? Wifi的星型拓撲形式
星型拓撲是最為普遍的一種組網形式,缺點是終端節(jié)點少,而且節(jié)點之間的數據路由只有唯一的一個路徑。
? Z-wave的樹形拓撲形式
樹形拓撲形式的的每一個節(jié)點都只能和他的父節(jié)點和子節(jié)點之間通信。如果需要從一個節(jié)點向另一個節(jié)點發(fā)送數據,那么信息將沿著樹的路徑向上傳遞到最近的祖先節(jié)點然后再向下傳遞到目標節(jié)點。這種拓撲方式的缺點就是信息只有唯一的路由通道。
? BLE Mesh和ZigBee的網狀拓撲
網狀網絡拓撲的路由節(jié)點之間可以直接通信,這種路由機制使得信息的通信變得更有效率,而且一旦一個路由路徑出現了問題,信息可以自動的沿著其他的路由路徑進行傳輸,具有更加靈活的信息路由規(guī)則。
主流無線連接技術的特征
? Wifi
Wi-Fi是依照IEEE 802.11.x標準制定的無線通信技術,一種可以將個人電腦、移動設備等終端以無線方式互相連接的技術,是一個高頻無線電信號。
Wi-Fi是大眾最熟悉的無線通信技術,已相當成熟。它具有傳輸速度高,距離遠,無需網關、開發(fā)難度小,進入門檻低,產品成本較低的優(yōu)點,但是Wi-Fi信號穿透性差,終端可連接的設備也只有32個,而且比其他的無線通信技術更耗電,安全性也非常差。
雖然WiFi有它的優(yōu)勢,但局限性也很大,所以并不是最適合智慧照明的無線通信技術,更適合智慧手機、平板、PC、 智慧電視、家庭影音等互聯(lián)網內容的分享與發(fā)布 。
? Bluetooth4.2
藍牙也是大眾頗為熟悉的一種無線技術標準,可實現固定設備、移動設備和樓宇個人域網之間的短距離數據交換(使用2.4—2.485GHz的ISM波段的UHF無線電 波)。
藍牙具有高抗干擾能力、高安全性、易配對等特色,但早期的藍牙版本存在傳輸距離短、節(jié)點數目少、功耗高等問題。
藍牙4.0版已具有低功耗(Low Energy;LE)的特性,并分成Bluetooth Smart Ready、Bluetooth Smart與標準藍牙等三種規(guī)格。4.0版的傳輸速度還分成正常規(guī)格的3Mbps及高速規(guī)格的24Mbps,傳輸距離延長到60米,并改善因高速傳輸而導致的高功耗問題。
此外Bluetooth Smart所開發(fā)的網狀(Mesh)技術,一舉讓藍牙的節(jié)點(設備)數目提升到65,000個。
2014年底, 藍牙技術聯(lián)盟(SIG)正式宣布,開始向中國推行藍牙4.2標準。4.2版本在針對連接速度、安全、聯(lián)網三個方面做出了更重要改進。
1、實現物聯(lián)網:支持靈活的互聯(lián)網連接選項IPv6/6LoWPAN或Bluetooth Smart網關
2、讓Bluetooth Smart更智慧:業(yè)界領先的隱私權限、節(jié)能效益和和堪稱業(yè)界標準的安全性能
3、讓 Bluetooth Smart 更快速:吞吐量速度提升2.5倍,封包容量提升10倍。
其中,藍牙預計2015年下半年,采用藍牙4.2標準的終端產品將陸續(xù)推出。
Mesh網絡 和IP化的新特征打開了藍牙的應用前景。藍牙的應用也將從單品的智慧控制走向整體智慧家居照明、商業(yè)照明的控制,最終會將智慧照明接入物聯(lián)網。
? ZigBee
ZigBee是目前風頭最勁、最受關注的無線通信技術,具有高保密性、強穩(wěn)定性、低功耗、自組網、低成本的優(yōu)勢,適用于商業(yè)、工業(yè)、家居、道路照明等眾多領域。
ZigBee是基于IEEE802.15.4標準的低功耗個域網協(xié)議。它的功耗為WiFi的10萬份之一,ZigBee Pro的Green Power節(jié)能效果更加強大,功耗僅為ZigBee的百分之一,因此ZigBee在照明和能源管理方面具有較大的優(yōu)勢。
