對(duì)5G時(shí)代下Zigbee構(gòu)建智能家居的探析

龔皓

摘要：現(xiàn)如今社會(huì)趨向數(shù)字化，網(wǎng)絡(luò)化以及智能化，而這一切都代表著信息正處于一種井噴式的產(chǎn)生，因此信息的傳遞就顯得尤為重要。5G具有的低延時(shí)，高可靠，大量接入的特點(diǎn)無疑可以使當(dāng)今時(shí)代信息最大化的利用起來。物聯(lián)網(wǎng)便是在讓物體之間的信息更加自動(dòng)化的交流傳遞，是使物體趨向智能化的發(fā)展，這在5G大時(shí)代來臨之后有很大的突破空間。如今隨著科技的發(fā)展物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)已經(jīng)逐漸融入人們的日常生活中，通過在家居中嵌入各種感應(yīng)器，依托網(wǎng)絡(luò)的管控，鏈接，已經(jīng)將物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)與家居巧妙地結(jié)合起來，從而使家更加智能化。人們?cè)谙硎苤悄芗揖訋淼谋憷耐瑫r(shí)對(duì)智能家居的接受程度變得越來越高。例如智能門禁系統(tǒng)，智能照明系統(tǒng)等技術(shù)的應(yīng)用越來越廣。目前國(guó)內(nèi)智能家居最成熟穩(wěn)定的技術(shù)就是基于Zigbee的無線技術(shù)，而5G時(shí)代的來臨可能打破智能家居復(fù)雜的“協(xié)議之爭(zhēng)”，讓國(guó)內(nèi)的智能家居事業(yè)更上一層樓。

關(guān)鍵詞：5G;物聯(lián)網(wǎng);傳感器;zigbee

中圖分類號(hào)：TP393? ? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

文章編號(hào)：1009-3044（2019）27-0026-02

Abstract： Nowadays， the society tends to be digital， networked and intelligent， which all represent the information is in a blowout generation， so the transmission of information is particularly important. 5G has the characteristics of low delay， high reliability and large number of access， which can undoubtedly maximize the use of information in today's era. The Internet of things is to make the information between objects more automatic communication and transmission， is to make objects tend to intelligent development， which in the era of 5G after the advent of a great breakthrough space. Nowadays， with the development of science and technology， the Internet of things technology has been gradually integrated into People's Daily life. By embedding various sensors in the home， relying on the control and link of the network， the Internet of things technology has been skillfully combined with the home， thus making the home more intelligent. People in enjoy the convenience of smart home at the same time to the smart home has become more and more high acceptance. For example， intelligent access control system， intelligent lighting system and other technologies are more and more widely used. At present， the most mature and stable technology of smart home in China is zigbee-based wireless technology， and the advent of 5G era may break the complex "protocol dispute" of smart home and make the smart home industry in China to a higher level.

Key words： 5G; Internet of things; sensor; zigbee

1 物聯(lián)網(wǎng)時(shí)代的智能家居

1.1 物聯(lián)網(wǎng)與智能家居的磨合

字面上理解來看物聯(lián)網(wǎng)就是物品和網(wǎng)絡(luò)之間的聯(lián)系，而物體與物體要交流需要媒介，根據(jù)美國(guó)著名傳播學(xué)家施拉姆的見解——“媒介是傳播過程中，用于擴(kuò)大并延伸信息傳送的工具?！蔽锫?lián)網(wǎng)之間傳播的海量信息的也需要通過媒介來實(shí)現(xiàn)“交流”。物聯(lián)網(wǎng)初期通過安裝傳感器將實(shí)物連接來收集數(shù)據(jù)，采集的數(shù)據(jù)再由接入層與互聯(lián)網(wǎng)連接，將數(shù)據(jù)傳送至數(shù)據(jù)中心進(jìn)行數(shù)據(jù)管理與整合最后在投入到應(yīng)用中。而隨著科技的發(fā)展，在家庭中傳感器 應(yīng)用變得越來越多，例如紅外感應(yīng)，光感等以不同的面貌成為家用電器的一部分，而家庭WiFi的全覆蓋性，以及高速率的帶寬使數(shù)據(jù)在接入層的傳輸更加方便快捷，從而更加能夠被大眾化接受。

