,是由一個名為「無線乙太網相容聯盟」(Wireless Ethernet Compatibility Alliance, WECA)的組織所發布的業界術語,中文譯為「無線相容認證」。它是一種短程無線傳輸技術,能夠在數百米範圍內支持互聯網接入的無線電信號。它的最大特點就是方便人們隨時隨地接入互聯網。但對於智能家居應用來說缺點卻很明顯,功耗高、組網能力差、安全性低。所以wifi雖然非常普及,但在智能家居的應用中只是起到輔助補充的作用。

3. 315M/433M

這些無線射頻技術廣泛運用在車輛監控、遙控、遙測、小型無線網路、工業數據採集系統、無線標籤、身份識別、非接觸RF等場所,也有廠商將其引入智能家居系統,但由於其抗干擾能力弱,組網不便,可靠性一般,標準混亂,安全性很低,在智能家居中的應用效果差強人意,泛善可陳,最終被主流廠商拋棄。

4. ZigBee

Zigbee的基礎是IEEE802.15。但IEEE僅處理低級MAC層和物理層協議,因此Zigbee聯盟擴展了IEEE,對其網路層協議和API進行了標準化。ZigBee是一種新興的近程、低速率、低功耗的無線網路技術,主要用於近距離無線連接。具有低複雜度、低功耗、低速率、低成本、自組網、高可靠、高安全的特點。主要適合應用於自動控制和遠程控制等領域,可以嵌入各種設備。簡而言之,ZigBee就是一種便宜的、低功耗、自組網的近程無線通訊技術。

2. Zigbee智能家居與傳統智能家居的比較

與傳統智能家居相比:

  • 具有安全層,安全性好,採用高級加密技術,至今在全球沒有破解先例。

  • 同時採用跳頻和擴頻技術,抗干擾能力強。

  • 採用經過全球市場多年檢驗的通訊標準,可靠性高。

  • 自組網能力強,組網規模大,最大網路可負擔6萬多設備。

  • 具備網路自愈能力,任何節點的掉線或崩潰不會影響整個網路的穩 定。

  • 功耗低,很多感測器使用普通電池供電可以工作2年以上。

  • 兼容能力強,可伸縮,採用國際通用的標準協議,可以兼容其它品牌的設備,隨時可擴容擴展。

  • 全覆蓋,無盲區,具有有線方式無法企及的優勢。

  • 與雲端無縫鏈接,方便管理、溯源和及時感知並控制。

三、 所有設備都內置德州儀器(TI)生產的CC2530晶元。

CC2530晶元是用於2.4-GHz IEEE 802.15.4、ZigBee 和RF4CE 應用的一個真正的片上系統(SoC)解決方案。它能夠以非常低的總的材料成本建立強大的網路節點。

1. 內置可編程CPU以及RAM

CC2530晶元內置業界標準的增強型8051 CPU,系統內可編程快閃記憶體,8-KB RAM 和許多其他強大的功能。CC2530 有四種不同的快閃記憶體版本:CC2530F32/64/128/256,分別具有32/64/128/256KB 的快閃記憶體。8-KB SRAM映射到DATA存儲空間和部分XDATA存儲空間。8-KB SRAM是一個超低功耗的SRAM,即使數字部分掉電(供電模式2 和3)也能保留其內容。這是對於低功耗應用來說很重要的一個功能。32/64/128/256 KB快閃記憶體塊為設備提供了內電路可編程的非易失性程序存儲器,映射到XDATA 存儲空間。除了保存程序代碼和常量以外,非易失性存儲器允許應用程序保存必須保留的數據,這樣設備重啟之後可以使用這些數據。使用這個功能,例如可以利用已經保存的網路具體數據,就不需要經過完全啟動、網路尋找和加入過程。

2. 優良的協議棧、強大的解決方案

CC2530F256 結合了德州儀器的業界領先的黃金單元ZigBee 協議棧(Z-Stack™),提供了一個強大和完整的ZigBee 解決方案。CC2530F64 結合了德州儀器的黃金單元RemoTI,更好地提供了一個強大和完整的ZigBee RF4CE 遠程控制解決方案。

3. 集成硬體安全晶元

CC2530晶元同時內置有AES安全協處理器,允許使用帶有128位密鑰的AES演算法加密和解密數據。這一內核能夠支持IEEE 802.15.4 MAC 安全、ZigBee 網路層和應用層要求的AES 操作。因此無需擔心Zigbee網路的安全問題。

4. 集成無線通訊晶元

CC2530 結合了領先的RF 收發器的優良性能,擁有極高的接收靈敏度和抗干擾性能。是專門針對2.4-GHz IEEE 802.15.4 協議的RF 收發器。

5. 超低功耗、健康環保

CC2530 具有不同的運行模式,使得它尤其適應超低功耗要求的系統。功耗非常低,電壓適應範圍在2-3.6V,並且能根據使用狀況自動轉換模式來達到節約能源的目的,同時能保證感測器實時在網運行,運行模式之間的轉換時間短進一步確保了低能源消耗。具體各模式能耗參閱下表:

模式能耗
主動模式RX(CPU 空閑):24 mA
主動模式TX 在1dBm(CPU 空閑):29mA
供電模式1(4 μs 喚醒):0.2 mA
供電模式2(睡眠定時器運行):1 μA
供電模式3(外部中斷):0.4 μA

該能耗是其它晶元解決方案無法比擬的,簡單來說就是使用電池的感測器產品可以達到2年以上不用更換電池。

功耗越大,電磁輻射也越大。相對其它產品來說,CC2530的功耗相差10倍以上,其輻射根本就可以忽略不計,根本不可能干擾其它電器設備,更不可能對人健康產生任何影響,絕對的健康環保。

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