3.1 數(shù)字家庭組網(wǎng)技術(shù)

家庭網(wǎng)絡(luò)的構(gòu)建需要考慮已有的經(jīng)濟(jì)現(xiàn)實(shí)（各個(gè)國家家庭內(nèi)部布設(shè)的傳輸媒質(zhì)，考慮合適的組網(wǎng)技術(shù)）。根據(jù)傳輸?shù)拿劫|(zhì)，數(shù)字家庭網(wǎng)絡(luò)技術(shù)可分為電信有線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)和無線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，其中有線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)包含通用有線網(wǎng)絡(luò)組網(wǎng)技術(shù)和有線的智能家居控制組網(wǎng)技術(shù)。針對各種媒質(zhì)的組網(wǎng)應(yīng)用：

（1）在家庭網(wǎng)絡(luò)中，有線、無線技術(shù)可以配合使用，如以太網(wǎng)+WLAN方式構(gòu)建信息網(wǎng)。

（2）從媒質(zhì)的角度，可以是雙絞線+無線相互配合，也可以是同軸電纜+無線相互結(jié)合應(yīng)用。

（3）基于電力線的技術(shù)不用單獨(dú)布線，但存在電磁兼容問題；基于雙絞線的技術(shù)需要布線，但性能穩(wěn)定、數(shù)據(jù)速率高；基于同軸電纜的技術(shù)可以不單獨(dú)布線，但因原有電視節(jié)點(diǎn)少而受限；無線技術(shù)不用布線，但安全性、穩(wěn)定性相對較差。

3.1.1 家庭有線組網(wǎng)技術(shù)

有線組網(wǎng)技術(shù)包括基于UTP/FTP網(wǎng)絡(luò)線的以太網(wǎng)技術(shù)、基于電話線的Home PNA技術(shù)、基于同軸電纜的MoCA（HomeCNA）技術(shù)和基于電力線的HomePlug技術(shù)。

1.基于UTP/FTP網(wǎng)絡(luò)線的以太網(wǎng)技術(shù)

在計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)發(fā)展歷程中，以太網(wǎng)可以說是眾多網(wǎng)絡(luò)技術(shù)中最具影響力的一種，目前正大舉進(jìn)入住宅、小區(qū)等場合，使家庭用戶可以享受高性價(jià)比、豐富多彩的互聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用。

1973—1982年：以太網(wǎng)的產(chǎn)生與DIX聯(lián)盟。1973年，Xerox公司提出并實(shí)現(xiàn)了最初的以太網(wǎng)。DIX聯(lián)盟在1980年9月開發(fā)并發(fā)布了10Mbps版的以太網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)[DIX80]。與此同時(shí)，IEEE802委員會(huì)被分成幾個(gè)工作組從事不同的LAN技術(shù)研究。IEEE 802.3研究基于以太網(wǎng)技術(shù)的標(biāo)準(zhǔn)，IEEE 802.4和802.5工作組分別研究令牌總線與令牌環(huán)技術(shù)。

1982—1990年：10Mbps以太網(wǎng)發(fā)展成熟。1983年6月，IEEE標(biāo)準(zhǔn)委員會(huì)通過了第一個(gè)802.3標(biāo)準(zhǔn)。在20世紀(jì)80年代后幾年，這項(xiàng)基本標(biāo)準(zhǔn)中又增加了中繼器規(guī)范并可支持細(xì)同軸電纜及光纖等。IEEE于1990年9月通過了使用雙絞線媒質(zhì)的以太網(wǎng)（10BASE-T）標(biāo)準(zhǔn)，該標(biāo)準(zhǔn)很快成為辦公自動(dòng)化應(yīng)用中首選的以太網(wǎng)技術(shù)。

1983—1997年：LAN網(wǎng)橋接與交換。DEC在20世紀(jì)80年代初開發(fā)了第一個(gè)透明LAN網(wǎng)橋，成為多個(gè)以太網(wǎng)互連的主流設(shè)備。于1990年出現(xiàn)了IEEE 802.1D標(biāo)準(zhǔn)。使用交換機(jī)后，實(shí)現(xiàn)了“全雙工以太網(wǎng)”。1995年，IEEE標(biāo)準(zhǔn)委員會(huì)開始研究全雙工操作，并在1997年通過了一項(xiàng)標(biāo)準(zhǔn)。

1992—1997年：快速以太網(wǎng)。計(jì)算機(jī)性能和應(yīng)用需求的增長，要求網(wǎng)絡(luò)容量也同時(shí)增長。1991—1992年，Grand Junction網(wǎng)絡(luò)公司開發(fā)了一種高速以太網(wǎng)，運(yùn)行速度達(dá)到100Mbps。隨后提出了快速以太網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)。這也是從最初DIX規(guī)范提出后的15年里，以太網(wǎng)數(shù)據(jù)速率的第一次提升。

1996年至今：千兆以太網(wǎng)。在快速以太網(wǎng)的官方標(biāo)準(zhǔn)提出后不到一年，對千兆以太網(wǎng)的研究工作也開始了，這種網(wǎng)絡(luò)的速率可達(dá)到1000Mbps。1996年，IEEE 802.3成立了一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)開發(fā)任務(wù)組，1998年完成并通過了標(biāo)準(zhǔn)。研究工作又向支持桌面應(yīng)用的雙絞線千兆以太網(wǎng)技術(shù)方面拓展。

以太網(wǎng)技術(shù)以其簡單和良好的經(jīng)濟(jì)性、互通性及易用性等優(yōu)勢得到了普遍應(yīng)用，獲得長足的發(fā)展。短短十幾年，從10Mbps到10Gbps，以太網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展已經(jīng)完成了數(shù)個(gè)量級的飛躍，40Gbps以太網(wǎng)技術(shù)也趨于完善。并且，以太網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展并不僅限于速率的提高，幾乎在所有方面，以太網(wǎng)技術(shù)都進(jìn)行著不斷地改進(jìn)。大功率光收發(fā)器的使用，顯著地?cái)U(kuò)展了以太網(wǎng)的單跳傳輸距離，從原來的5km增加到了幾十千米，甚至100km以上。Ethernet over SDH技術(shù)可以通過SDH傳送網(wǎng)傳輸橋接的以太網(wǎng)幀，從而將以太網(wǎng)的物理范圍進(jìn)一步擴(kuò)大。

2.基于電話線的Home PNA技術(shù)

Home PNA是Home Phoneline Networking Alliance（家庭電話線網(wǎng)絡(luò)聯(lián)盟）的簡稱，該聯(lián)盟是一個(gè)非營利性組織，致力于采用統(tǒng)一電話線網(wǎng)絡(luò)的工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。Home PNA是1998年由11個(gè)具有前瞻意識(shí)的公司（3Com、AMD、IBM、Wireless、Compaq、Conexant、HP、Epigram、AT & T、Intel、Lucent and TUT System）建立的聯(lián)盟組織，如今已有100多個(gè)公司加入，涉及的領(lǐng)域包括網(wǎng)絡(luò)、電信、計(jì)算機(jī)硬件及其他電子工業(yè)。

Home PNA的標(biāo)準(zhǔn)是由TUT Systems開發(fā)的，由Home Phoneline Networking Alliance將其標(biāo)準(zhǔn)化，目前已有1.0和2.0兩種版本。Home PNA 1.0版本于1998年第3季度完成，符合該規(guī)范的產(chǎn)品已經(jīng)在1998年第4季度開始交付。該規(guī)范在通用電話線上傳輸速率為1Mbps。Home PNA允許25臺(tái)PC、外設(shè)和其他網(wǎng)絡(luò)設(shè)備聯(lián)網(wǎng)，設(shè)備之間的最大距離為500英尺。Home PNA 2.0版本已于1999年下半年發(fā)布，其速率為10Mbps。Home PNA的接入速率是撥號(hào)上網(wǎng)的56Kbps速率所無法比擬的。

Home PNA采用頻分復(fù)用技術(shù)，即在同一條電話線上同時(shí)傳送話音和數(shù)據(jù)信號(hào)，所以用戶可以同時(shí)上網(wǎng)和打電話。話音信號(hào)頻率為20～3.4kHz，xDSL頻率在25kHz與 1.1MHz之間，而Home PNA頻率范圍是5.5～9.5MHz。

