智能家居系统的几种常用通信协议探究(2)

　　1.6   Zigbee
　　
　　Zigbee 是一种短距离、低功耗的无线通信技术，基于IEEE802.15.4 标准，协议包含应用层、网络层、传输层、媒体访问控制层与物理层等。其中物理层和媒体访问控制层遵循 IEEE802.15.4 标准的规定[10].Zig Bee 无线数传网络平台最多可由 65000 个无线数传模块组成，在网络范围内，Zig Bee 网络中任意两个数传模块之间可以相互通信，每个网络节点间的距离可以从标准的 75m 无限扩展，通讯距离从标准的 75m 到几百米、几公里，并且支持无限扩展。具有简单、使用方便、工作可靠、低成本、低功耗、低速率、近距离、短时延、高容量、高安全的特点，广泛用于传感控制等领域[11].
　　
　　1.7   Bluetooth
　　
　　Bluetooth 是一种实现固定设备、移动设备和楼宇个人域网之间的短距离数据交换的无线技术标准，最初由爱立信创造，可连接多个设备，克服了数据同步的难题。蓝牙的波段为 2400MHz ~ 2483.5MHz,这是全球范围内无需取得执照的工业、科学和医疗用（ISM）波段的 2.4GHz 短距离无线电频段。蓝牙使用跳频技术，将传输的数据分割成单个的数据包，通过 79 个指定的蓝牙频道分别传输数据包，频段从 2402MHz,每个频道频宽 1MHz,直到 2480MHz.蓝牙是有着主从架构的通信协议，设备之间可通过协议转换角色，从设备可转换为主设备，主设备也可以转换为从设备，一个主设备至多可和同一微网中的 7 个从设备通讯，所有从设备共享主设备的时钟[12,13].
　　
　　2  存在的问题及分析
　　
　　目前市面上的智能家居产品，例如：海尔、小米等，基本上都有自己的一套通信协议系统，并且都能够很好地完成各自领域中的功能，能够满足简单智能家居的需求。然而，广义的智能家居系统是由一个个庞大的子系统组成，包含安防系统、智能家电控制系统、室内环境健康舒适控制系统、灌溉系统、消防与预警系统等等，单一一个厂家想要涵盖全功子系统的全部产品，是不可能实现的。
　　
　　目前市面上各个厂家的智能家居控制系统，都只是局限于自己传统产业所熟悉的领域，无法做到一个完整的智能家居控制系统，而且各厂家控制系统的通信协议系统都不是开放的、标准的，其它厂家的智能家居产品无法有效地集成到现有智能家居系统中来，造成智能家居系统产品功能过于单一，无法满足人们对智能家居系统的期望，不但限制了智能家居的发展，还限制了智能家居产业的进步。
　　
　　然而，在工业控制领域则大不一样，虽然各家控制器厂商都有自己的总线协议，例如西门子的 Profibus-DP、Profinet、倍福的 Ether CAT 等，但是他们都成立了专门的基金会或者交由标准化委员会来管理总线协议，其它任何厂商通过协议授权，都可以的将自己的产品兼容该总线协议，应用工程师通过简单的组态就可以将其集成到控制系统中去，这样他们的控制系统通过一个标准的、开放的总线协议就可以具备无限的可能性。
　　
　　所以，笔者认为要铸就智能家居产业的百花齐放，需要各智能家居控制系统主机厂家采用或者将自己现有的通信协议定位为标准的、开放的通信协议，并能够对其它设备生产厂家进行协议授权，让其它设备生产厂家能将自己的设备兼容该通信协议，并能够通过类似于应用组态等简单地配置就能集成到智能家居系统中去。
　　
　　3  总结与建议
　　
　　现有的智能家居通信协议主要分为有线和无线两大类，X-10、CAN、KNX、Lonworks 和 Modebus 都属于有线通信协议，Zigbee 以及 Bluetooth 等属于无线通信协议。有线通信协议由于需要单独布线、安装位置不灵活等原因，在智能家居领域已经逐渐被淘汰，而 Zigbee、Bluetooth 等无线通信协议逐渐地占据着智能家居行业的更多份额。
　　
　　总之，笔者建议一种广泛的智能家居通信协议，应该具备如下特点：
　　
　　1）采用无线通信方式，无需单独布线。
　　
　　2）适合的传输距离，支持系统无限扩展。
　　
　　3）低功耗。
　　
　　4）通信协议是标准的、开放的，允许第三方产品轻松接入。
　　
　　5）应用简单、维护方便，非专业人士可以无忧使用。
　　
　　参考文献：
　　
　　[1]刘志斌 . X-10 协议及其在智能家居系统中的应用 [J]. 微电子学与计算机，2004,21（3）： 5-8.
　　[2]王平，姜华丽，何华 . 基于单片机的 CAN 总线通讯应用设计 [J].电子测量技术，2009,32（9）： 131-13.
　　[3]ISO/IEC 14543-3, Information technology. Home electronicsystem （HES）[S].
　　[4]中国国家标准化管理委员会 . 控制网络 HBES 技术规范住宅和楼宇控制系统：GB/Z 20965[S]. 北京：中国标准出版社，2013,07.
　　[5]王麟坤，王春喜，柳晓菁 . KNX 技术简介及其特点分析 [J].通讯与网络，2012,6（5）： 79-84.
　　[6]IEC  61158,  Industrial  communication  networks.  Fieldbusspecifications[S].
　　[7]黄英 . Lon Work 智能家居网络开发与信息智能处理的节点智能控制研究 [D]. 广东：广东工业大学，2004.
　　[8]全国工业过程测量和控制标准化技术委员会 . 基于 Modbus 协议的工业自动化网络规范：GB/T19582-2008[S]. 北京：中国标准出版社，2008,04.
　　[9]邵先来，鲁娟 . Modbus 协议在智能家居中的应用 [J]. 智能建筑与城市信息，2011,（9）： 73-76.
　　[10]IEEE802.15.4, Low-Rate Wireless Personal Area Networks（Wpans） [S].
　　[11]芦宁 . Zigbee 无线技术在智能家居中的应用 [D]. 哈尔滨：哈尔滨工业大学 ,2006.
　　[12]IEEE 802.15.1, Information technology-Telecommunications andinformation exchange between systems-Local and metropolitanarea networks-Specific requirements[S].
　　[13]吴成东，张家瑞，马斌，等 . 基于蓝牙技术的智能家居网络技术 [J]. 智能建筑，2004,（1）： 1-5.