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M2M根扎智能家居無線技術(shù)

2010-04-13 11:43    【  【打印】【我要糾錯(cuò)】

  無線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)和無線控制技術(shù)的飛速發(fā)展,加速了“有線世界”向“無線空間”的快速發(fā)展。M2M技術(shù)的先進(jìn)理念即將引來新一輪“有線世界”的“無線革命”。

  M2M提供了設(shè)備實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)在系統(tǒng)之間、遠(yuǎn)程設(shè)備之間、或與個(gè)人之間建立無線連接的簡單手段,綜合了數(shù)據(jù)采集、遠(yuǎn)程監(jiān)控、電信、信息技術(shù),能夠使業(yè)務(wù)流程自動(dòng)化;集成公司IT系統(tǒng)和非IT設(shè)備的實(shí)時(shí)狀態(tài),創(chuàng)造增值服務(wù)。這一平臺可在安全監(jiān)測、自動(dòng)讀取停車表、機(jī)械服務(wù)和維修業(yè)務(wù)、自動(dòng)售貨機(jī)、公共交通系統(tǒng)、車隊(duì)管理、工業(yè)流程自動(dòng)化、電動(dòng)機(jī)械、城市信息化等環(huán)境中應(yīng)用,提供廣泛的應(yīng)用和解決方案。M2M技術(shù)已經(jīng)得到了HP、CA、Intel、IBM、AT&T、EriCSSon、Nokia、Opto22和OMRON等大牌廠商的支持。

  M2M技術(shù)與使用傳統(tǒng)地面電話線或無線數(shù)傳電臺的遠(yuǎn)程監(jiān)視系統(tǒng)工作原理相似,并很可能取代后者。分析人士表示,由于M2M系統(tǒng)不需要為連接遙遠(yuǎn)地區(qū)的設(shè)備架設(shè)數(shù)百英里的電話線路,并解決無線數(shù)傳電臺的距離和頻段問題,因此更適用,也更方便。

  在M2M中,GSM/GPRS/UMTS是一種主要的遠(yuǎn)距離聯(lián)接技術(shù),近距離聯(lián)接技術(shù)主要有802.11b/g、藍(lán)牙、Zigbee、RFID和UWB.

  1、無線局域網(wǎng)(WLAN)

  IEEE802.11無線局域網(wǎng)國際標(biāo)準(zhǔn)發(fā)布于1997年6月,這是一個(gè)開放的標(biāo)準(zhǔn)。利用802.11b和802.11a等無線網(wǎng)絡(luò)標(biāo)準(zhǔn),完全可以使您在各種復(fù)雜的環(huán)境下(像擁擠的辦公室、校園、大廈、餐館甚至整個(gè)街區(qū)),都可實(shí)現(xiàn)無縫無中斷連接。通過采用無線局域網(wǎng)(WLAN)在整個(gè)社區(qū)或家居室內(nèi)分享寬帶互聯(lián)網(wǎng)連接,可避免使用線纜、路由器和其他設(shè)備所帶來的麻煩,客戶只需將接入點(diǎn)插入寬帶調(diào)制解調(diào)器,將無線網(wǎng)絡(luò)卡裝入他們的網(wǎng)絡(luò)和臺式機(jī)中,就可以享受無線寬帶互聯(lián)網(wǎng)接入所帶來的優(yōu)勢。

  2、藍(lán)牙

  在M2M中,藍(lán)牙技術(shù)作為一種短距離的無線連接技術(shù),有著廣闊的應(yīng)用前景。新的藍(lán)牙標(biāo)準(zhǔn)2.0版擬支持高達(dá)10Mb/s以上速率(4、8及12Mbit/s~20Mbit/s),估計(jì)在2004年以后推出,這是適應(yīng)未來愈來愈多寬帶多媒體業(yè)務(wù)需求的必然演進(jìn)趨勢。由于藍(lán)牙技術(shù)可以方便地嵌入單一的CMOS芯片中,因此,特別適用于小型的移動(dòng)通信設(shè)備,使設(shè)備通過無線建立通信,避免了連接電纜的不便。

  藍(lán)牙技術(shù)工作在全球通用的2.4GHzISM頻段。從理論上講,以2.4GHzISM頻段運(yùn)行的技術(shù)能使用距30m以內(nèi)的設(shè)備互相連接,但實(shí)際上很難達(dá)到,F(xiàn)階段,藍(lán)牙的發(fā)射范圍可達(dá)10m,可以同時(shí)實(shí)現(xiàn)8臺設(shè)備的相互聯(lián)通。當(dāng)檢測到距離小于10m時(shí),接收設(shè)備可動(dòng)態(tài)地調(diào)節(jié)功能;當(dāng)業(yè)務(wù)量減小或停止時(shí),藍(lán)牙設(shè)備即可進(jìn)入低功耗工作模式。

