智能家居涉及哪些无线传输技术

2015-11-30 硅谷动力 CubieBoard CubieBoard

来源:硅谷动力

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目前家居设备互联通信主要以无线连接为主,其中以基于802.11协议的Wi-Fi最为普遍,此外还有蓝牙、NFC(RFID)、Zigbee、Z-wave、UWB、IrDA等等,而另外一些无线高清传输技术包括WHDI、WirelessHD、WiDi、WiGig则很少用到。


无线传输技术

Wi-Fi


作为最常见的无线方式互相连接的技术,Wi-Fi使用的协议已经发展到802.11ac,目前使用最普遍的是802.11n,同时还有一些设备使用可能用到802.11a/g,而最初的802.11b已经销声匿迹。Wi-Fi属于全IP网络架构,使用802.11ac协议标准时理论传输速度最高达到1Gbps。

在智能家居应用中,使用Wi-Fi连接的设备可以通过无线路由器这个出口与Internet实现连接,从而使智能家居向智慧家居演进。

蓝牙Bluetooth


蓝牙也是一项较为常用的无线连接技术。蓝牙支持设备短距离通信,一般在10m以内。智能家居设备可以通过蓝牙实现设备间的简单通信,也可以简化设备与因特网Internet之间的通信。蓝牙采用分散式网络结构以及快跳频和短包技术,支持点对点及点对多点通信,其数据速率为1Mbps。

IrDA


红外局域网系统采用波长小于1μm的红外线作为传输媒体,该频谱在电磁光谱里仅次可见光,不受无线电管理部门的限制。红外信号要求视距传输,方向性强,对邻近区域的类 似系统也不会产生干扰,并且窃听困难。实际应用中由于红外线具有很高的背景噪声,受日 光、环境照明等影响较大,一般要求的发射功率较高。

红外无线LAN用于设备点对点通信可达到100Mbit/s以上的传输速率,但是对于家庭而言,红外仅用作遥控器的简单信号传输,实在是屈才了。

NFC


NFC近场通信技术由非接触式射频识别(RFID)演变而来,它的特点是短距高频,在13.56MHz频率运行于20厘米距离内,传输速度有106 Kbit/秒、212 Kbit/秒或者424 Kbit/秒三种。

NFC采用主动和被动两种读取模式。在智能家居应用中,用户可将手机用作大门钥匙。

ZigBee


ZigBee技术是一种短距离、低功耗的无线通信技术。其特点是近距离、低复杂度、自组织、低功耗、高数据速率,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。ZigBee就是一种便宜的,低功耗的近距离无线组网通讯技术,在智能家居领域应用广泛。

Z-Wave


丹麦公司Zensys主导的Z-Wave是一种新兴的基于射频的、低成本、低功耗、高可靠、适于网络的短距离无线通信技术。工作频带为908.42MHz(美国)~868.42MHz(欧洲),采用FSK(BFSK/GFSK)调制方式,数据传输速率为9.6 kbps,信号的有效覆盖范围在室内是30m,室外可超过100m,适合于窄带宽应用场合。

Z-Wave技术在最初设计时,就定位于智能家居无线控制领域。Z-Wave可用于住宅、照明商业控制以及状态读取应用,例如抄表、照明及家电控制、HVAC、接入控制、防盗及火灾检测等。Z-Wave可将任何独立的设备转换为智能网络设备,从而可以实现控制和无线监测。

无线高清传输技术

UWB


UWB(Ultra-Wideband)超宽带,一开始使用脉冲无线电技术,后来由Intel等大公司提出了MB-OFDM技术方案,目前两种方案在市场并存。UWB无线通信是一种不用载波,而采用时间间隔极短(小于1ns)的脉冲进行通信的方式,利用纳秒至微微秒级的非正弦波窄脉冲传输数据。通过在较宽的频谱上传送极低功率的信号,UWB能在10米左右的范围内实现数百Mbit/s至数Gbit/s的数据传输速率。

UWB抗干扰性能强,传输速率高,系统容量大发送功率非常小。UWB系统发射功率非常小,通信设备可以用小于1mW的发射功率就能实现通信。低发射功率大大延长系统电源工作时间。而且,发射功率小,其电磁波辐射对人体的影响也会很小,应用面很广。

UWB不仅用于军事领域,还用在家庭数字娱乐中心。

WHDI


WHDI(Wireless Home Digital Interface ,即无线家庭数字接口),是一个无线高清晰度视频连接的新标准,它提供了一个高品质,无压缩的无线连接方式。工作在4.9GHz~5.875GHz频段,范围是30米之内,可穿透墙壁,并且延迟小于1毫秒。

WHDI方便通过非压缩高清视频传送,将视频播放器独立,多个室内高清视频连接使用一种革命性的视频调制解调器的办法,支持覆盖整个家庭。


WiDi


WiDi又叫做“Intel WirelessDisplay”,是Intel公司基于WiFi标准研发出来的一种无线高清传输技术,需要搭配Intel特定的处理器以及特定操作系统才能使用。WiDi工作在2.4G/5GHz频段,WiDi 1.0只能实现720P的高清数据传输,目前的2.0版本已经可以实现1080P的高清传输。


WirelessHD


WirelessHD技术基于802.15.3c协议标准,采用60GHz的高频频段,理论带宽可以达到28Gbps,足以应对无损传输全高清数据的需求。但是60GHz的频段导致这项技术存在传输距离有限、无法穿墙的问题。

WiGig


WiGig的全称是Wireless Gigabit,即无线千兆比特,同样是一种基于60Hz高频频段的高速短距离无线技术。该技术基于IEEE802.11ad标准,带宽可达7Gbps,支持高清影音无损压缩的传输,不过传输距离相对较短,只有3-5米左右。

WiGig协议的特点是高带宽和低延迟。同时也可以和WiFi技术比较好的融合。它除了可以传输高清影音信号,还可以PC上的内容传输到台式机上播放和存储,也可以做成网卡或者以集成的方式内嵌于移动设备中,实现高速的数据交互应用。