Home PNA 3.0于2005年5月被國際電聯(lián)（ITU-T）接受，成為國際標(biāo)準(zhǔn)（G.9954）。

Home PNA采用QAM/FDQAM調(diào)制方式，F(xiàn)DQAM增加了信噪比邊界，有較好的抗擾性。目前Home PNA系統(tǒng)主要工作在三個(gè)頻段：4～21MHz、12～28MHz、36～52MHz，其大部分頻點(diǎn)可以采用256QAM調(diào)制技術(shù)，并可根據(jù)信道實(shí)際的SNR要求自適應(yīng)地使用128QAM、64QAM、32QAM、16QAM和8QAM。可以跨接放大器Home PNA 3.0的覆蓋能力，主要依據(jù)為其傳輸距離的長度和帶寬分配大小而確定。目前Home PNA 3.0的一般傳輸距離為300m（最大電平衰減-61dBm），帶寬最大提供128Mbps。根據(jù)實(shí)際測試結(jié)果，在300m傳輸距離的前提下，一般可以覆蓋2～3棟住宅樓。按照帶寬分配計(jì)算，每用戶可提供最大吞吐90Mbps；考慮同時(shí)在線率的因素，每個(gè)在線用戶可提供帶寬2Mbps以上。在Home PNA 3.1標(biāo)準(zhǔn)中，調(diào)制帶寬將提高到160～320Mbps。

Home PNA 3.0支持兩層的QoS，在廣播信道上對識(shí)別的流可以應(yīng)用不同的QoS策略：帶寬、抖動(dòng)和延時(shí)。在GEPON+Home PNA 3.0的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)下，可以實(shí)現(xiàn)基于MAC地址、VLAN、IP、UDP/TCP端口號(hào)等多種方式的用戶識(shí)別和業(yè)務(wù)區(qū)分，從而保證了對網(wǎng)絡(luò)中用戶的管理控制、業(yè)務(wù)流的劃分、不同業(yè)務(wù)的多等級服務(wù)。

Home PNA 3.0的技術(shù)特點(diǎn)：

（1）對原有電視網(wǎng)絡(luò)的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)、承載的業(yè)務(wù)沒有影響；具備QoS能力；同時(shí)支持電視、話音和數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)。

（2）解決了HFC網(wǎng)絡(luò)的IP聯(lián)通性（對稱速率、全雙工、高帶寬、QoS保證）；可以利用IP技術(shù)的靈活性，在網(wǎng)絡(luò)上開展基于IP的業(yè)務(wù)，包括現(xiàn)有的VOD、VoIP、VIDEO PHONE等業(yè)務(wù)。

（3）適合大規(guī)模、廣覆蓋、高并發(fā)的網(wǎng)絡(luò)建設(shè)；網(wǎng)絡(luò)建設(shè)可根據(jù)用戶需要逐步建設(shè)、逐步改造。

3.基于同軸電纜的MoCA（HomeCNA）技術(shù)

MoCA（Multimedia Over Coax Alliance），是基于同軸電纜網(wǎng)的寬帶接入和家庭網(wǎng)絡(luò)的國際性標(biāo)準(zhǔn)。MoCA是包括運(yùn)營商，系統(tǒng)設(shè)備制造商，芯片供應(yīng)商等的一個(gè)完整技術(shù)產(chǎn)業(yè)鏈。MoCA成立于2004年1月，創(chuàng)立者為Cisco、Comcast、EchoStar、Entropic、Motorola與Toshiba等。其核心是利用800～1500MHz頻帶，采用OFDM和TDMA/TDD調(diào)制，在其間的每個(gè)50MHz頻段上實(shí)現(xiàn)同軸分支分配網(wǎng)上的270Mpbs帶寬的IP數(shù)據(jù)。

MoCA技術(shù)設(shè)計(jì)中網(wǎng)絡(luò)骨干節(jié)點(diǎn)與小區(qū)分配間采用光纖連接，而目前以PON技術(shù)為基礎(chǔ)。小區(qū)內(nèi)廣播電視信號(hào)分配仍然利用現(xiàn)有的同軸電纜進(jìn)行各住戶間的連接，使用的頻率因地區(qū)而異，我國的頻段為0～860MHz。而寬帶數(shù)字頻帶的利用各國不同，如美國使用860～1550MHz頻帶，日本使用770～1030MHz頻帶。50MHz的帶寬，理論上最大可以獲得270Mbps的傳輸速度。使用多個(gè)信道疊加后，理論上可以獲得1Gbps以上的傳輸速率。該方式的特點(diǎn)是：

（1）可實(shí)現(xiàn)最高物理速度270Mbps的高速傳輸；

（2）可使用同軸電纜中的空余頻率與區(qū)內(nèi)共享信號(hào)；

（3）用戶家里不需要對調(diào)制解調(diào)器進(jìn)行各種設(shè)置；

（4）在同一頻帶內(nèi)進(jìn)行雙向通信，不需要專門留出上行帶寬。

MoCA系統(tǒng)的典型網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)分為網(wǎng)絡(luò)接入控制器（NC）、網(wǎng)絡(luò)接入適配器（CPE）及分支分配同軸射頻網(wǎng)。MoCA技術(shù)的典型應(yīng)用如圖3-1所示。

分支分配同軸射頻網(wǎng)是基于同軸電纜及分支分配器組成的樹星形無源射頻傳輸網(wǎng)。無源同軸分配網(wǎng)部署靈活、技術(shù)成熟、成本低廉、應(yīng)用廣泛，是我國廣電用戶主要的接入網(wǎng)絡(luò)形式。

接入控制器（NC）是MoCA雙向網(wǎng)傳輸控制中心，實(shí)現(xiàn)后端各個(gè)接入適配器（CPE）的接入與控制。在NC端控制用戶有效數(shù)據(jù)帶寬和QoS來提高用戶業(yè)務(wù)質(zhì)量，通過訪問控制列表和劃分VLAN等來實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)安全，通過讀取MIB信息庫獲取系統(tǒng)和用戶狀態(tài)來實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)管理、提供有效的用戶隔離和平滑的VoIP等服務(wù)。

接入適配器為MoCA網(wǎng)絡(luò)的用戶接入端，為用戶提供基于同軸傳輸網(wǎng)的雙向高帶寬多業(yè)務(wù)網(wǎng)絡(luò)接入。通過CPE，不但能提供給家庭用戶傳統(tǒng)的CATV信號(hào)，并且還能提供高帶寬的IP數(shù)據(jù)信號(hào)，并能非常好地提供用戶管理及多媒體業(yè)務(wù)保障。

相比基帶EoC、HomePlug和Home PNA等多種解決最后100m的傳輸技術(shù)來說，MoCA的工作頻率較高，受到外界的干擾相對較小（但仍然會(huì)受到移動(dòng)通信信號(hào)的影響），解決了使用低頻段傳輸數(shù)據(jù)受噪聲干擾較嚴(yán)重的問題。MoCA無須大規(guī)模改造現(xiàn)有的同軸網(wǎng)絡(luò)，只需更換部分不滿足傳輸條件的分支分配器即可，設(shè)備安裝簡單。另外，它采用了動(dòng)態(tài)帶寬管理技術(shù)，使其帶寬利用率比較高，這與PON網(wǎng)絡(luò)的帶寬共享機(jī)制相似，可與PON技術(shù)更好地兼容。MoCA與PON技術(shù)的結(jié)合可以比較好地解決廣電網(wǎng)絡(luò)通過HFC網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行雙向網(wǎng)絡(luò)傳輸問題，必將是未來HFC網(wǎng)絡(luò)新建和改造的主要解決方案之一。

4.基于電力線的HomePlug技術(shù)

HomePlug的全稱是Home Plug Power Line Alliance，即電力線網(wǎng)絡(luò)聯(lián)盟。該聯(lián)盟的宗旨是，聯(lián)合包括應(yīng)用電子、消費(fèi)電子、軟件、硬件、零售等行業(yè)的著名公司，致力于為各種信息家電產(chǎn)品建立開放的電力線互聯(lián)網(wǎng)接入規(guī)范。其未來目標(biāo)是，只需在事先安裝好的萬能插座上插上電源插頭即可構(gòu)筑局域網(wǎng)。新技術(shù)運(yùn)用普通的電力線可以傳輸因特網(wǎng)的信息，所有電話、傳真機(jī)、計(jì)算機(jī)及電視、攝像機(jī)等家用電器，將來都可以直接用墻壁的電線插座互連在一起。

HomePlug電力線網(wǎng)絡(luò)聯(lián)盟選擇Intellon公司的技術(shù)作為基礎(chǔ)，于2001年6月發(fā)布了HomePlug 1.0規(guī)范，目前符合HomePlug 1.0規(guī)范的產(chǎn)品已經(jīng)在北美、歐洲和亞洲銷售近300萬套。2004年1月開始制定HomePlug BPL，目前已經(jīng)完成了市場需求文件，選定HomePlug AV作為基本技術(shù)，正在進(jìn)行中、低壓之間異同的研究。HomePlug C & C在2005年第1季度向家居自動(dòng)化行業(yè)的領(lǐng)導(dǎo)者發(fā)出征求提案函，目前該規(guī)范正在制定之中。

