物联网无线ZigBee智能家居设计解决方案

一、智能家居优势介绍

1、家居智能化的必要性

随着社会经济结构、家庭人口结构以及信息技术的的发展变化，人们对家居环境的安全性、舒适性、效率性、透明性提出了更高的要求。同时越来越多的家庭要求家居产品不仅要具备简单的智能，更要求整个系统在功能扩展、外延以及服务方面能够做到简单、方便、轻松、安全。很显然，我们的家居生活需要改变。

2、物联网智能家居与传统智能家居的区别

传统意义上一般都认为智能家居是带来生活品质的提升，其实物联网型智能家居正在改变这些观点，最显著的变化就是实用、方便、易整合。每一个家庭中都存在着各种电器，不管是号称智能的冰箱、空调还是传统的电灯、电视一直以来由于标准不一都是独立工作的，从系统的角度来看，他们都是零碎的、混乱的、无序的，并不是一个有机的、可组织的整体，作为家庭的主人面对这些杂乱无章的电器其消耗的时间成本、管理成本、控制成本通常都是很高的并且是非必要的。

无线物联网技术的出现，给传统的智能电器、智能家居带来了新的产业机会，通过它可以将家中的各种电器通过无线方式非常方便地有机组织起来，形成一个完整的系统，从而可以实现无缝感知并完整管理。这种以前无法想象并深具挑战性的应用今天一旦使用无线物联网技术连接就会变得轻松、方便并且非常有趣。这些应用并不仅仅是生活品质的提高，更大程度上可以看作是现代家庭的一种最基本需求。

相比物联网智能家居，传统的智能家居不易扩展，灵活性低，兼容性差，升级成本昂贵，维护成本高。

3、各种无线智能家居对比分析

常用智能家居技术介绍及比较

虽然智能家居的概念很早就出现，市场需求也一直存在，但长期以来智能家居的发展由于受制于相关技术的突破，一直没有得到大规模的应用普及。目前市场存在的智能家居技术介绍如下：

有线方式

这种方式所有的控制信号必须通过有线方式连接，控制器端的信号线更是多得吓人，一但遇到问题排查也相当困难。有线方式缺点非常突出，布线繁杂、工作量大、成本高、维护困难、不易组网、扩展性差。这些缺点最终导致有线方式的智能家居只停留在小规模试点阶段，无法大规模快速推广。

无线方式

用于智能家居的无线系统需要满足几个特性：低功耗、稳定、易于扩展组网；至于传输速度显然不是此类应用的重点。

目前几种可用于智能家居的无线方式：

蓝牙：是一种支持设备短距离通信（一般10m内）的无线电技术。能在包括移动电话、PDA、无线耳机、笔记本电脑、相关外设等众多设备之间进行无线信息交换。但这种技术通讯距离太短，同时属于点对点通讯方式，对于智能家居的要求来说根本不适用。

另外需要说明的是蓝牙最近推出了4.0标准，这种新标准采用了低功耗设计，通讯距离也达到2.4G无线信号的范围，但其缺陷依然明显，安全性、组网能力和抗干扰能力不够，更没有网络自愈功能。蓝牙的泄密事件非常普遍，新标准的组网规模一般不能超过300个，同时蓝牙很容易被干扰。

WiFi：其实就是IEEE802.11b的别称，是由一个名为“无线以太网相容联盟”（WirelessEthernetCompatibilityAlliance，WECA）的组织所发布的业界术语，中文译为“无线相容认证”。它是一种短程无线传输技术，能够在数百米范围内支持互联网接入的无线电信号。它的最大特点就是方便人们随时随地接入互联网。但对于智能家居应用来说缺点却很明显，功耗高、组网能力差、安全性低。所以wifi虽然非常普及，但在智能家居的应用中只是起到辅助补充的作用。

315M/433M：这些无线射频技术广泛运用在车辆监控、遥控、遥测、小型无线网络、工业数据采集系统、无线标签、身份识别、非接触RF等场所，也有厂商将其引入智能家居系统，但由于其抗干扰能力弱，组网不便，可靠性一般，标准混乱，安全性很低，在智能家居中的应用效果差强人意，泛善可陈，最终被主流厂商抛弃。

ZigBee：Zigbee的基础是IEEE802.15.但IEEE仅处理低级MAC层和物理层协议，因此Zigbee联盟扩展了IEEE，对其网络层协议和API进行了标准化。ZigBee是一种新兴的近程、低速率、低功耗的无线网络技术，主要用于近距离无线连接。具有低复杂度、低功耗、低速率、低成本、自组网、高可靠、高安全的特点。主要适合应用于自动控制和远程控制等领域，可以嵌入各种设备。简而言之，ZigBee就是一种便宜的、低功耗、自组网的近程无线通讯技术。

二、ZigBee智能家居产品与传统智能家居产品的比较优势

物联网背景下智能家居的理解

物联网一个重要特征就是能够快速大规模部署并能够长期稳定运行，这样的特征就要求我们的家居产品必须具备无线、无缝、绿色、安全、可靠的能力，从这些基本能力来看，传统的所谓智能家居产品显然已经不能适应物联网时代的要求。

ZigBee最初预计的应用领域主要包括消费电子、能源管理、卫生保健、家庭自动化、建筑自动化和工业自动化。随着物联网的兴起，ZigBee又获得了新的应用机会。物联网的网络边缘应用最多的就是传感器或控制单元，这些是构成物联网的最基础最核心最广泛的单元细胞，而ZigBee能够在数千个微小的传感传动单元之间相互协调实现通信，并且这些单元只需要很少的能量，以接力的方式通过无线电波将数据从一个网络节点传到另一个节点，所以它的通信效率非常高。这种技术低功耗、抗干扰、高可靠、易组网、易扩容，易使用，易维护、便于快速大规模部署等特点顺应了物联网发展的要求和趋势。从技术的角度看，物联网和ZigBee技术在智能家居、健康保健、工农业监测等方面的应用有着很大的融合性，而相对其他无线技术而言，ZigBee以其在投资、建设、维护、标准化（国际HA标准）等方面的优势，必将在物联网型智能家居领域获得更广泛的应用。

ZigBee与常用无线技术的主要优势：

从组网能力来看，蓝牙、WiFi、315M/433M等无线技术只适用简单的星型网络，组网能力有限，不具备网络修复能力，而ZigBee网络能够组成除星型网络之外的树状网和更复杂的网状网。

从安全性来看，ZigBee具备特有的安全层，采用128K的高级加密技术，具有非常高的安全性。而蓝牙、WiFi、315M/433M等无线技术的安全性普遍较差，泄密事件频发。

从可靠性来看，ZigBee同时采用了跳频和扩频技术，有着极强的抗干扰能力，而蓝牙、WiFi、315M/433M等无线技术的抗干扰能力一般，特备是315M/433M射频更容易被空中截码并很容易被模拟，可靠性很低。

与传统智能家居相比

1. 具有安全层，安全性好，采用高级加密技术，至今在全球没有破解先例。
2. 同时采用跳频和扩频技术，抗干扰能力强。
3. 采用经过全球市场多年检验的通讯标准，可靠性高。
4. 自组网能力强，组网规模大，最大网络可负担6万多设备。
5. 具备网络自愈能力，任何节点的掉线或崩溃不会影响整个网络的稳定。
6. 功耗低，很多传感器使用普通电池供电可以工作1年以上。
7. 兼容能力强，可伸缩，采用国际通用的标准协议，可以兼容其它品牌的设备，随时可扩容扩展。
8. 全覆盖，无盲区，具有有线方式无法企及的优势。
9. 与云端无缝链接，方便管理、溯源和及时感知并控制。