市場(chǎng)需求決定行業(yè)的發(fā)展，智能家居的普及也帶動(dòng)了相關(guān)產(chǎn)業(yè)的進(jìn)步，變相促進(jìn)了物聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展。

1.2 Zigbee技術(shù)于智能家居中的優(yōu)勢(shì)

物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)該具備三個(gè)特征其中之一就是全面感知，即利用RFID、傳感器等隨時(shí)隨地獲取物體的信息，在智能家居中運(yùn)用了紅外，光感等大量傳感器來收集家庭環(huán)境的數(shù)據(jù)。而對(duì)于信息采集后的可靠傳遞問題，Zigbee技術(shù)很好地解決了這一問題。Zigbee可在短距離（10米—100米）范圍內(nèi)進(jìn)行低速率（250Kbps 標(biāo)稱速率）的可靠傳輸。雖然傳輸速率不高但其自組網(wǎng)的特點(diǎn)使這項(xiàng)技術(shù)保證了數(shù)據(jù)采集的獨(dú)立性。非常適應(yīng)智能家居中的自動(dòng)控制，可以使用戶更好地完成自主的操作調(diào)控·。短距離的Zigbee無線網(wǎng)的搭建也十分穩(wěn)定，如今市場(chǎng)充斥著各種有線以及無線，以及兩者之間相結(jié)合的的設(shè)備，而優(yōu)先設(shè)備布線的煩瑣性，工作維護(hù)復(fù)雜等也成為這種布線方式尤為突出的缺點(diǎn)。而Zigbee，HomeRF等無線傳感技術(shù)的運(yùn)用大大降低了布線成本，高穩(wěn)定，低功耗，易于拓展的優(yōu)點(diǎn)使家居可改造性變得更加方便。

1.3 結(jié)合實(shí)例探討家居中的Zigbee技術(shù)

在生活中，在使用使用空調(diào)，電視風(fēng)扇等家用電器使使用一個(gè)紅外線遙控器控制電器的工作，而在閑暇之余，觀看家庭影院時(shí)打開音響，幕布，投影儀等設(shè)備時(shí)燈光隨著室內(nèi)亮度逐漸變化。在這些日常生活的細(xì)節(jié)中，不僅能反映紅外，光感等等傳感器在家居中嵌入式的應(yīng)用，其中例如幕布，音響等設(shè)備也隨著Zigbee無線通信的技術(shù)實(shí)現(xiàn)家居的智能化協(xié)調(diào)運(yùn)作。美國(guó)將家居發(fā)展分為三個(gè)階段，分別是家居電子化，家居自動(dòng)化，家居智能化。Zigbee技術(shù)就是以嵌入式系統(tǒng)為控制器，采用無線傳感技術(shù)及其他無線控制器所組成一個(gè)智能化家居環(huán)境為發(fā)展目標(biāo)不斷進(jìn)步發(fā)展的。

2 5G時(shí)代來臨之際的智能家居

2.1 5G技術(shù)淺析

人們對(duì)5G最好理解的概念就是網(wǎng)速會(huì)比4G更加快速。然而5G帶來的便捷卻遠(yuǎn)遠(yuǎn)不止這些。根據(jù)國(guó)際通信3GPP的定義，5G將帶來eMBB大帶寬，uRLLC低延時(shí)，mMTCg廣連接三大應(yīng)用前景。廣闊的前景下預(yù)示著隨著5G的發(fā)展，通信技術(shù)也將有著巨大進(jìn)步空間。5G系統(tǒng)采用了SBA架構(gòu)，這相比于通信點(diǎn)到點(diǎn)的網(wǎng)元結(jié)構(gòu)而言，具有革命性意義。SBA這種架構(gòu)中網(wǎng)元與網(wǎng)元間帶的核心接口為SBI（servec based interface），采用HTTP/TCP協(xié)議;而SBA架構(gòu)同樣有著三大優(yōu)勢(shì)：一是微服務(wù)，二是輕量高效的調(diào)用接口，三是服務(wù)框架。架構(gòu)的優(yōu)勢(shì)，為5G的發(fā)展提供了堅(jiān)實(shí)的保障。