HomePlug的成員包括Intellon、CNXT、Arkados、Spidcom及Intel、Sony、Motorola、TI等芯片制造商和設(shè)備制造商，Intellon是其中的技術(shù)主導(dǎo)者。該標(biāo)準(zhǔn)聯(lián)盟的目標(biāo)是推進(jìn)電力線網(wǎng)絡(luò)使其具有高性價(jià)比應(yīng)用，良好的互通性和產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)化，已制定了多個(gè)寬帶電力線通信（BPL）規(guī)范，如Homeplug 1.0和Homeplug AV等，并開展一些設(shè)備認(rèn)證方面的業(yè)務(wù)，是目前電力線家庭網(wǎng)絡(luò)方面最成功的聯(lián)盟之一。

電力線聯(lián)盟（Universal Powerline Association，UPA）于2004年12月成立，成員包括DS2、Ambient Corporation、Sumitomo、Ilevo Schneider等，其主導(dǎo)成員是DS2公司。該組織涵蓋了家庭內(nèi)部的電力線網(wǎng)絡(luò)和電力線接入網(wǎng)兩大領(lǐng)域，與之相關(guān)的另一個(gè)組織是OPERA（Open PLC European Alliance），其研究經(jīng)費(fèi)來源于歐盟，也是由DS2公司主導(dǎo)。

消費(fèi)類電子電力線通信聯(lián)盟（Consumer Electronics Powerline Communication Alliance，CEPCA）由Panasonic公司發(fā)起，主要著眼于各種家庭網(wǎng)絡(luò)技術(shù)之間的共存，以避免和其他標(biāo)準(zhǔn)組織的競爭。

目前基于HomePlug AV的第2代芯片已經(jīng)推出。該系統(tǒng)采用美國Intellon公司專用PLC通信芯片INT6000作為主接入芯片，其頻帶范圍為2～30MHz；使用CSMA/CA（帶優(yōu)先級模式的載波偵聽/沖突避免）協(xié)議；采用OFDM（正交頻分復(fù)用）技術(shù)，1024QAM調(diào)制原理；支持最大200Mbps的傳輸速率，128位的AES加密技術(shù)，用戶可以讓家用計(jì)算機(jī)、普通家電、外圍設(shè)備及其他信息終端產(chǎn)品通過電力線網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行連接。

3.1.2 有線智能家居控制通信技術(shù)

家庭有線智能控制技術(shù)包括基于電力線的X-10技術(shù)、CEBus、LonTalk、BACnet、EIB和HBS技術(shù)。

1.基于電力線的X-10技術(shù)

1976年英國的皮克電子公司提出了X-10計(jì)劃，“在不必另行架設(shè)新線路的情況下，如何利用既有線路來控制家中的燈飾及電子電器產(chǎn)品”。X-10計(jì)劃是全球第一個(gè)利用電力線來控制燈飾及電子電器產(chǎn)品，并將其商業(yè)化的成功模式。因而產(chǎn)生的X-10協(xié)議允許室內(nèi)所有兼容X-10協(xié)議的設(shè)備通過現(xiàn)有電力線進(jìn)行通信，而無須增加任何布線。因其具有布線簡單、功能靈活、擴(kuò)展容易等優(yōu)點(diǎn)，現(xiàn)已廣泛應(yīng)用于家用電器控制、家庭安全監(jiān)控和住宅儀表數(shù)字讀取等方面。

X-10協(xié)議是以60Hz或50Hz為載波，以120kHz的脈沖為調(diào)變波而研發(fā)出的數(shù)位控制技術(shù)，并制定出了一套控制規(guī)格。X-10協(xié)議規(guī)定信號(hào)傳輸波特率為4800bps，無奇偶校驗(yàn)，數(shù)據(jù)為8位，一個(gè)停止位。

基于X-10協(xié)議構(gòu)建的智能家居模型，由家庭網(wǎng)關(guān)和分布在家庭各處的符合X-10規(guī)范的家電設(shè)備組成。由于現(xiàn)在市場上大多數(shù)家電產(chǎn)品仍未在其內(nèi)部提供對X-10協(xié)議的支持，因此暫時(shí)需要在電力線與家電電源之間增加一個(gè)X-10模塊，由網(wǎng)關(guān)對X-10模塊進(jìn)行控制，間接實(shí)現(xiàn)對家電的控制。家電和與之相配的X-10模塊統(tǒng)稱為X-10設(shè)備。X-10設(shè)備根據(jù)其功能、功耗等可以被大致分為三類（每一類下又有更細(xì)致的劃分）：信號(hào)發(fā)射設(shè)備、信號(hào)接收設(shè)備和雙向收發(fā)設(shè)備。通信時(shí)，信號(hào)發(fā)射設(shè)備負(fù)責(zé)發(fā)送符合X-10協(xié)議的命令編碼，信號(hào)接收設(shè)備則負(fù)責(zé)接收、解釋該命令編碼并按照命令控制家電，而雙向收發(fā)設(shè)備則同時(shí)具有上述兩種功能。與通常的通信協(xié)議類似，X-10協(xié)議也有自己的定址方式，每個(gè)X-10設(shè)備都被分配一個(gè)地址，地址由“房間號(hào)”和“設(shè)備號(hào)”兩部分組成。“房間號(hào)”的選擇范圍為字母A～P，“設(shè)備號(hào)”的選擇范圍為數(shù)字1～16，因而在一個(gè)基于X-10協(xié)議構(gòu)建的智能家居系統(tǒng)中，最多可同時(shí)控制16×16=256個(gè)不同地址的X-10設(shè)備。X-10協(xié)議規(guī)范對設(shè)備地址編碼，用于邏輯表示，使用時(shí)參照協(xié)議中的轉(zhuǎn)換表直接使用即可。

基于X-10技術(shù)的智能家居系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖如圖3-2所示，圖中的A、B、C三塊就是X-10到RS-232的協(xié)議轉(zhuǎn)換器（RS-485），它們可以把有RS-485接口的三表裝置的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化為X-10協(xié)議的數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)接口的轉(zhuǎn)換。燈光控制器根據(jù)X-10協(xié)議進(jìn)行四個(gè)端口燈光亮度調(diào)節(jié)和開、關(guān)燈光電源。

各種X-10設(shè)備之間通過電力線或無線方式進(jìn)行的通信已在相應(yīng)設(shè)備內(nèi)部實(shí)現(xiàn)。系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)時(shí)所要做的工作集中在網(wǎng)關(guān)與CM11之間的串口通信上，主要有兩種：一是網(wǎng)關(guān)控制設(shè)備時(shí)，它將命令編碼發(fā)給CM11，然后由CM11通過電力線向連在電力線上的相應(yīng)設(shè)備發(fā)出命令；二是若MS13E等無線探測設(shè)備或遙控器發(fā)出了某些命令，無線接收設(shè)備TM352會(huì)接收命令并通過電力線將命令發(fā)送出去，這時(shí)CM11也會(huì)把命令上傳給網(wǎng)關(guān)，這一特性可以用于智能家居的安防系統(tǒng)。

2.CEBus

CEBus支持靈活的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，只要具有相應(yīng)媒體的接口組件，一個(gè)設(shè)備可以連接到網(wǎng)絡(luò)的任何地方，信號(hào)可以在多種媒體之間通過路由器進(jìn)行傳輸。該標(biāo)準(zhǔn)支持分布式控制方案，不需要集中控制器即可進(jìn)行工作，但使用集中/分布式控制方案進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)管理和控制會(huì)更方便。當(dāng)前該標(biāo)準(zhǔn)主要應(yīng)用于家電的控制網(wǎng)絡(luò)。

CEBus是一個(gè)較完整的開放系統(tǒng)，它定義了7種物理媒體：電力線、雙絞線、紅外線、無線電、電纜線、光纖和音頻/視頻總線。定義了幾乎所有傳輸媒體中信號(hào)的傳輸標(biāo)準(zhǔn)，并要求控制信號(hào)在所有的媒體中都要以相同的傳輸速度（10Kbps）傳輸，從而有效地避免了信號(hào)傳輸中可能出現(xiàn)的瓶頸問題，任何符合CEBus標(biāo)準(zhǔn)的電器產(chǎn)品都可以直接互連并通信，其尋址能力超過40億。參照ISO的OSI網(wǎng)絡(luò)協(xié)議建議書，CEBus總線采用其中四層，即物理層、數(shù)據(jù)鏈路層、網(wǎng)絡(luò)層和應(yīng)用層，其基本框架如圖3-3所示。

（1）物理層，可分為MDP子層和SE子層。消費(fèi)電子總線的物理層是開放的，目前支持的媒介有電力線、紅外線、無線電雙絞線、同軸電纜等。特別是電力線，利用家庭中已有的走線，而不需要另外布線，因而對于現(xiàn)有住宅的改造非常方便。

