‧ 智慧家居通訊網路架構系統應用解析

來源:慧聰安防網

眾所周知，智慧家居最重要的也就是實現智慧產品之間的互聯互通，如何實現智慧家居產品之間的聯通，如何在喊出命令時，保證產品的執行力?

這一切必須要涉及到通訊網路架構。而當前智慧家居的通訊網路架構包括三大類。

www.stockfeel.com.tw

智慧家居通訊網路架構三大類技術

智慧家居的實現就屬於控制資訊網路和控制網路技術。主要有三類：匯流排技術、無線技術、電力載波技術。

匯流排技術就是將各部件連接到電腦處理器的一個元件，通過匯流排能使整個系統內各部件之間的資訊進行傳輸、交換、共用和邏輯控制等功能。被分為外部和內部匯流排、系統匯流排和非系統匯流排等等。

無線技術也分不同種類，通常以產生無線信號的方式來區分，目前主要的方式有調頻無線技術、紅外無線技術和藍牙無線技術三種，其成本和特點也不盡相同。

電力載波通訊即PLC(Power-line-Communication)，是電力系統特有的通信方式，電力載波通訊是指利用現有電力線，通過載波方式將類比或數位信號進行高速傳輸的技術。最大特點是不需要重新架設網路，只要有電線，就能進行資料傳遞。

一、匯流排技術在智慧家居中應用

匯流排技術應用在智慧家居方面在於，家庭匯流排系統。家庭匯流排是智慧家居實現的重要基礎，是住宅內部的神經系統，其主要作用是連接家中的各種電子、電氣設備，負責將家庭內的各種通信設備(包括安保、電話、家電、視聽設備等)連接在一起，形成一個完整的家用網路。

日本是較早提出家庭匯流排系統(簡稱HBS)概念，成立HBS研究會，制定了日本的HBS標準，後面又發展成為S-HBS系統，也即超級家庭匯流排。

二、無線技術在智慧家居中的應用

就目前而言，無線智慧家居根據所使用的技術不同，主要分為藍牙、Wi-Fi、Zwave和ZigBee四種，無線技術讓人們得以實現對家居的遠端控制。下面我們不妨先從日常接觸最為頻繁的WiFi說起。

基於WiFi技術的智慧家居產品最為常見，其優勢在於傳輸速率快，且產品成本低，生活中也最為普及，對用戶來說，基於WiFi的智慧家居組合最為省事，購買設備直接組網即可。

凡事都存在兩面性，WiFi雖然傳輸快、普及廣，但也存在著自身的技術劣勢：其最大的問題要屬安全性非常低，無線穩定性弱;功耗大也是其弱點之一，將導致其在家居領域的應用受限，例如智慧門鎖、紅外轉發控制器、各種感測器等不適宜使用;此外，WiFi的組網能力也相對較低，目前WiFi網路的實際規模一般不超過16個設備，而實際家居環境中，僅開關、照明、家電的數量就已遠遠多於16個，顯然發展空間受到了一定的限制。

三、電力載波在智慧家居領域的應用

電力載波(Power Line Carrier)在國外智慧家居領域的應用已經有幾十年，在智慧家居進入亞洲市場時，電力載波也是最先被引入的技術，然而傳統的電力線載波也存在許多弱點，如通道干擾大、信息量小、頻率擁擠等，同時傳統窄帶調製技術傳輸速率較低(傳輸一個指令需要0.883s)。這使得在過去較長的一段時間限制了電力載波技術在智慧家居行業的應用。

隨著電力載波技術的不斷發展，廠家已開發出使用OFDM調製技術的載波通信系統，峰值通信速率可以達到400kbps，穩定運行通信速率也已經達到100kbps，足以滿足現有智慧家居應用對速率的需求，也讓我們看到電力載波在智慧家居領域應用的廣闊前景。

產業趨勢：多通信技術並存

智慧家居的發展呈現智慧化、網路化、人性化、資訊化、集成化方向發展。匯流排型、無線通訊和電力線載波通信作為智慧家居主要的技術路線，獲得了大多數認可;同時，三者之間無法相互替代，有線、無線、電力線多種通信技術並存是未來的產業趨勢。

不過，智慧家居行業的發展一日千里，技術更新步伐也較快，有線技術需要穿牆佈線，工期長，不能升級換代，已經不能滿足消費者的個性化需求。無線技術則憑藉免佈線、移動性強、低成本等優勢成為市場新寵。

此外，自動組網、設備拓展能力強也是其優勢之一，而功耗較低、健康節能更是符合低碳生活的綠色家居概念的理念。並且，無線方式維護簡單，可快速檢測出問題所在，並及時修復。

在無線方式上，又分為藍牙、Wi-Fi和ZigBee等主要幾種技術，前兩者組網性能差，穩定性薄弱，而ZigBee正憑藉成本低、組網快、低複雜度等特點迅速成為新時代的主流無線通訊技術，主要適合用於自動控制和遠端控制領域，可以嵌入各種設備。據悉，目前ZigBee聯盟正積極介入中國智慧家居行業標準的制定工作，將進一步促進產業的推廣和發展。

匯流排型、無線通訊和電力線載波通信三種技術線路無法相互替代，有線、無線、電力線多種通信技術並存是未來的產業趨勢。就智慧家庭領域而言，無線通訊技術有著獨特的優勢，近年來智慧家庭的發展趨勢也驗證了這點，無線通訊在智慧家庭中已成為最主要的通信方式。

智慧家居領域的協議們

日本是較早推動智慧家居發展的國家之一，它較早地提出了家庭匯流排系統HBS的概念，制訂了日本的HBS標準。為適應大型居住社區的需要，1988年年初，日本住宅資訊化推進協會又推出了超級家庭匯流排(SuperHomeBusSystem，簡稱S-HBS)，它適用於更大的範圍，因為一個S-HBS系統可掛接數千個家庭內部網。

LonWorks協議是美國Echelon公司開發並與Motorola和東芝公司共同宣導的現場匯流排技術，它支援多種物理介質，適用於雙絞線、電力線、光纜、射頻、紅外線等，並可在同一網路中混合使用。支援多種拓撲結構，可以選用任意形式的網路拓撲結構，組網方式靈活。應用範圍主要包括樓宇自動化、工業控制等，在組建分散式監控網路方面有較好的性能。

X-10是歷史最長且使用最簡單的一種協議，1978年誕生於美國，至今仍是美國家庭自動化的主導系統。之所以說X-10協議簡單是因為它直接利用住宅電力線作為控制匯流排，通過電力線將各控制器與各功能接口器相連並實現程式控制，不必再穿牆打孔，更有利於改變結構空間，使用者可自己動手安裝，價格也比較低廉。