中国电子技术网

设为首页 网站地图 加入收藏

 
 

后装、灵活、低成本,无线连接正成为全屋智能主流方案

关键词:全屋智能 无线连接

时间:2023-04-24 14:02:11      来源:贸泽电子微信公众号

随着智能家居囊括的设备越来越多,单品智能已经逐渐成为消费者眼中的“伪智能”。当前,智能家居已经进入3.0时代——全屋智能。作为一种系统式、主动式的智能系统,全屋智能服务形态聚焦用户,能够大幅提升人们对智能家居的认同感,打造更加舒适的居住和办公环境,但也需要更好的连接技术。

随着智能家居囊括的设备越来越多,单品智能已经逐渐成为消费者眼中的“伪智能”。当前,智能家居已经进入3.0时代——全屋智能。作为一种系统式、主动式的智能系统,全屋智能服务形态聚焦用户,能够大幅提升人们对智能家居的认同感,打造更加舒适的居住和办公环境,但也需要更好的连接技术。

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。


图1:全屋智能CAN总线部署方案(图源:狄耐克)

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。


图2:Matter从应用层统一无线连接(图源:CSA官网)

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。通过该页面,大家可以了解到具体料号(如2118309-1)的详细信息,进而找到合适的产品。


图3:TE标准嵌入式天线解决方案之2118309-1(图源:TE)

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?在此,我们为大家推荐来自制造商TE的5G、NB-IoT和LTE-M天线,大家可以在贸泽电子搜索料号2361492-2,然后在该器件的器件详情页就能看到完整的方案介绍。


图4:TE 5G、NB-IoT和LTE-M天线(图源:贸泽电子)

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。

在此,我们为大家推荐来自制造商Murata的一款产品,贸泽电子官网上该产品的料号为LFB182G45BG2D280。


图5:LFB182G45BG2D280特征参数(图源:Murata)

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。

  • 分享到:

 

猜你喜欢

  • 主 题:高集成伺服驱动系统与工业机器人方案
  • 时 间:2024.04.18
  • 公 司:ST

  • 主 题:英飞凌XMC4000支持EtherCAT®通讯的伺服/IO控制方案介绍
  • 时 间:2024.04.25
  • 公 司:英飞凌&骏龙科技

  • 主 题:安森美数字助听芯片的创新
  • 时 间:2024.05.09
  • 公 司:安森美