（2）數(shù)據(jù)鏈路層，可分為MAC子層和LLC子層。消費(fèi)電子總線的數(shù)據(jù)鏈路層保證正確收發(fā)數(shù)據(jù)幀。

（3）網(wǎng)絡(luò)層，負(fù)責(zé)路由、路橋、確定網(wǎng)址、流量控制，給數(shù)據(jù)分段、丟棄無線媒體收到的文件包等。由于網(wǎng)絡(luò)層已超然于媒體之上，所以要考慮信息的跨媒體傳輸問題。

（4）應(yīng)用層，包括三個(gè)子層，即消息傳遞子層（Message Transfer Layer），傳遞4種類型的消息；在CAL子層，CEBus專為設(shè)備之間相互通信而設(shè)計(jì)了面向?qū)ο笳Z言，一個(gè)設(shè)備就是一個(gè)對象；用戶子層，根據(jù)CAL語言執(zhí)行的結(jié)果來控制設(shè)備的運(yùn)行。CAL語言全稱是公共應(yīng)用語言，它定義了安全、照明、環(huán)境、能源管理、公用設(shè)施（水、電、煤氣等）、計(jì)算機(jī)和娛樂等應(yīng)用的一系列功能產(chǎn)品部件，構(gòu)成業(yè)界普遍認(rèn)同的家用電氣設(shè)備模型。

CEBus的干擾能力比X-10強(qiáng)，控制功能也十分豐富。但由于CEBus接口技術(shù)比較復(fù)雜，價(jià)格非常昂貴，因此其用戶相對較少。

3.LonTalk

LonTalk協(xié)議是美國Echelon公司于1990年推出的LonWorks網(wǎng)絡(luò)中使用的通信協(xié)議。它是第一個(gè)宣稱提供OSI（Open System Interconnection）參考模型所定義的全部七層服務(wù)的協(xié)議。目前，LonWorks網(wǎng)絡(luò)在樓宇自動(dòng)化（Building Automation-BA）、交通運(yùn)輸行業(yè)、工業(yè)自動(dòng)化及公用事業(yè)自動(dòng)化方面獲得了廣泛的應(yīng)用。LonTalk協(xié)議雖然也是美國消費(fèi)類電子產(chǎn)品制造商協(xié)會(huì)（Consumer Electronics Manufactures Association，CEMA）的家庭網(wǎng)絡(luò)EIA—709標(biāo)準(zhǔn)的基礎(chǔ)，但是其價(jià)格昂貴，因此在家庭中推廣比較困難。

LonTalk協(xié)議支持的媒質(zhì)包括雙絞線、電力線、無線、紅外線、同軸電纜和光纖。在一個(gè)LonWorks網(wǎng)絡(luò)上，各個(gè)節(jié)點(diǎn)的地位是平等的，每個(gè)節(jié)點(diǎn)隨時(shí)可以發(fā)起對其他節(jié)點(diǎn)的通信。LonTalk協(xié)議采用了一種改進(jìn)的以太網(wǎng)媒質(zhì)訪問控制協(xié)議，稱為“帶預(yù)測的CSMA媒質(zhì)訪問控制協(xié)議”，從而能有效地減少網(wǎng)絡(luò)碰撞次數(shù)，提高網(wǎng)絡(luò)的利用率。網(wǎng)絡(luò)重載時(shí)，以太網(wǎng)吞吐量急劇下降，而對LonWorks網(wǎng)絡(luò)影響較小，這一優(yōu)良的網(wǎng)絡(luò)特性對實(shí)時(shí)應(yīng)用場合尤為重要。

1）LonTalk協(xié)議尋址

為了簡化網(wǎng)絡(luò)配置和管理，可把邏輯地址分配給節(jié)點(diǎn)。邏輯地址使用戶把一個(gè)名字和物理裝置或節(jié)點(diǎn)進(jìn)行配合。使用LonTalk協(xié)議控制網(wǎng)中節(jié)點(diǎn)的邏輯地址定義，所有邏輯地址有兩個(gè)部分。

第一部分，是指定域的域ID（Domain ID）。所謂域就是節(jié)點(diǎn)的集合，常常是整個(gè)系統(tǒng)，它們可以互操作。

第二部分，以獨(dú)特的15位節(jié)點(diǎn)地址規(guī)定域中的一個(gè)單一節(jié)點(diǎn)，或者以它獨(dú)特的8位組地址規(guī)定一個(gè)預(yù)先定義的節(jié)點(diǎn)組。每個(gè)在網(wǎng)上傳輸?shù)陌瑐鬏敼?jié)點(diǎn)（源地址）的邏輯節(jié)點(diǎn)地址和接收節(jié)點(diǎn)地址（目的地址），它們可能是物理神經(jīng)元地址、邏輯節(jié)點(diǎn)地址、組地址或廣播地址。

假如節(jié)點(diǎn)數(shù)目超過允許的域限值，或者想把節(jié)點(diǎn)分開使它們不能互操作，那么應(yīng)使用多重域。可以讓兩個(gè)或兩個(gè)以上的獨(dú)立的LonWorks系統(tǒng)共享同一個(gè)物理網(wǎng)絡(luò)，只要每個(gè)系統(tǒng)有專用的域ID即可。每個(gè)系統(tǒng)中的裝置只響應(yīng)匹配它們的域ID的包，并不知道或關(guān)心其他域ID尋址的包。裝置也對以它們自己的物理ID尋址的包做出響應(yīng)，物理ID只有相應(yīng)的網(wǎng)絡(luò)管理工具知道。當(dāng)然，在一個(gè)物理網(wǎng)被共享時(shí)，整個(gè)網(wǎng)絡(luò)響應(yīng)時(shí)間因數(shù)目增加而受到影響，所以需要協(xié)調(diào)一致的整體網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)。組是域中節(jié)點(diǎn)的集合，可是不像子網(wǎng)那樣，但是不關(guān)心節(jié)點(diǎn)位置而形成的節(jié)點(diǎn)的集合。最大的組規(guī)模是發(fā)送確認(rèn)報(bào)文時(shí)的64個(gè)節(jié)點(diǎn)，發(fā)送不確認(rèn)報(bào)文的組規(guī)模是無限制的。組是一個(gè)有效的優(yōu)化方法，用于一個(gè)對多個(gè)網(wǎng)絡(luò)變量和報(bào)文標(biāo)簽連接。

2）LonTalk報(bào)文類型

LonTalk協(xié)議提供3種基本報(bào)文服務(wù)，并且支持鑒別的報(bào)文，最優(yōu)化的網(wǎng)絡(luò)會(huì)經(jīng)常使用這些業(yè)務(wù)。

第一類報(bào)文服務(wù)提供端到端的確認(rèn)，稱為確認(rèn)的報(bào)文發(fā)送。在使用確認(rèn)的報(bào)文發(fā)送時(shí)，一個(gè)報(bào)文發(fā)送給一個(gè)節(jié)點(diǎn)或節(jié)點(diǎn)組，并期望從每個(gè)接收者得到各自的確認(rèn)。假如未收到確認(rèn)，則發(fā)送者做超時(shí)安排并重試事務(wù)處理。重試和超時(shí)安排的次數(shù)都是可選擇的。

第二類報(bào)文是不確認(rèn)的重復(fù)報(bào)文。使用這類報(bào)文可把一個(gè)報(bào)文發(fā)送到節(jié)點(diǎn)或節(jié)點(diǎn)組許多次。這個(gè)業(yè)務(wù)通常在向一個(gè)大的節(jié)點(diǎn)組廣播信息時(shí)使用，因?yàn)榇_認(rèn)報(bào)文會(huì)造成所有的接收節(jié)點(diǎn)同時(shí)嘗試發(fā)出一個(gè)響應(yīng)。

第三類報(bào)文就是不確認(rèn)報(bào)文，發(fā)送節(jié)點(diǎn)或節(jié)點(diǎn)組一次，并且不期望響應(yīng)。報(bào)文鑒別服務(wù)使報(bào)文接收者能確定發(fā)送者是否有權(quán)發(fā)送這個(gè)報(bào)文。這樣，鑒別就能防止對節(jié)點(diǎn)的未經(jīng)授權(quán)的訪問。鑒別功能是在安裝時(shí)分布48位密鑰到節(jié)點(diǎn)而設(shè)立的。

3）LonTalk信道類型

LonTalk協(xié)議在設(shè)計(jì)上是獨(dú)立于介質(zhì)的，這使LonWorks系統(tǒng)可以在任何物理傳輸介質(zhì)上通信。這也使網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)者能充分利用提供給控制網(wǎng)的各種信道。協(xié)議還提供可改變的配置參數(shù)，以便折中某一特殊應(yīng)用的性能、安全和可靠性。

