万物互联时代:智能家居有哪些无线技术?

当5G牌照发放,5G网络的普及也离我们不远。一旦“万物互联”,标志着物联网普及最先。而在“万物互联”中,智慧家庭又是与我们一样平常生涯毗邻最慎密的。至少现在来看,智慧家庭已经泛起了“雏形”。而在当下的智慧家庭中,智能家居功不能没。

现在,在我们的智慧家庭中,无线路由器、智能音响、互联网空调、智能电饭锅、互联网冰箱、智能电视、智能手机、平板电脑等装备,都是的主要成员。而通过上述智能装备实现现在简朴的智慧家庭,靠的都是无线手艺。在我们的认知中,无线手艺通常指的是4G网络、WIFI无线以及蓝牙手艺。事实上,除了这些无线手艺外,智慧家庭中另有许多无线手艺我们并不熟知,诸如低功耗蓝牙、蓝牙Mesh、RF 433和Z-Wave等,让我们去看看吧!

■ 无线移动通讯手艺 ■

现在,3G已经逐渐镌汰,4G现在正在“服役”。随着5G的到来,2020年最先,4G或许也要逐渐镌汰。至少在未来的万物互联时代,5G无线移动通讯手艺要主宰智慧家庭。

5G是第五代移动通讯手艺,5G的性能目的是高数据速率、削减延迟、节省能源、降低成本、提高系统容量和大规模装备毗邻。5G将于2020年4月完成部署,5G规范要求速率高达20 Gbit/s,可以实现宽信道带宽和大容量MIMO。我们以为,5G商用之后,智能家居装备也会享受到这波盈利:更高的带宽、更快的速率、更低的延迟。

首先传输速率快。5G的传输速率可以到达4G传输的10倍以上。由于智能家居之间仍然需要以互联网为基础,彼此之间举行数据毗邻时,网速快捷与否直接影响到了用户的体验。

其次是时延大幅减小。从4G向5G过渡时,时延也被大幅缩小。4G网络的时延为10ms,但在5G网络中,这个数字再度被缩小为1ms。现在在使用4G网络对智能家居举行控制时往往时延较高,装备在交流信息时刻会消耗一定的反馈时间。反映到实际使用之中就是在下达下令后需要停留几秒才气举行反馈,这样的感受使人机交互大打折扣。

最后是网络尺度统一。现在,智能家居产物多数是以单件存在,我们对智能家居控制的方式基本通过手机举行直线“相同”。但真正的智能家居网络是各个装备之间的配合,甚至是各个品牌、各个型号之间的配合,5G的泛起让他们获得了统一。

■ Wi-Fi无线协议 ■

Wi-Fi是Wi-Fi同盟制造商的商标做为产物的品牌认证,Wi-Fi同盟确立于1999年,在2002年10月,正式改名为Wi-Fi Alliance。Wi-Fi是一个创建于IEEE 802.11尺度的无线局域网手艺。基于两套系统的密切相关,也常有人把Wi-Fi当做IEEE 802.11尺度的同义术语。

到现在为止,IEEE 802.11的装备已安装在市面上的许多产物,如:个人计算机、游戏机、MP3播放器、智能手机、平板电脑、打印机、笔记本以及其他可以无线上网的周边装备等。随着智能家居的泛起,冰箱、电视、空调、音响装备甚至电饭锅等,都最先支持Wi-Fi了。这些都是打造智慧家庭时经常需要用到的装备,这些装备通过Wi-Fi互联,才气获得控制。

事实上,Wi-Fi网络也可简朴理解为无线上网,现在,险些所有智能手机、平板电脑和笔记本电脑都支持Wi-Fi上网,其方式是把有线网络信号转换成无线信号。现在,IEEE 802.11在使用的主要有:IEEE 802.11n、IEEE 802.11ac、IEEE 802.11ad、IEEE 802.11ax几种。

IEEE 802.11n:

由IEEE在2004年1月组成的一个新的事情组在802.11-2007的基础上发展出来的尺度,于2009年9月正式批准。该尺度增添了对MIMO的支持,允许40MHz的无线频宽,最大传输速率理论值为600Mbit/s。同时,通过使用Alamouti提出的空时分组码,该尺度扩大了数据传输局限。

■IEEE 802.11ac:

它是一个正在发展中的802.11无线计算器网上通讯尺度,它通过6GHz频带举行无线局域网(WLAN)通讯。理论上,它能够提供最少每秒1 Gigabit带宽举行多站式无线局域网通讯,或是最少每秒500 megabits(500 Mbit/s)的单一连线传输带宽。

■IEEE 802.11ad:

无线千兆同盟(Wireless Gigabit Alliance,WiGig)致力于推动在无执照的60 GHz频带上,举行数千兆比特(multi-gigabit)速率的无线装备数据传输手艺。此同盟于2009年5月7日宣布确立,于2009年12月推出第一版1.0 WiGig手艺规格(802.11ad)。

■IEEE 802.11ax:

2017年推出,由于先前802.11ad主要在于60GHZ频段,虽然增长了传输速率,然则其笼罩局限受到限制,便成为辅助802.11ac的功效性手艺。 遵照IEEE的官方项目,继续802.11ac的第六代Wifi为802.11ax,自2018年起推出支持的分享器。

■ 蓝牙无线手艺 ■

我们知道,蓝牙是电子产物不能缺少的功效。开启蓝牙后,两个产物可以连续的数据传输,好比手机之间蓝牙传文件、蓝牙无线耳机听歌和使用蓝牙键鼠等。这种连续性能够知足以上的使用情景,但价值是较高的功耗。再加上蓝牙的有用传输距离异常近,不支持大量装备同时毗邻,以是 “新”协议就在智能家居领域泛起,好比低功耗蓝牙、蓝牙Mesh!

