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无线WIFI技术在智能家居应用的解决方案

随着科学技术的不断发展,局域网也正逐渐向无线化,多网合一的

方向发展，在这个多网合一快速发展过程中，带动了多种无线技术的

广泛应用，WIFI便是其中的一种。

当前，智能家居产业也正如火如荼的进行，可以预见,未来智能家

居的发展,将不再局限于家电设备、灯光等遥控的控制，嵌入式智能

终端、无线WIFI技术,以及Internet的广泛应用必将使家居控制变

得更加自动化、智能化和人性化，必将改变传统智能家居的模式，把

智能家居推上一个快速发展的舞台。

一：WIFI技术原理及应用

WiFi全称WirelessFidelity,它的最大优点就是传输速度较高，

可以达到54Mbps，另外它的有效距离也很长，其主要特性为:速度快、

可靠性高，在开放性区域,通讯距离可达305米；在封闭性区域,通讯

距离为76米到122米，方便与现有的有线以太网络整合，组网的成

本更低，Wi-Fi技术突出的优势在于：

其一，无线电波的覆盖范围广,WiFi的半径则可达100米,办公室

自不用说,就是在整栋大楼中也可使用。

其二，传输速度非常快，可以达到11mbps，符合个人和社会信息

化的需求。

它与有线网络相较之下，有许多优点：

无须布线

WiFi最主要的优势在于不需要布线，可以不受布线条件的限制,

因此非常适合移动办公用户的需要,具有广阔市场前景。目前它已经

从传统的医疗保健、库存控制和管理服务等特殊行业向更多行业拓展

开去，甚至开始进入家庭以及教育机构等领域。

健康安全

无线网络使用方式并非像手机直接接触人体，应该是绝对安全的。

简单的组建方法

一般架设无线网络的基本配备就是无线网卡及一台AP，如此便能

以无线的模式，配合既有的有线架构来分享网络资源，架设费用和复

杂程序远远低于传统的有线网络。如果只是几台电脑的对等网,也可

不要AP，只需要每台电脑配备无线网卡。AP为AccessPoint简称,

一般翻译为“无线访问节点”，或“桥接器”。它主要在媒体存取控

制层MAC中扮演无线工作站及有线局域网络的桥梁。有了AP，就像

一般有线网络的Hub一般，无线工作站可以快速且轻易地与网络相连。

特别是对于宽带的使用，WiFi更显优势,有线宽带网络（ADSL、小区

LAN等）到户后，连接到一个AP，然后在电脑中安装一块无线网卡即

可。普通的家庭有一个AP已经足够，甚至用户的邻里得到授权后，

则无需增加端口，也能以共享的方式上网。

长距离工作

别看无线WiFi的工作距离不大,在网络建设完备的情况下，

802.11b的真实工作距离可以达到100米以上，而且解决了高速移动

时数据的纠错问题、误码问题,WiFiI设备与设备、设备与基站之间

的切换和安全认证都得到了很好的解决。

总而言之,家庭和小型办公网络用户对移动连接的需求是无线局

域网市场增长的动力.

二：WIFI与3G及蓝牙技术的比较

WIFI与3G的互补

1。语音和WLAN

相对于满足大话务量、多用户数的3G技术，基于IP技术的WLAN

网络更适合开展广播式的语音业务（PTT、多方会议、长途通话、广

告发布等）。

2。广域覆盖和区域覆盖下的数据业务

相对于3G技术覆盖范围大、快速移动时仍能保持144kbit的数据

速率的特点，WIFI技术在特定区域内满足用户高速数据传输的需求

具有绝对优势。

3。无线信道资源的利用

3G分配的频率资源是有限的，而数据业务对信道的占用率极高,

影响其同时接入的语音用户数量.如果规划特定区域(比如商业中心

人群密集区)内把数据业务转移到WiFi/WiMAX的公共数据通道无疑

将大大提高3G无线网络资源利用率。

4.手持终端和Laptop/PDA结合

传输数据速率高、Always0nLine和低使用费的Laptop/PDA可以

满足商业用户大信息量的需求：携带更为方便、小巧的3G手持终端

可以满足个人用户对快速消息的需求。

WIFI与蓝牙技术

蓝牙技术特点：

速度慢;

一般只是用来传输小数据，无需网络；

连接蓝牙配件；

不能连接网络，无法上网；

10米范围内.

Wi—Fi技术特点:

可以连接公共网,提供网络浏览功能；

速度快;

传送大数据；

100米范围内.

三:WIFI在智能家居应用

WiFi是由AP（AccessPoint）和无线网卡组成的无线网络，AP一

般称为网络桥接器或接入点，是传统的有线局域网络与无线局域网络

之间的桥梁，因此任何一台装有无线网卡的PC均可通过AP去分享有

线局域网络甚至广域网络的资源，其工作原理相当于一个内置无线发

射器的HUB或者是路由，而无线网卡则是负责接收由AP所发射信号

的CLIENT端设备。

相比较传统智能家居系统采用的有线布网方式，WIFI技术的应用

则减少布线麻烦，具有更好的可扩展性、移动性.因此采用无线智能

控制模式是智能家居发展的必然选择.

下面以某公司的数字无线智能网关为例，说明WIFI在智能家居中

的应用，该应用主要包括一个家庭网关以及若干个无线通讯子节点,

在家庭网关上有一个无线发射模块，每个子节点上都包含一个无线网

络接收模块,通过这些无线收发模块，数据就在网关和子节点之间进

行传送。

下图是智能家居系统的解决方案,其中WIFI智能网关就是室内机。

WIFI智能网关就是家庭的一个智能化枢纽,经过智能网关上的无线射

频模块与收集中各子节点进行通信，实现家电的控制;经过Web网络

控制智能网关，从而实现对家电的远程控制。

WIFI智能网关主要包括如下的应用：

A、数字可视对讲

引入WIFI的目的，实现了WIFI智能网关可作为移动的终端设备,

因此你可以方便的在客厅，卧室以及家里任何一个地方进行对讲控制。

B、安防报警

一旦警情发生，报警信息就会及时上传至管理中心,同时也可以通

过短信、电话等方式通知业主，并且能实现自动抓拍等功能。

C、信息发布

通过小区管理软件，物业管理者可以编辑如文字、图片、视频、

天气等各种信息，实时的将信息发送至业主家中的智能网关上,业主

可以通过智能网关提示来浏览中心服务器上的各类信息。

D、小区商城管理

通过小区管理软件建立虚拟超市,小区业主通过智能网关就可以

浏览各类商品信息了。

E、远程监控

用户使用电脑网络远程登陆家庭网关，实现对家庭环境的实时监

控.

F、设备自检和远程维护

以上功能都通过使用了WIFI技术，从而实现了无线智能家居的控

制功能。

总之，通过WIFI技术的运用，已成功的将智能家居的各种设备和

楼宇对讲衔接起来,提供比传统智能家居更舒适、安全、便捷的智能

家居生活空间，优化了人们的生活方式，从而给用户带来了全新、舒

适的家居生活.

物联网无线zigbee智能家居设计解决方案

文章出处：网责任编辑：作者：人气：45发表时间：2012—11—2619：

55：00

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。