信道是個(gè)特殊的物理通信介質(zhì)（如雙絞線或電力線）。LonWorks裝置通過專用于此信道的收發(fā)器與其連接。每類信道在最多可連接的節(jié)點(diǎn)數(shù)、通信位速率和物理距離限值方面都有不同的特征。表3-1總結(jié)了幾類廣泛應(yīng)用的信道的特征。特別重要的是拓?fù)潆p絞線信道TP/FT10，它使裝置可用單、雙絞線的線段在任何配置中連接，沒有對短截線長度、裝置間距或分線的限制。

4.BACnet

BACnet是美國采暖、制冷和空調(diào)工程師協(xié)會(huì)（ASHRAE）組織20多位各國專家，經(jīng)過近9年時(shí)間研究制定的一種專用樓宇自動(dòng)控制網(wǎng)絡(luò)協(xié)議。作為世界上第一個(gè)樓宇自動(dòng)控制網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)通信協(xié)議，它代表了智能建筑發(fā)展的主流趨勢。BACnet采用了Ethernet、ARCnet、MS/TP、PTP、LonTalk五種網(wǎng)絡(luò)技術(shù)進(jìn)行通信，可根據(jù)系統(tǒng)通信要求和通信速度選擇不同的網(wǎng)絡(luò)技術(shù)。相對其他現(xiàn)場總線，BACnet最大的優(yōu)點(diǎn)是可以與Ethernet、LonWorks等網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行無縫集成。BACnet協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)于1995年頒布，即引起了各國政府、專家學(xué)者和企業(yè)的廣泛關(guān)注。BACnet于1995年由美國國家標(biāo)準(zhǔn)學(xué)院通過成為美國國家標(biāo)準(zhǔn)，目前韓國、日本已經(jīng)將其列為國家標(biāo)準(zhǔn)，并已成為歐盟標(biāo)準(zhǔn)草案。同時(shí)，一些主要的自動(dòng)控制設(shè)備生產(chǎn)商都支持BACnet。

BACnet遵從OSI七層模型的原則，將協(xié)議分為四層：物理層、數(shù)據(jù)鏈路層、網(wǎng)絡(luò)層和應(yīng)用層。BACnet的物理層和數(shù)據(jù)鏈路層支持LonTalk協(xié)議。另外，其物理層還支持RS-232、RS-485、Ethernet和ARCNET協(xié)議。數(shù)據(jù)鏈路層支持IEEE802、MS/IP（主從/令牌傳遞）和PTP（點(diǎn)到點(diǎn)）協(xié)議。BACnet的體系結(jié)構(gòu)如圖3-4所示。

BACnet采用了面向?qū)ο蟮募夹g(shù)，定義了一組具有屬性的對象（Object）來表示樓宇自控設(shè)備的功能，從而提供了一種標(biāo)準(zhǔn)的描述樓宇自控設(shè)備的方式。同時(shí)，BACnet定義了四種服務(wù)原語用于傳遞某些特定的服務(wù)參數(shù)。

目前BACnet共定義了18個(gè)對象、123個(gè)屬性和35個(gè)服務(wù)。由于一幢樓宇自控系統(tǒng)中并非所有設(shè)備都有必要支持BACnet所有的功能，因此BACnet協(xié)會(huì)還定義了6個(gè)性能級別和13個(gè)功能組，從而兼顧了設(shè)備的功能與實(shí)現(xiàn)的復(fù)雜度。

BACnet是一個(gè)完全開放性的樓宇自控網(wǎng)協(xié)議，其開放性表現(xiàn)在獨(dú)立于任何制造商，不需要專門芯片，并得到眾多制造商的支持；有完善和良好的數(shù)據(jù)表示和交換方法；按標(biāo)準(zhǔn)制造的產(chǎn)品有嚴(yán)格的性能等級和完整的說明；產(chǎn)品有良好的互操作性，有利于系統(tǒng)的擴(kuò)展和集成。

5.EIB

歐洲安裝總線（EIB）是一個(gè)在歐洲占主導(dǎo)地位的樓宇自動(dòng)化（BA）和家庭自動(dòng)化標(biāo)準(zhǔn)（HA），是由Siemens、ABB等一些知名企業(yè)首先提出的。1990年成立的EIBA是EIB管理機(jī)構(gòu)，目前在全球已經(jīng)擁有300多個(gè)會(huì)員，國際上很多知名公司都推出了符合EIB規(guī)范的相關(guān)產(chǎn)品。EIB在歐洲得到很好的應(yīng)用，占據(jù)歐洲樓宇、家庭自動(dòng)化設(shè)備80%的市場。美國消費(fèi)電子制造協(xié)會(huì)（CEMA）批準(zhǔn)EIB為家庭網(wǎng)絡(luò)標(biāo)準(zhǔn)（EIA—776）。

EIB是一個(gè)基于事件控制的分布式總線系統(tǒng)。系統(tǒng)采用串行數(shù)據(jù)通信進(jìn)行控制、監(jiān)測和狀態(tài)報(bào)告。所有總線裝置均通過共享的串行傳輸連接（即總線）交換信息。數(shù)據(jù)傳輸按照總線協(xié)議所確定的規(guī)則進(jìn)行，需發(fā)送的信息先打包，形成標(biāo)準(zhǔn)傳輸格式（即報(bào)力），然后通過總線從一個(gè)傳感裝置（命令發(fā)送者）傳送到一個(gè)或多個(gè)執(zhí)行裝置（命令接收者）。

EIB的數(shù)據(jù)傳輸和總線裝置的電源（DC 24V）共用一條電纜，報(bào)文調(diào)制在自流信號(hào)上。一個(gè)報(bào)文中的單個(gè)數(shù)據(jù)是異步傳輸?shù)模麄€(gè)報(bào)文作為一個(gè)整體是通過增加起始位和停止位同步傳輸?shù)摹Ｋ锌偩€裝置都在偵聽報(bào)文的傳輸，但只有相應(yīng)地址的裝置才做出響應(yīng)。為了發(fā)送報(bào)文，總線裝置必須首先偵聽總線，等待其他總線裝置的報(bào)文發(fā)送完畢，一旦總線空閑，每個(gè)總線裝置都可以啟動(dòng)發(fā)送過程。若兩個(gè)總線裝置同時(shí)開始發(fā)送，則具有高優(yōu)先級的總線裝置無須延遲即可繼續(xù)傳送，而低優(yōu)先級的總線裝置中止傳送，等待下次再試；如果兩者具有相同的優(yōu)先級，那么物理地址較低的可優(yōu)先傳送。

EIB系統(tǒng)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)非常靈活，可以是任意拓?fù)洹Ｋm用于不同大小的電氣安裝系統(tǒng)，小到一個(gè)普通的房間，大至一棟摩天大樓，都可以在拓?fù)渖戏謱哟卧O(shè)計(jì)安裝。

EIB系統(tǒng)的最小安裝單元是線路（Line），一般情況下（使用一個(gè)640mA總線電源），每條線路上最多可連接64個(gè)總線元件；通過線路耦合器（Line Coupler）可以將多達(dá)15個(gè)線路連接組合成一個(gè)更大的拓?fù)鋯卧Q為域（Area）；通過干線耦合器（Backbone Line Couple）更可將15個(gè)域相互連接并組合起來。這樣，EIB系統(tǒng)最多可連接14400個(gè)總線元件，可控制的設(shè)備更是數(shù)量驚人。根據(jù)EIB標(biāo)準(zhǔn)，每條線路的總線的最大長度為1000m，總線裝置與最近的電源之間的導(dǎo)線距離不能超過350m；為了避免報(bào)文碰撞，兩個(gè)總線裝置之間的導(dǎo)線距離不能超過700m。

EIB協(xié)議早期只支持雙絞線作為傳輸媒質(zhì)，目前協(xié)議已支持包括電力線、同軸電纜、無線電及紅外線在內(nèi)的多種傳輸媒質(zhì)。

EIB協(xié)議仍在不斷發(fā)展和完善。1999年，歐洲三大總線協(xié)議EIB、BatiBus和EHSA合并成立了Konnex協(xié)會(huì)，提出了KNX協(xié)議。該協(xié)議以EIB為基礎(chǔ)，兼顧了BatiBus和EHSA的物理層規(guī)范并吸收了BatiBus和EHSA中配置模式的優(yōu)點(diǎn)，提供了家庭、樓宇自動(dòng)化的完整解決方案。Konnex的目標(biāo)是成為歐洲乃至世界上最好的家庭、樓宇自動(dòng)化標(biāo)準(zhǔn)。

6.HBS

HBS的全稱為家庭總線系統(tǒng)，是由日本電子工業(yè)聯(lián)合會(huì)/無線工程電子協(xié)會(huì)（Electronic Industry Association of Japan/Radio Engineering & Electronics Association，EIAJ/REEA）HBS標(biāo)準(zhǔn)委員會(huì)于1997年制定的，得到了日本政府和商會(huì)的支持。