2.2 5G網(wǎng)絡(luò)家居中的自組網(wǎng)

Zigbee可自組網(wǎng)，在無線自組網(wǎng)中，終端可以直接通訊，也可以通過基站路由遠(yuǎn)程調(diào)用傳輸。而對(duì)于當(dāng)代用戶，在家居中wifi有著廣泛引用，而家庭wifi和5G都用到了Massive? MIMO，即大規(guī)模MIMO技術(shù)，應(yīng)為通信質(zhì)量與天線息息相關(guān)，所以，未來5G時(shí)代未來保證通信質(zhì)量必然加大天線數(shù)量。而天線本身的廉價(jià)也保證了消耗成本并不會(huì)成為其發(fā)展過程中的阻礙。將來5G時(shí)代來領(lǐng)也將帶動(dòng)家居通信高速發(fā)展。高帶寬，高速率和Zigbee高穩(wěn)定，低延時(shí)等優(yōu)點(diǎn)結(jié)合在5G時(shí)代相互融合的展望也并不是遙遙無期。通信網(wǎng)與家庭自組網(wǎng)結(jié)合也可以使家居智能化進(jìn)程得到發(fā)展進(jìn)步。

2.3 Zigbee技術(shù)在5G時(shí)代的展望

Zigbee技術(shù)具有較高的穩(wěn)定性，但國(guó)內(nèi)技術(shù)對(duì)其開源程度不高，必然也存在著不少的缺點(diǎn)，例如目前國(guó)內(nèi)Zigbee技術(shù)主要采用了ISM頻段中的2.5G頻率，其衍射能力較差，穿墻力弱。低功耗傳輸是該技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)，但也有著低傳輸速率的缺點(diǎn)。而隨著5G的迅速發(fā)展，網(wǎng)絡(luò)切片技術(shù)也有了巨大改善，這項(xiàng)技術(shù)可能給Zigbee技術(shù)帶來很大的改變，所謂網(wǎng)絡(luò)切片就是在網(wǎng)絡(luò)上添加幾個(gè)邏輯網(wǎng)絡(luò)的使用，各切片之間可以相互絕緣地獲得假想的網(wǎng)絡(luò)資源，4G時(shí)代手機(jī)是通信網(wǎng)的終端處理設(shè)備， 而5G技術(shù)完善之后，家居中和手機(jī)，溫度，傳感器連接的Massive loT，可能可以在一個(gè)網(wǎng)中制造好幾個(gè)邏輯網(wǎng)，通過網(wǎng)絡(luò)切片節(jié)約其成本，實(shí)行多個(gè)邏輯網(wǎng)的，如果可以的化Zigbee技術(shù)的低功耗，多節(jié)點(diǎn)的優(yōu)點(diǎn)可以最大程度地發(fā)揮作用，其低傳輸速率的缺點(diǎn)可能也就可以得到巨大的優(yōu)化，如果這種網(wǎng)絡(luò)切片結(jié)合Zigbee技術(shù)可以實(shí)施，家居中通訊必然大大提升，智能化進(jìn)程也可以得到極大的提高。

3 結(jié)束語

美好的展望是對(duì)技術(shù)革新的巨大動(dòng)力，在對(duì)技術(shù)不斷的追求探索下希望能夠?qū)⑵谕募夹g(shù)加以完善與運(yùn)用，在未來舒適的家居生活人們追逐高品質(zhì)生活的一項(xiàng)追求，希望在不遠(yuǎn)的5G時(shí)代，通過結(jié)合Zigbee技術(shù)，能夠使智能家居的愿望變成現(xiàn)實(shí)，使當(dāng)代人們感受到科技帶來的巨大魅力。

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