文档介绍：智能家居无疑是这几年来热门的研究对象之一,各类协议不停的更新最新版本及改进缺点,导致目前没有一种真正意义上国际标准化用于智能家居、智能照明的通讯协议。本文主要针对各种方案的原理,技术特点及优缺点作出了一个对比并以此展望了智能家居市场的未来。
下面我们将一一介绍这些协议:
一、ZigBee协议:
Zigbee是IEEE ,它来源于蜜蜂的八字舞,蜜蜂(bee)是通过飞翔和“嗡嗡”(zig)抖动翅膀的“舞蹈”来与同伴传递花粉所在方位信息,而ZigBee协议的方式特点与其类似便更名为ZigBee。ZigBee主要适合用于自动控制和远程控制
领域,可以嵌入各种设备,其特点是传播距离近、低功耗、低成本、低数据速率、可自组网、协议简单。
ZigBee的主要优点如下:
1. 功耗低
对比Bluetooth与WiFi,在相同的电量下(两节五号电池)可支持设备使用六个月至两年左右的时间,而Bluetooth只能工作几周,WiFi仅能工作几小时。
2. 成本低
ZigBee专利费免收,传输速率较小且协议简单,大大降低了ZigBee设备的成本。
3. 掉线率低
由于ZigBee的避免碰撞机制,且同时为通信业务的固定带宽预留了专用的时间空隙,使得在数据传输时不会发生竞争和冲突;可自组网的功能让其每个节点模块之间都能建立起联系,接收到的信息可通过每个节点模块间的线路进行传输,使得ZigBee传输信息的可靠性大大提高了,几乎可以认为是不会掉线的。
4. 组网能力强
ZigBee的组网能力超群,建立的网络每个有60,000个节点。
5. 安全保密
ZigBee提供了一套基于128位AES算法的安全类和软件,并集成了IEEE 。
6. 灵活的工作频段
GHz,868 MHz及915 MHz的使用频段均为免执照频段。
ZigBee的缺点如下:
1. 传播距离近
若在不适用功率放大器的情况下,一般ZigBee的有效传播距离一般在10m-75m,主要还是适用于一些小型的区域,例如家庭和办公场所。但若在牺牲掉其低掉线率的优点的前提下,以节点模块作为接收端也作为发射端,便可实现较长距离的信息传输。
2. 数据信息传输速率低
GHz的频段时,ZigBee也只有250 Kb/s的传播速度,而且这单单是链路上的速率且不包含帧头开销、信道竞争、应答和重传,去除掉这些后实际可应用的速率会低于100 Kb/s,在多个节点运行多个应用时速率还要被他们分享掉。
3. 会有延时性
ZigBee在随机接入MAC层的同时不支持时分复用的信道接入方式,因此在支持一些实时的应用时会因为发送多跳和冲突会产生延时。
二、Bluetooth(蓝牙协议)
蓝牙协议是由爱立信公司创造并于1999年5月20日与其他业界领先开发商一同制定了蓝牙技术标准,最终将此种无线通信技术命名为蓝牙。蓝牙技术是一种可使电子设备在10~100 m的空间范围内建立网络连接并进行数据传输或者语音通话的无线通信技术。
蓝牙的优点如下:
1. 功耗低且传输速率快
蓝牙的短数据封包特性是其低功耗技术特点的根本,传输速率可达到1Mb/s,且所有连接均采用先进的嗅探性次额定功能模式以实现超低的负载循环。
2. 建立连接的时间短
蓝牙用应用程序打开到建立连接只需要短短的3ms,同时能以数毫秒的传输速度完成经认可的数据传递后并立即关闭连接。
3. 稳定性好
蓝牙低功耗技术使用24位的循环重复检环(CRC),能确保所有封包在受干扰时的最大稳定度。
4. 安全度高
CCM的AES-128完全加密技术为数据封包提供高度加密性及认证度。
蓝牙的缺点如下:
1. 数据传输的大小受限
高速跳频使得蓝牙传输信息时有极高的安全性,但同时也限制了蓝牙传输过程中数据包不可能太大。即使在所谓的高保真蓝牙耳机中高低频部分也是会被严重压缩的。
2. 设备连接数量少
相对于Wifi与ZigBee,蓝牙连接设备能力确实较差,理论上可连接8台设备,实际上也就只能做到6——7个设备连接。
3. 蓝牙设备的单一连接性
假设我用A手机连接了一个蓝牙设备,那么B手机是连接不上它的,一定要我与此蓝牙设备之间的握手协议断开B手机才能连接上它。
三、WiFi(无线保真协议)
WiFi是IEEE ,是一种可支持数据,图像,语音和多媒体且输出速率高达54Mb/s的短程无线传输技术,在几百米的范围内可让互联网接入者接收到无线电信号。WiFi的首版于1997年问世,当时其中定义了物理层和介质访问接入控制层(MAC层),并在规定了无线局域网的基