HBS以雙絞線和同軸電纜為通信媒質(zhì)，媒質(zhì)的最大長度為200m。HBS由控制通道和信息通道兩部分組成，控制通道用于低速數(shù)據(jù)的傳輸，信息通道用于高速數(shù)據(jù)的傳輸。控制通道最多可支持256個(gè)節(jié)點(diǎn)，傳輸速率為9.6Kbps。

HBS對開放系統(tǒng)OSI七層模型進(jìn)行了精簡，由四層結(jié)構(gòu)組成，分別為物理層、數(shù)據(jù)鏈路層、網(wǎng)絡(luò)層和應(yīng)用層。在媒質(zhì)訪問子層時(shí)，HBS采用帶碰撞檢測的載波偵聽多路訪問（CSMA/CD）協(xié)議。根據(jù)網(wǎng)絡(luò)層的規(guī)定，HBS的子網(wǎng)之間由路由器連接，HBS網(wǎng)和其他網(wǎng)之間用網(wǎng)關(guān)連接。

7.家居控制總線技術(shù)的分析和對比

下面將這些技術(shù)在標(biāo)準(zhǔn)化、技術(shù)指標(biāo)和應(yīng)用方面進(jìn)行對比，表3-2是這些技術(shù)的對比表。

1）在標(biāo)準(zhǔn)化方面

已成為美國、歐洲或國際組織正式標(biāo)準(zhǔn)的有：CEBus（1992年成為EIA—600系列標(biāo)準(zhǔn)）、LonWorks（1998年成為ANSI/EIA—709標(biāo)準(zhǔn)）、EIB（1990年成為歐洲安裝總線協(xié)會(huì)的標(biāo)準(zhǔn)）和CAN（1993年成為國際標(biāo)準(zhǔn)化組織的ISO 11898—1標(biāo)準(zhǔn)）。X-10技術(shù)在1978年就已成功開發(fā)，以其擁有最多的用戶而成為事實(shí)上的標(biāo)準(zhǔn)。

2）在技術(shù)指標(biāo)方面

X-10是基于50（60）Hz載波與120Hz調(diào)變波來傳輸?shù)模俾手挥?0bps，僅限于以電力線作為傳輸介質(zhì)。類似的還有PLC-Bus，其主要區(qū)別是采用了60kHz跳頻，速率略高，為200bps。CEBus、LonWorks、EIB和CAN均支持多種傳輸介質(zhì)，如都支持雙絞線介質(zhì)方式，對電力線、同軸電纜、無線、紅外和光纖等介質(zhì)的支持則各自有所選擇。采用跳頻技術(shù)的CEBus和EIB的最大傳輸速率為10Kbps，而LonWorks和CAN則分別采用了雙頻和差分電壓信號(hào)的傳輸技術(shù)，速率分別可達(dá)1.25Mbps和1Mbps；ApBus的傳輸則僅限于雙絞線，可以實(shí)現(xiàn)電源/信號(hào)混合傳送。

3）在應(yīng)用能力方面

X-10以簡單、易用、便宜而成為北美家庭自動(dòng)化市場的主流，但尋址空間小、功能單一使其后勁不足。CEBus和LonWorks的尋址空間大，協(xié)議比較完善，具有開放性和互操作性，特別是LonWorks，支持ISO/OSI的七層模型，不僅適用于HA，還適用于樓宇自動(dòng)化和工業(yè)自動(dòng)化（IA）領(lǐng)域。CAN在國內(nèi)外的汽車領(lǐng)域有廣泛的應(yīng)用，在HA領(lǐng)域應(yīng)用相對較少。EIB的尋址空間為15域×15線×256單元，具有優(yōu)秀的工具軟件ETS，可用于BA、HA領(lǐng)域，主要流行于歐洲。PLC-Bus和ApBus相對尋址空間中等（如PLC-Bus為250房間×250單元），功能有限，國內(nèi)應(yīng)用較少。

4）主要不足

X-10的功能過于簡單，而且抗干擾性差。CEBus的上層協(xié)議不夠完善，需其他協(xié)議做補(bǔ)充。LonWorks的關(guān)鍵技術(shù)并非完全針對家庭網(wǎng)絡(luò)環(huán)境的需要，價(jià)格過高。PLC-Bus速率不高，功能有限，介質(zhì)單一，且未標(biāo)準(zhǔn)化。CAN在技術(shù)上對家庭網(wǎng)絡(luò)針對性不強(qiáng)。ApBus的協(xié)議過于簡單，未標(biāo)準(zhǔn)化，后勁不足。

3.1.3 家庭無線組網(wǎng)技術(shù)

家庭無線組網(wǎng)技術(shù)主要包括超寬帶技術(shù)（Ultra-WideBand，UWB）、IEEE 802.11、家庭射頻技術(shù)（Home RF）、藍(lán)牙技術(shù)（Bluetooth）和ZigBee技術(shù)等。UWB系統(tǒng)占用的帶寬很高，可能會(huì)干擾現(xiàn)有其他無線通信系統(tǒng)，其調(diào)制時(shí)脈沖持續(xù)時(shí)間很短，瞬時(shí)功率峰值可能會(huì)很大，甚至?xí)绊懨窈降仍S多系統(tǒng)的正常工作。IEEE 802.11b和藍(lán)牙的速率太慢，不適合傳輸視頻數(shù)據(jù)。54Mbps速率的IEEE 802.11a標(biāo)準(zhǔn)可以處理視頻數(shù)據(jù)，但費(fèi)用昂貴。Home RF的協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)沒有公開，只得到數(shù)十家公司的支持，與其他技術(shù)相比，抗干擾方面也存在缺陷。

1.超寬帶技術(shù)UWB

超寬帶是一種無載波通信技術(shù)，利用納秒至微微秒級的非正弦波窄脈沖傳輸數(shù)據(jù)。有人稱它為無線電領(lǐng)域的一次革命性進(jìn)展，認(rèn)為它將成為未來短距離無線通信的主流技術(shù)。

傳統(tǒng)的窄帶和寬帶都是采用射頻（Radio Frequency，RF）載波來傳送信號(hào)的，載波的頻率和功率在一定范圍內(nèi)變化，從而利用載波的狀態(tài)變化來傳輸信息。相反，UWB以基帶傳輸，故UWB又稱為基帶信號(hào)、無載波信號(hào)或脈沖無線電。實(shí)現(xiàn)方式是發(fā)送脈沖無線電（Impulse Radio，IR）信號(hào)傳輸聲音和圖像數(shù)據(jù)，每秒可發(fā)送多至10億個(gè)代表0和1的脈沖信號(hào)。這些脈沖信號(hào)的時(shí)域極窄（0.1～1.5ns），頻域極寬（數(shù)赫茲到數(shù)吉赫茲，可超過10GHz）。

UWB的優(yōu)越性在于以下幾點(diǎn)。

（1）系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的實(shí)現(xiàn)比較簡單：UWB系統(tǒng)無須載波調(diào)制，屬于基帶傳輸，因此UWB發(fā)射器直接用脈沖小型激勵(lì)天線，不需要進(jìn)行上變頻，從而不需要功用放大器與混頻器，允許采用非常低廉的寬帶發(fā)射器。同時(shí)，在接收端，UWB接收機(jī)也有別于傳統(tǒng)的接收機(jī)，不需要中頻處理。

（2）高速的數(shù)據(jù)傳輸：按照FCC的規(guī)定，UWB的工作頻段在3.1～10.6GHz，以非常寬的頻率帶寬來換取高速的數(shù)據(jù)傳輸。在10m的傳輸范圍內(nèi)，信號(hào)傳輸速率可達(dá)500Mbps，是實(shí)現(xiàn)個(gè)人通信和無線局域網(wǎng)的一種理想通信技術(shù)。

（3）功耗低：UWB系統(tǒng)使用間歇的脈沖來發(fā)送數(shù)據(jù)，脈沖持續(xù)時(shí)間很短而且功率譜密度要求低于-41.3dBm/MHz，即功率為1mW/MHz，所以其系統(tǒng)耗電量很低。

（4）保密性強(qiáng)：UWB一般把信號(hào)能量彌散在極寬的頻帶范圍內(nèi)，功率譜密度低于自然的電子噪聲，超寬帶信號(hào)被隱藏在環(huán)境噪聲和其他信號(hào)中，很難被檢測出來。若采用編碼對脈沖參數(shù)進(jìn)行偽隨機(jī)化，則脈沖的檢測將更加困難。

（5）抗多徑能力強(qiáng)：UWB發(fā)射的是持續(xù)時(shí)間極短的單周期脈沖且占空比極低，多徑信號(hào)在時(shí)間上是可分離的，所以很容易分離出多徑分量，具有很強(qiáng)的抗多徑能力。

