后装、灵活、低成本,无线连接正成为全屋智能主流方案

全屋智能的核心要义是“万物智能”,是在万物互联的基础上进一步发展而来。随着互联设备数量的增加,单纯基于有线技术的全屋智能已经越来越难以适应市场需求,尤其是在民居场景下,需求的多样性和定制化更明显,无线连接逐渐成为主流的部署方案。
无线让全屋智能更灵活、更包容
在行业发展初期,全屋智能方案主要聚焦在酒店和办公楼等前装市场,由于是提前部署,建筑物内各空间里的设备情况较为固定,同时对系统稳定性有很高的要求,因此方案商一般都采取有线连接的方式部署全屋智能。
常见的有线通讯系统有knx、485、modbus、can、ip等,控制方式一般会分为分布式和集中式两种,并在系统末端支持各种拓扑结构,比如灯光的一灯多控。然而,有线方式的全屋智能一旦部署完成,再更改的成本高昂,基本相当于重新装修。并且,随着智能家居设备品类逐渐丰富,有线部署的全屋智能逐渐显现出走线复杂、布线成本高的缺点。
为了提升全屋智能方案的灵活性,更好地应对后装需求,无线方案在全屋智能中的重要性由此飙升。下图是方案商狄耐克现阶段的全屋智能部署方案,可以看到,已经开始采取有线和无线搭配的方案。
通过上图还能够看到,网关通过zigbee与各个智能组件通讯,服务器和消费电子设备则是通过wi-fi通信,均不需要物理的连接线。总体而言,无线连接的优势是低成本、灵活性高、可扩展性强以及支持后装,让全屋智能能够根据时代发展和用户需求变化进行调整。
当前,在室内场景里,虽然有matter协议在应用层尝试统一全屋智能的无线连接,不过在具体的网络层,依然是蓝牙、zigbee、wi-fi、z-wave等各有各的地盘。主要原因在于这些通信技术各有各的优点,比如wi-fi的优势在于高带宽和更好的穿墙性,蓝牙的优势在于低功耗和远距离,zigbee和z-wave则在自组网方面优势突出。这也是为什么在matter协议出现之前,智能家居领域会显得很割裂。
在matter协议的统领下,大家在打造全屋智能方案时,可以综合考虑技术、成本、美观等多方面的因素,在适合的地方部署蓝牙、wi-fi、zigbee、z-wave等无线通信技术。目前,蓝牙在智能门锁、智能音箱等领域被广泛应用;wi-fi可用于智能大家电、智能手机和安防摄像头等数据传输量比较大的领域;zigbee部署在控制开关、智能网络和传感节点等环节。
然而,这么多通信协议,选取适合的天线都是一项“大工程”,一旦选到不合适的天线,无线系统性能将大打折扣。为了提升方案开发效率,帮助大家解决天线选取的“大麻烦”,在此我们推荐来自制造商te的标准嵌入式天线解决方案。
te标准嵌入式天线解决方案包括单、双、四、五频段天线,适用于800mhz、2.4ghz和5ghz频带等多种频率范围,包括专门针对802.11 a/b/g/n、蓝牙、zigbee、wi-fi、wimax、gps、umts、wcdma以及uwb设计的产品。因此,te这套方案可以帮助大家从容应对全屋智能的无线挑战,并支持表面贴装、通孔、面板以及粘合/粘贴等多种安装方式。
外部和广域连接也很重要
当然,用户对全屋智能系统的控制并不局限于房屋、房间或者办公室场景下,且水表、电表等设备也需要远程和国网系统通讯,因此蜂窝低功耗广域网技术在全屋智能中也扮演重要角色。蜂窝低功耗广域网技术主要是nb-iot、lte-m,两者的应用场景不同。其中,nb-iot通过星型拓扑结构可用于连接水表、电表、停车位和智能传感器等方面;lte-m则可以用于防盗门、窗帘控制、宠物跟踪器、监控器等方面。
当然,nb-iot、lte-m在全屋智能领域广受欢迎,有一个重要的原因是两种技术都能够和5g长期共存,成为5g物联网战略中的一部分。在全屋智能应用里,5g在智能空调、智能灯控和智能影音等方面能够带来低延时、高速率的网络传输。
又是5g,又是蜂窝低功耗广域网技术,上面提到的问题又出现了——怎么找到适合的天线呢?
te 5g、nb-iot和lte-m天线涵盖600mhz至6ghz频段,具有强大的射频性能,满足蜂窝物联网设备的宽频段和各种带宽需求,有助于实现5g和lpwan通信的更低延迟和更高峰值数据速率连接。
这套天线从多个方面提升了方案设计的灵活性。首先是产品种类足够丰富,且无需调谐,随时可用;其次是能够适应板上安装、嵌入式天线、端子和外部安装等各种安装方式;此外,提供各种电缆长度和连接器可选。
除了全屋智能等智能楼宇方面的应用,te 5g、nb-iot和lte-m天线的典型应用还包括小型蜂窝基站、wlan、物联网设备、跟踪设备和智慧城市设备等。
设备通信稳定性很重要
在全屋智能理念下,一个空间内涵盖的智能家居设备越来越多,设备数量增多难免会出现信号干扰的问题。并且,除了wi-fi和蓝牙信号等工作在2.4ghz频段,实际上微波炉等家电设备使用时也有可能产生2.4ghz频段附近的信号。
在这种情况下,带通滤波器的作用便凸显出来。带通滤波器是一个允许特定频段的波通过同时屏蔽其他频段的设备。一个理想的带通滤波器能够构建一个完全平坦的通带,在通带内没有放大或者衰减,并且在通带之外所有频率都被完全衰减掉。因此,要保障2.4ghz频段的无线信号质量,就要选对滤波器。
lfb182g带通滤波器是一款平衡输出匹配滤波器,采用zigbee和蓝牙低能耗技术,旨在用于广泛的2.4ghz无线应用。需要特别指出的是,新型lfb182g带通滤波器专为与ti的无线连接soc、zigbee和蓝牙技术网络的cc253x和cc254x以及cc85xx配套使用而设计。
正如上面的特征参数表所展现的,lfb182g带通滤波器的一个显著优势是小体积,测量体积仅1.6x0.8mm,在单个封装中包含有匹配网络、平衡-不平衡变压器和滤波器的所有必需射频电路。如此小的体积,使得lfb182g带通滤波器在空间和bom数量上有巨大的优势,为wlan、蓝牙、zigbee、wimax应用带来出色的信号保证。
全屋无线未来可期
作为智能家居里面一个新兴的领域,全屋智能的发展依然顺承智能家居产业的大趋势——从有线通信向无线通信过渡。现阶段,无线+物理总线这样的综合布线方式已经成为主流。在打造具体方案时,出色的天线和各种信号处理器件能够保障在全屋智能概念下,各设备之间稳定的智能互联。根据idc机构初步测算,2022年中国全屋智能市场销售额同比大幅增长54.9%,未来5年智能家居出货量将保持15%-25%的高速增长,全屋智能也将成为万亿级的市场。在这个快速增长的市场里,全屋无线未来可期。
不过,随着无线方案在全屋智能里的渗透率越来越高,我们也需要意识到多协议、多节点的无线通信必然伴随着巨大的数据安全挑战。尤其是在网关和桥接设备上,一旦被攻破,所连接的多款设备都将被监听。因此,硬件可信根、硬件虚拟化和安全开机等功能将逐渐成为设备标配。
在打造高稳定性、高可靠性、高性能的全屋智能方案时,贸泽电子销售的电子元器件,将会为大家提供源源不断的支持。


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