ZigBee也擁有很強的擴展性, 擁有網狀網絡,終端節(jié)點多達65600個,適合需要布局大量傳感器的應用領域。
因為ZigBee最初的定位是應用于IOT,所以在不同的行業(yè)有不同的協(xié)議,到目前已經有ZigBee Home Automation、ZigBee Light Link、ZigBee Smart Energy等8個協(xié)議,應用層協(xié)議眾多 ,不夠靈活,難以一致,導致各廠商的終端產品不能互聯(lián)互通。
ZigBee 3.0規(guī)范預計2015年會完成,并會將諸如ZigBee Light Link,ZigBee Home Automation,ZigBee Health Care以及其他常用的ZigBee協(xié)議統(tǒng)一為ZigBee 3.0的單一標準,ZigBee 3.0標準讓用于家庭自動化、連接照明和節(jié)能等領域的設備具備通信和互操作性,這將簡化產品開發(fā)以及廠商間的互用性。
? Z-wave
Z-Wave也是一種技術成熟的無線通信技術,以智慧家居應用為目標,在住宅、照明商業(yè)控制以及狀態(tài)讀取上被廣泛采用,是一種新興的基于射頻的、低成本、低功耗、高可靠、適于網絡的短距離無線通信技術。
Z-Wave工作頻帶為908.42MHz(美國)~868.42MHz(歐洲),采用FSK(BFSK/GFSK)調制方式,數據傳輸速率為9.6 kbps,信號的有效覆蓋范圍在室內是30m,室外可超過100m,適合于窄帶寬應用場合。
Zigbee和Z-Wave都采用網狀網絡,但Z-Wave相對來說更封閉、門檻較高,所以采用Z-wave技術的設計、生產廠商相對ZigBee的來說就少得多,但Z-Wave的殺手锏在于其兼容性很好,所有的z-wave產品都可實現互聯(lián)互通。
因為Z-Wave所用的頻段在中國是非民用的,所以Z-Wave的智慧家居更多的還是用在海外。
IP化是智慧照明無線通信技術未來發(fā)展的趨勢
在互聯(lián)網中,IP地址用來給電腦編號,每臺聯(lián)網的PC上都需要有IP地址,才能正常通信。
在物聯(lián)網中,所有終端節(jié)點也需要分配一個IP地址,才能實現互聯(lián)互通,物聯(lián)網的發(fā)展需要海量IP地址。現在主要使用的IPv4采用32位地址,支持 40億個IP地址,目前全 球的IPv4地址已經使用殆盡,而IPv6采用128位地址,可用的單一地址數量為3.4乘以10的38次方,IPv6能夠“讓每一粒沙子都擁有IP地址,使用IPv6地址可以很好的解決IP地址不足的問題。
智慧照明是物聯(lián)網中的一小部分,也會遵守物聯(lián)網的發(fā)展趨勢,其中智慧照明中采用的無線通信技術也會往IP化網絡架構發(fā)展。
目前,ZigBee、Z-Wave和藍牙雖具有低功耗和網狀網絡的優(yōu)點,但其終端連接的照明燈具和感測節(jié)點卻依然難以管理。
未來,采用IPv6協(xié)議的無線通信技術可以將智慧照明燈具直接接入網絡,擁有獨立IP地址的燈具不再需要智慧移動終端作為中介,相互之間可自行傳輸數據,不通過網絡就能實現設備與設備之間的“對話”。
藍牙4.2標準已經率先推出了這個新特性,正如前文所述,藍牙4.2瞄準物聯(lián)網,支持靈活的互聯(lián)網連接選項IPv6/6LoWPAN或Bluetooth Smart網關,ZigBee3.0新標準中也將納入ZigBee IP。
預計未來主流的無線通信技術都會將IP化網絡架構納入標準,智慧照明將實現真正的互聯(lián)互通,并最終融入包羅萬象的物聯(lián)網。
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