（6）定位精確：沖激脈沖持續(xù)時(shí)間短，具有很好的時(shí)域分辨率，可用于高精度的定位及穿透障礙物，采用超寬帶無線電通信，很容易將定位與通信合一，在室內(nèi)和地下進(jìn)行精確定位，定位精度可達(dá)厘米級。

英特爾、惠普、諾基亞、三星等國際大公司與歐洲的行業(yè)協(xié)會(huì)和標(biāo)準(zhǔn)化組織ECMA國際（ECMA International）聯(lián)合推出全球首個(gè)行業(yè)UWB標(biāo)準(zhǔn)，包括ECMA—368和ECMA—369兩個(gè)系列，其中ECMA—368采用MB-OFDM無線電規(guī)范，定義了分布式系統(tǒng)的物理層和媒質(zhì)接入控制層規(guī)范，采用3.1～10.6GHz的UWB頻譜，強(qiáng)制支持至少53.3Mbps、106.7Mbps和200Mbps的數(shù)據(jù)速率。ECMA—369標(biāo)準(zhǔn)則規(guī)定了MAC和PHY之間的接口。

UWB網(wǎng)絡(luò)協(xié)議不僅指DS-CDMA或MB-OFDM，它們僅是處于UWB協(xié)議完整模型的底層，即物理層。除了這底下的一層外，UWB完整的網(wǎng)絡(luò)協(xié)議模型還包括如圖3-5所示的部分。

應(yīng)用層協(xié)議（Application Profile）包括無線USB（Wireless USB）、無線1394（Wireless 1394）、DLNA兼容（DLNA compliant）等標(biāo)準(zhǔn)。UWB網(wǎng)絡(luò)業(yè)務(wù)匯聚子層協(xié)議主要是WiMedia聯(lián)盟創(chuàng)建的一系列標(biāo)準(zhǔn)，該標(biāo)準(zhǔn)將應(yīng)用層到達(dá)的信號(hào)在WiMedia這一層匯聚，不管原來是什么信號(hào)，在經(jīng)過WiMedia匯聚層后轉(zhuǎn)換成相同的信號(hào)傳送給物理層發(fā)射。

數(shù)據(jù)鏈路層分為MAC子層和邏輯鏈路控制（Logical Link Control，LLC）子層。MAC子層實(shí)現(xiàn)媒體接入控制、同步、功率控制及認(rèn)證加密等功能。LLC子層目前尚無統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)。

物理層協(xié)議目前主要是DS-CDMA或MB-OFDM規(guī)范，位于整個(gè)架構(gòu)的底層，實(shí)現(xiàn)物理成幀、加擾、編碼、交織、調(diào)制等功能。

2.藍(lán)牙技術(shù)

藍(lán)牙是一種新型的低成本、低功率、近距離無線連接技術(shù)，是實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)與語音無線傳輸?shù)拈_放性規(guī)范。

1994年，愛立信成立了一個(gè)調(diào)研小組，對移動(dòng)電話及其附件的低耗能、低費(fèi)用無線連接的可能性進(jìn)行研究，目的在于建立無線電話與PC、耳機(jī)及桌面設(shè)備等的連接。

1997年，諾基亞、英特爾、IBM和東芝公司加入藍(lán)牙技術(shù)開發(fā)研究。

1998年5月，五家世界頂級通信運(yùn)營集團(tuán)與IT產(chǎn)業(yè)巨頭——愛立信、諾基亞、東芝、IBM和英特爾聯(lián)合成立了藍(lán)牙技術(shù)聯(lián)盟（Special Interest Group，SIG），負(fù)責(zé)藍(lán)牙技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)的制定、產(chǎn)品測試，并協(xié)調(diào)各國藍(lán)牙的具體使用。3Com、朗訊（Lucent）、微軟和摩托羅拉很快也加盟SIG。

2002年3月，美國電氣電子工程師協(xié)會(huì)宣布藍(lán)牙技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)已獲該協(xié)會(huì)批準(zhǔn)。IEEE的批準(zhǔn)為藍(lán)牙技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)在手機(jī)、計(jì)算機(jī)及其他設(shè)備中的廣泛普及鋪平了道路。藍(lán)牙是無線數(shù)據(jù)和語音傳輸?shù)拈_放式標(biāo)準(zhǔn)，它將各種通信設(shè)備、計(jì)算機(jī)及其終端設(shè)備、各種數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)系統(tǒng)，甚至家用電器采用無線方式連接起來。它的傳輸距離為10cm～10m，如果增加功率或是加上某些外設(shè)便可達(dá)到100m的傳輸距離。

它采用2.4GHz ISM頻段和調(diào)頻、跳頻技術(shù)，使用權(quán)向糾錯(cuò)編碼、ARQ、TDD和基帶協(xié)議。TDMA每時(shí)隙為0.625μs，基帶符合速率為1Mbps。藍(lán)牙支持64Kbps實(shí)時(shí)語音傳輸和數(shù)據(jù)傳輸，語音編碼為CVSD，發(fā)射功率分別為1mW、2.5mW和100mW，并使用全球統(tǒng)一的48bit的設(shè)備識(shí)別碼。

藍(lán)牙技術(shù)的特點(diǎn)：

（1）采用跳頻技術(shù)，數(shù)據(jù)包短，抗信號(hào)衰減能力強(qiáng)。

（2）采用快速跳頻和前向糾錯(cuò)方案以保證鏈路穩(wěn)定，減少同頻干擾和遠(yuǎn)距離傳輸時(shí)的隨機(jī)噪聲影響。

（3）使用2.4GHz ISM頻段，無須申請?jiān)S可證。

（4）可同時(shí)支持?jǐn)?shù)據(jù)、音頻、視頻信號(hào)。

（5）采用FM調(diào)制方式，降低設(shè)備的復(fù)雜性。

藍(lán)牙協(xié)議的發(fā)展如圖3-6所示。

完整的藍(lán)牙標(biāo)準(zhǔn)協(xié)議，通常包括四部分：藍(lán)牙核心協(xié)議、線纜替代協(xié)議、電話控制協(xié)議和已有協(xié)議。如圖3-7所示為藍(lán)牙協(xié)議棧示意圖。

3.無線局域網(wǎng)技術(shù)

無線通信在最近幾年發(fā)展迅速，在無線通信領(lǐng)域，無線局域網(wǎng)已經(jīng)成為應(yīng)用最廣泛的寬帶互聯(lián)網(wǎng)接入技術(shù)。IEEE 802.11協(xié)議是IEEE制定的無線局域網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)，旨在各種場合下為用戶提供無線接入服務(wù)。自1999年首個(gè)IEEE 802.11a協(xié)議正式使用以后，經(jīng)過十余年的發(fā)展，IEEE 802.11協(xié)議趨于成熟和豐富。特別是近年來，IEEE 802.11無線局域網(wǎng)以其靈活、高效的特點(diǎn)得到了迅速的普及，在機(jī)場、學(xué)校、辦公室等場合無所不見。

IEEE 802.11屬于IEEE 802局域網(wǎng)（Local Area Network，LAN）技術(shù)規(guī)范之一。IEEE 802.11協(xié)議是一種可以利用IEEE 802.2/LLC封裝的鏈路層規(guī)范。它包含了MAC層和物理層。隨著新的IEEE 802.11協(xié)議版本的出現(xiàn)，其物理層技術(shù)也在不斷豐富。其中，IEEE 802.11a使用5GHz頻段，以正交頻分復(fù)用OFDM技術(shù)為基礎(chǔ)，傳輸速率在6Mbps與54Mbps之間。1999年基于IEEE 802.11b的產(chǎn)品問世，IEEE 802.11b規(guī)范了高速直接序列擴(kuò)頻（HR/DSSS）物理層，新增規(guī)定支持5.5Mbps和11Mbps兩種傳輸速率。IEEE 802.11g使用OFDM技術(shù)，工作在2.4GHz頻段，最高傳輸速率達(dá)到54Mbps，且兼容IEEE 802.11b。目前最新開發(fā)的物理層是IEEE 802.11n，采用MIMO OFDM技術(shù)。另外，著眼于汽車間網(wǎng)絡(luò)通信的IEEE 802.11p、加強(qiáng)漫游功能的IEEE 802.11r等新的協(xié)議正在制定之中。IEEE 802.11系列標(biāo)準(zhǔn)比較如表3-3所示。

IEEE 802.11網(wǎng)絡(luò)主要包含四種物理組件，即工作站（Station）、接入點(diǎn)（Access Point）、無線媒介（Wireless Medium）、分布式系統(tǒng)（Distributed System），如圖3-8所示。

