智能家居常用无线通讯协议总共有哪些?

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智能家居无线技术由于不用布线、施工方便,不用对家庭现有线路做大的改动即可实现智能家居的安装,同时后期维护和扩展也很方便,越来越受到智能家居厂家和用户的追捧。常见的智能家居无线通讯协议有wifi、蓝牙、射频433、z-wave、zigbee等。那各个协议的优缺点是什么?下面我们就对这几种技术一 一进行分析。

一、Wifi技术

生活中最常见的无线协议。采用的是国内2.4G免费频段,直接连入互联网,手机下载APP,就可以直接进行控制。Wifi最初就是为了实现大数据在小范围内的无线传输而设计的,所以设计之初并没有考虑其他的因素。以至于应用到目前智能家居系统并不是很合适。Wifi只支持星型网络拓扑结构,通过多基站的方式实现网络空间拓展。协议稳定性、安全性比较差,容易断开连接,被人破解。wifi在功率消耗上面能耗巨大,假如家里面安装了许多的wifi产品,那么一个月下来用电量都不可小视。Wifi设计只有16个信道,而且其中有一个是占用的,理论上是可以连接15个产品但是实际中连接10个就极不稳定了。一个家庭产品上面远远不止10个。Wifi的穿墙能力和衍射能力较弱等等,这些方面就足以说明wifi不适合做智能家居系统。

二、蓝牙技术

蓝牙也是生活中最常见的协议,接触最多的就是手机蓝牙配对和蓝牙音箱了,通过短距离的无线通讯,可以传输大数据,为生活带来了许多便捷之处。蓝牙的功耗低于wifi,传输距离较近,一般低于10米,无法进行组网,其次蓝牙堆栈(stack)很容易奔溃。蓝牙节点也比较少,在稳定性和受干扰能力方面也不是很强。所以不适合做成智能家居系统。

三、射频433

433MHz的显著优势是无线信号的穿透性强、能够传播得更远。但其缺点也是很明显的,就是其数据传输速率只有9600bps,因此433Mhz技术一般只适用于数据传输量较少的应用场合。从通讯可靠性的角度来讲,433Mhz技术和WiFi一样,只支持星型网络的拓扑结构,通过多基站的方式实现网络覆盖空间的扩展,因此其无线通讯的可靠性和稳定性也逊于Z-Wave与Zigbee技术。另外,不同于Z-Wave,Zigbee和WiFi技术中所采用的加密功能,433MHZ系统,它的致命弱点是系统安全保密性差,很容易被攻击,被破译。

四、z-wave协议

Zwave的数据传输速率为9.6kbps,信号的有效覆盖在室内30米(室外大于100米),适用于窄带宽应用场合,且具备一定的安全性和稳定性,不过目前只应用于家庭自动化方面。究其缺点主要有三个:①是节点较少,理论值为256个,实际值可能只有150个左右,算是其能容纳设备数量的上限,实际上很多厂商能做到容纳20、30个设备就不错了。②是树状组网结构,一旦树枝上端断掉,下端的所有设备将无法与网关通信。③是没有加密方式,安全性差,易受到攻击。(Zwave所用频段在我国是非民用的,国内Zwave智能家居并不常见,更多的还是应用在国外。)

五、ZigBee协议

在智能家居领域,ZigBee协议是公认的目前最适合的协议之一。Zigbee具备双向通讯的能力,不仅能发送命令到设备,同时设备也会把执行状态反馈回来,这对终端使用体验至关重要,尤其是安防设备,倘若你点击了关门,却不知道门是否真的已经锁上,将会带来多大的安全隐患;此外,Zigbee采用了极低功耗设计,可以全电池供电,理论上一节电池能使用10年以上,节能环保。ZigBee介质存取层网络拓扑结构多样,分为星状拓扑结构,树状拓扑结构和网状拓扑结构。在信号传输方面,ZigBee的每一个产品都是一个中继器,产品之间信号可以连跳7次,所以ZigBee协议节点具有多达65000个,但是实际应用中200-300个节点时稳定性上就会衰减。ZigBee网络节点不仅本身可以作为监控对象,还可以自动中转别的网络节点传过来的数据资料。采用扩频技术对ZigBee的抗干扰能力进行改进和完善,可以起到避开干扰的作用。当系统网络受到干扰时,整个网络整以动态的方式切换到另一信道上。在安全性上面采用AES128位高级加密法,确保了整个系统的安全可靠。

综上所述:ZigBee协议具有自组网能力,安全性、可靠性高,抗干扰能力,自我恢复能力都比较强。具有极低的功耗,因此也是目前国内最适合智能家居的无线通讯协议。

 
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