  藍(lán)牙技術(shù)應(yīng)用在智能家居中,具有高可靠性、低復(fù)雜度、低功耗、低成本的優(yōu)點(diǎn),但仍然有一些問題需要解決,如相鄰設(shè)備之間為防止信息誤傳和被截取,要求用戶提前設(shè)置對應(yīng)頻段;藍(lán)牙芯片的價(jià)格較高;藍(lán)牙模塊較難生產(chǎn)等。但人們相信,隨著藍(lán)牙網(wǎng)絡(luò)家電產(chǎn)品和網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的出現(xiàn),家居智能化的進(jìn)一步普及,這些問題將逐漸被解決,而藍(lán)牙無線智能家居系統(tǒng)也將給未來的家庭生活帶來巨大的革命。

  3、ZigBee

  為了滿足低功耗、低成本的無線網(wǎng)絡(luò)要求,IEEE標(biāo)準(zhǔn)委員會在2000年12月正式批準(zhǔn)并成立了802.15.4工作組,任務(wù)就是開發(fā)一個(gè)低數(shù)據(jù)率的WPAN(LR-WPAN)標(biāo)準(zhǔn)。它具有復(fù)雜度低、成本極少、功耗很小的特點(diǎn),能在低成本設(shè)備(固定、便攜或可移動(dòng)的)之間進(jìn)行低數(shù)據(jù)率的傳輸;谶@一標(biāo)準(zhǔn)的無線網(wǎng)絡(luò)可使用無需許可的858MHz、902MHz~928MHz和2.4GHz無線頻段,可分別達(dá)到20Kbps、40Kbps與250Kbps的最大數(shù)據(jù)傳輸速率。

  802.15.4無線發(fā)射/接收機(jī)及網(wǎng)絡(luò)被Motorola、Philips、Eaton、Invensys和Honeywell這些國際通信與工業(yè)控制界巨頭們極力推崇。它滿足國際標(biāo)準(zhǔn)組織(ISO)開放系統(tǒng)互連(OSI)參考模式。它包括物理層、介質(zhì)訪問層、網(wǎng)絡(luò)層和高層。下圖是對這些層的描述。

  ZigBee有以下優(yōu)點(diǎn):

  1)省電:兩節(jié)五號電池可以工作6個(gè)月到2年左右的時(shí)間,免去了充電或者頻繁更換電池的麻煩。

  2)網(wǎng)絡(luò)容量大:最多可以容納255個(gè)設(shè)備。

  3)成本低:與其他技術(shù)比較具有價(jià)格便宜的特點(diǎn),且ZigBee協(xié)議免收專利費(fèi)。

  4)時(shí)延短:通常時(shí)延都在15ms~30ms之間。

  5)安全:提供了鑒權(quán)功能,同時(shí)可以靈活確定其安全屬性。

  IEEE802.15.4工作組主要負(fù)責(zé)制定物理層和MAC層的協(xié)議,其余協(xié)議主要參照和采用現(xiàn)有的標(biāo)準(zhǔn),網(wǎng)絡(luò)層以上協(xié)議由ZigBee聯(lián)盟制定。

  實(shí)現(xiàn)ZigBee的要求很簡單,只要8位處理器和32kB的ROM即可,但需要較多的RAM用于存儲所有節(jié)點(diǎn)的設(shè)備信息、關(guān)聯(lián)表和密碼等。ZigBee提供了低速率、低成本、長壽命的設(shè)備解決方案,且它工作在無需申請頻段,能夠覆蓋設(shè)備非常多,通信范圍較大。作為廣為人知的IEEE802家族的一員,ZigBee將會取得非常良好的市場效應(yīng)。

  4、GPRS/GSM1XRTT/CDMA

  GPRS(GeneralPacketRadioService)即通用分組無線業(yè)務(wù),是在現(xiàn)有的GSM系統(tǒng)上發(fā)展出來的一種新的分組數(shù)據(jù)承載業(yè)務(wù)。GPRS與GSM系統(tǒng)最根本的區(qū)別是,GSM是一種電路交換系統(tǒng),而GPRS是一種分組交換系統(tǒng)。GPRS特別適用于間斷的、突發(fā)性的或頻繁的、少量的數(shù)據(jù)傳輸,也適用于偶爾的大數(shù)據(jù)量傳輸。可以將GPRS理解為GSM的一個(gè)更高層次。

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