首先是通俗蓝牙,蓝牙手艺是基于低成本的近距离无线毗邻,为牢固和移动装备确立通讯环境的一种特殊的近距离(一样平常10m内)无线手艺毗邻。蓝牙作为一种小局限无线毗邻手艺,能在装备间实现方便快捷、天真平安、低成本、低功耗的数据通讯和语音通讯。现在市面上使用蓝牙的智能家居产物包罗智能门锁、智能音箱、温湿度计等。

现在蓝牙4.0是主流,它是2012年最新蓝牙版本,是3.0的升级版本;较3.0版本更省电、成本低、3毫秒低延迟、超长有用毗邻距离、AES-128加密等;通常用在蓝牙耳机、蓝牙音箱等装备上。但许多装备最先使用蓝牙5.0,它是由蓝牙手艺同盟在2016年提出的蓝牙手艺尺度,蓝牙5.0针对低功耗装备速率有响应提升和优化,蓝牙5.0连系wifi对室内位置举行辅助定位,提高传输速率,增添有用事情距离。

其次低功耗蓝牙

低功耗蓝牙是通俗蓝牙的进阶版,功耗变低、传输距离增强,与装备的配对毗邻时长大幅减小。低功耗和通俗蓝牙的事情频段(2.4GHz ISM)一样,不外不会在开启后一直事情,而是只在需要传输数据时事情,不需要时处于低功耗休眠状态。低功耗蓝牙开启后和装备确立毗邻只有几毫秒的延迟,而通俗蓝牙则有100毫秒左右。

正是这种“即起即停”的特征,让低功耗蓝牙可以在休眠的情况下也不影响使用但由于需要休眠,低功耗蓝牙不适合长时间传输,只适合短时传输,如语音叫醒。现在,市面上使用低功耗蓝牙的智能家居产物包罗智能闹钟、语音控制器和智能抽屉开关等。

最后是蓝牙Mesh,蓝牙Mesh在2017年问世,与此前的蓝牙最大差别,蓝牙Mesh支持Mesh组网。和Mesh路由器原理类似,通过多个装备的网状漫衍让很大局限内的所有装备都能享受到高质量的毗邻。只要版本在4.0或以上,而且装备的配套硬件性能足够,任何通俗蓝牙装备都能通过OTA升级的形式支持蓝牙Mesh。以是,蓝牙Mesh最大的优势是用户不用买网关。由于包罗手机在内的险些大量智能装备都有蓝牙。

■ ZigBee与Z-Wave ■

事实上,在蓝牙Mesh降生13年前,另一种Mesh网络协议——ZigBee就已经存在了。ZigBee和蓝牙接纳了同样的2.4GHz频段,都是用于短距离的少量数据传输,功耗也很低。由于竞争对手很少,ZigBee在智能家居兴起的早期就被许多产物所接纳。导致它成为了现在智能家居领域使用最普遍的协议之一。和同类低功耗协议一样,ZigBee主要被应用于使用电池的装备上,好比家电控制开关、人体传感器和温湿度传感器等。

同样,Z-Wave也是一种Mesh组网中近距离低数据量传输协议,具备了低功耗的特征。Z-Wave的频段对照特殊,使用了908.42MHz或868.42MHz这两个频段。虽然蓝牙Mesh和ZigBee使用的2.4GHz频段十分拥挤,滋扰问题较多。但之以是2.4GHz频段拥挤,是由于世界各地都允许民用产物使用这个频段。Z-Wave的频段就那么通用,在许多国家都市受限制。

再加上Z-Wave模块成本高于ZigBee、Z-Wave同盟的协议尺度加倍严酷,以是Z-Wave在智能家居产物中没有ZigBee常见,尤其是海内。主流品牌的智能家居产物中险些没有使用Z-Wave的,Z-Wave只存在于一些小品牌产物上。

■ RF433与6LoWPAN ■

RF433是一种接纳433MHz频段的射频协议,穿透力对照强,成本很低,但平安性很低。现在在海内智能家居产物中有少量应用,好比智能门铃等。

而6LoWPAN是一个基于IPv6的新兴无线协议,降生的初衷是让所有装备都能够接入物联网,纵然这些装备的性能和续航很差。以是6LoWPAN对于装备续航和性能的要求很低。走了一个廉价、便捷、门槛低的门路。但6LoWPAN协议在现在还获得市场认可。

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