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    無黑科技-智能家居系統是什么,它的作用是什么

    時間:2021-01-14 13:26:48

    在物聯網蓬勃發展的浪潮下,智能家居的熱度也隨之不斷升溫。由于智能家居的安全、節能、舒適、便利、高效等諸多特點,越來越多的客戶開始接受和開發智能家居單品和系統。在中國推廣Zigbee技術的這幾年里,我有幸看到來自中國的廠家在物聯網和智能家居領域實現 “彎道超車”,中國的智能家居技術與市場發展極其迅猛,我們的產品和系統可以說是世界領先。

    在這三個技術界面中,最受人關注、討論最多也是最讓人迷惑的就是第二個界面:家庭無線控制網絡。市場上各種產品形態共存,網絡上各種觀點百家爭鳴。應當理解,技術本身無所謂優劣(拙劣的技術在其發展中自然而然地被淘汰了),只有適合不適合。我們思考的是:什么樣的無線技術更適合智能家居網絡?或者說,智能家居系統對無線互聯技術有什么獨特的需求?

    智能家居系統是怎么玩的?個人消費者對新生事物的接受度往往超越工業界的預計,智能家居亦是一例。

    智能家居范圍極廣,沒有統一的定義。其典型子系統——智能照明,可以簡單到只有一個獨立控制器(手機也是一個控制器)和一盞燈,也可以復雜到一個集成照明設備、傳感器、智能開關以及控制算法的完整照明系統。作為消費者接觸智慧照明的第一步,一個可以用手機控制的、安裝簡單的燈泡是很好的產品形式。這個燈泡可以不那么完美,功能也不豐富,但一定要像普通燈泡一樣,擰上去就好。幾分鐘的時間就可以操作起來。因此,對消費者來說,智能產品的第一個需求就是:低復雜度、易于安裝。

    當消費者慢慢習慣了用手機控制家里的燈泡,新的需求出現了。這時,和燈泡無縫互聯的開關類設備可以提供更加自然、直觀的服務。如果配上合適的傳感器,比如運動、溫濕度、光照傳感器,通過設定特定的規則,一個小型的、自動運行的照明系統就出現了。這個照明子系統可以和其它的子系統比如安防、影音、廚衛、遮陽系統互動。這構成了典型的智能家居無線網絡。

    因此,智能家居的無線網絡應當是一個大范圍、多設備的局域網絡。用技術語言來講——它應當是一個mesh網。我們拋開讓人眼花繚亂的技術指標和市場宣傳,順著剛才的思路想一想,一個穩定可靠的智能家居無線網絡應當有哪些要素。

    1、mesh網。智能家居系統的節點數可以從數個到數十個甚至上百個,這與點對點控制的智能單品截然不同,要求網絡可以提供更大的冗余度以利負載平衡和路徑選擇。要做到負載平衡,需要在路由協議上下功夫,合理創建路由和選擇路由,并進行持續的、動態的優化。

    2、健壯性。在一個節點數較多的網絡中,健壯性至關重要。智能家居系統多部署在室內,空間結構上的遮擋、反射以及無線電環境上的干擾,都對系統的健壯性提出了更高的要求。路由的合理創建和設備的合理維護,以及不同的通訊報文類型,都對網絡的健壯性產生決定性影響。

    3、空間的復用性。在一個有限的頻譜中,怎樣與不同的技術進行合理的避讓和分配,也同樣對無線網絡的穩定性提出考驗??臻g訪問機制,以及軟件和協議的協同配合在其中起了很大的作用。

    Zigbee為什么要費盡心思做mesh網?另一種同樣用于連接低功耗資源受限型設備的IoT無線技術——低功耗廣域網(LPWAN)是典型的集中式網絡結構(即星形網絡)。比較一下這兩種技術的特點會非常有意思,也有助于我們加深對IoT無線連接技術的理解。LPWAN(如NB-IoT和Lora)是非常優秀的無線網絡,它將IoT設備長距離地直接連至基站,進而接入云端。這一網絡拓撲結構決定了,LPWAN在獲得低功耗、長距離連接的同時,放棄了一個對智能家居而言極其重要的特性——設備的本地互動。請看下面的例子。

    這是一個極簡單的設備互動——當門被打開時點亮燈泡(當然也可以是傳感器)。在一個本地的mesh 網絡中,門鎖可以和燈泡直接互聯,通過應用層的邏輯綁定可一步實現這個功能。而在LPWAN的架構下,門鎖必須將消息上報給基站,通?;臼遣粚崿F應用邏輯的,需要進一步上報給云端。云端通過處理給燈泡下發指令——開燈或關燈。對這個應用而言,這一數據通路明顯過于復雜了。

    當然在實際應用中,LPWAN的每次消息傳輸還意味著一筆費用,不過這是另外一個層面的事情。


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