工作站是指裝配有無線網(wǎng)絡(luò)接口的設(shè)備終端，通常是筆記本電腦或者帶有WLAN功能的移動(dòng)電話，也可以是iPad等移動(dòng)終端和無線設(shè)備。接入點(diǎn)完成無線網(wǎng)絡(luò)至有線網(wǎng)絡(luò)的橋接功能，接入點(diǎn)不僅具有網(wǎng)橋的功能，也有普通工作站的功能，而有無接入功能是判斷其是否為接入點(diǎn)的標(biāo)志。IEEE 802.11網(wǎng)絡(luò)幀以無線媒介在工作站之間傳遞，允許多種物理層使用IEEE 802.11 MAC，目前主要指射頻物理層。分布式系統(tǒng)是IEEE 802.11無線網(wǎng)絡(luò)邏輯組件，負(fù)責(zé)接入點(diǎn)之間相互協(xié)調(diào)通信。

一個(gè)典型的IEEE 802.11網(wǎng)絡(luò)一般包含一個(gè)或數(shù)個(gè)接入點(diǎn)和工作站或終端，而工作站之間也能建立獨(dú)立的網(wǎng)絡(luò)。接入點(diǎn)周期性地廣播Beacon信息幀，使網(wǎng)絡(luò)中用戶終端得以更新當(dāng)前網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)。相互之間能夠通信的工作站之間構(gòu)成基本服務(wù)集（Basic Service Set，BSS）。基本服務(wù)集分兩種，分別是獨(dú)立型基本服務(wù)集（Independent BSS，IBSS）和基礎(chǔ)型基本服務(wù)集（Infrastructure BSS）。

獨(dú)立型基本服務(wù)集僅由若干工作站組成，也就是常說的Ad Hoc網(wǎng)絡(luò)。工作站之間可以直接通信，一般用于持續(xù)時(shí)間不長、規(guī)模較小的應(yīng)用場景。基礎(chǔ)型基本服務(wù)集包含至少一個(gè)接入點(diǎn)，接入點(diǎn)負(fù)責(zé)接收和轉(zhuǎn)發(fā)所有工作站的通信幀，它能為所有在其覆蓋范圍內(nèi)的工作站提供服務(wù)，而該模式正是為無線網(wǎng)絡(luò)連接至有線網(wǎng)絡(luò)，即因特網(wǎng)提供了可能。IEEE 802.11協(xié)議規(guī)定，多個(gè)這樣的BSS可以串聯(lián)成為擴(kuò)展服務(wù)集（Extended Service Set，ESS），從而擴(kuò)展無線網(wǎng)絡(luò)覆蓋區(qū)域。這些BSS通過骨干網(wǎng)串聯(lián)在一起，并使用相同的服務(wù)組標(biāo)識(shí)符（Service Set Identifier，SSID），即網(wǎng)絡(luò)名稱；而隸屬于同一個(gè)ESS的工作站，則可以相互通信。

4.Home RF

Home RF是專門為家庭用戶設(shè)計(jì)的，它制定的共享無線接入?yún)f(xié)議（Share Wireless Access Protocol，SWAP）結(jié)合了無繩數(shù)字交換技術(shù)（Digital Exchange Cordless Technology，DECT）和IEEE 802.11的特點(diǎn)，提供了對語音和數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)的支持能力，旨在家庭范圍內(nèi)，使PC與其他電子設(shè)備之間實(shí)現(xiàn)無線通信，非常適合在家居環(huán)境中組網(wǎng)。

該協(xié)議規(guī)范選用2.4GHz頻段，采用FHSS方式，跳頻速率為50跳/s，共75個(gè)帶寬為1MHz的跳頻信道。利用時(shí)分復(fù)用技術(shù)支持語音通信，以太網(wǎng)技術(shù)支持高速數(shù)據(jù)通信，采用2FSK調(diào)制方式時(shí)傳輸速率為1Mbps，采用4FSK調(diào)制方式時(shí)傳輸速率為2Mbps。網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)數(shù)為127個(gè)，傳輸距離為40m。Home RF必須有基站才能工作，最大的缺點(diǎn)是開放性不好，而且技術(shù)本身還存在抗干擾性差等缺點(diǎn)。

5.IEEE 802.15.4技術(shù)

IEEE 802.15.4是IEEE針對低速率無線個(gè)人區(qū)域網(wǎng)絡(luò)（Low-Rate Wireless Personal Area Network，LR-WPAN）制定的無線通信標(biāo)準(zhǔn)。該標(biāo)準(zhǔn)定義了物理層規(guī)范（PHY）和媒質(zhì)訪問控制層規(guī)范（MAC）。物理層規(guī)范規(guī)定無線通信的頻段及對應(yīng)的數(shù)據(jù)傳輸速率。媒質(zhì)訪問控制層規(guī)范規(guī)定了在同一無線通信頻率的多個(gè)無線設(shè)備如何通過競爭方式訪問無線信道。要想真正將該無線通信技術(shù)應(yīng)用到實(shí)際中，僅定義物理層和媒質(zhì)訪問控制層規(guī)范是不夠的，因此有必要在這兩層規(guī)范的基礎(chǔ)上根據(jù)市場和實(shí)際應(yīng)用的需要添加高層協(xié)議規(guī)范，并形成統(tǒng)一的協(xié)議規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)，于是ZigBee聯(lián)盟應(yīng)運(yùn)而生。該聯(lián)盟成立于2001年8月，2002年下半年，英國的Invensys公司、日本三菱公司、美國摩托羅拉公司，以及荷蘭的飛利浦半導(dǎo)體公司加入ZigBee聯(lián)盟。到目前為止，ZigBee聯(lián)盟已有200多家成員，除了三菱、摩托羅拉、TI、飛思卡爾等知名大公司之外，還有Honeywell、Eaton等工業(yè)控制領(lǐng)域和家庭自動(dòng)化領(lǐng)域公司，甚至還有Mattel這樣的玩具公司。ZigBee聯(lián)盟在IEEE 802.15.4標(biāo)準(zhǔn)的基礎(chǔ)上定義了網(wǎng)絡(luò)層和應(yīng)用層，從而形成了完整的ZigBee協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)。

ZigBee無線通信技術(shù)具有如下特點(diǎn)。

（1）低功耗：在喚醒模式下，ZigBee技術(shù)可以根據(jù)能量檢測和鏈路質(zhì)量指示的結(jié)果，自動(dòng)調(diào)整射頻發(fā)射功率，在保證數(shù)據(jù)傳輸?shù)那闆r下最大限度地降低能耗；在睡眠模式下，ZigBee節(jié)點(diǎn)處于低功耗待機(jī)模式。由電池供電的ZigBee節(jié)點(diǎn)的工作時(shí)間可以長達(dá)6個(gè)月到2年左右。

（2）時(shí)延短：通信時(shí)延和休眠/激活狀態(tài)轉(zhuǎn)換的時(shí)延都很短，通常為15～30ms。

（3）可靠的數(shù)據(jù)傳輸：ZigBee的媒質(zhì)訪問控制層（MAC層）采用沖突避免的載波監(jiān)聽（CSMA/CA）方式接入信道，有效避免了無線設(shè)備之間的沖突。此外，為了保證數(shù)據(jù)傳輸?shù)目煽浚€提供應(yīng)答機(jī)制。

（4）網(wǎng)絡(luò)容量大：一個(gè)ZigBee的網(wǎng)絡(luò)最多有255個(gè)ZigBee路由功能節(jié)點(diǎn)，其中一個(gè)是協(xié)調(diào)器，其余則是路由器。通過網(wǎng)絡(luò)路由功能節(jié)點(diǎn)的互連，整個(gè)網(wǎng)絡(luò)最多可以支持超過65000個(gè)ZigBee網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)，網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)的數(shù)目十分可觀，可實(shí)現(xiàn)大范圍的通信覆蓋。

（5）安全性：為了保證ZigBee設(shè)備之間無線數(shù)據(jù)傳輸?shù)陌踩裕琙igBee提供了數(shù)據(jù)完整性校驗(yàn)與鑒權(quán)機(jī)制，支持AES加密機(jī)制對數(shù)據(jù)進(jìn)行加密處理。

（6）成本低：ZigBee芯片的體積很小，隨著集成半導(dǎo)體技術(shù)的發(fā)展，芯片的尺寸還會(huì)更小，成本也會(huì)更低。此外，ZigBee協(xié)議緊湊、簡單、免專利費(fèi)用。

（7）優(yōu)良的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)淠芰Γ篫igBee網(wǎng)絡(luò)采用Ad Hoc網(wǎng)絡(luò)的自組織技術(shù)，具有自組織和自愈能力。節(jié)點(diǎn)加入和離開網(wǎng)絡(luò)無須人工控制，當(dāng)有節(jié)點(diǎn)加入或離開網(wǎng)絡(luò)時(shí)，網(wǎng)絡(luò)都能自我修復(fù)，對拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)和路由表等信息進(jìn)行相應(yīng)的調(diào)整。

完整的ZigBee協(xié)議以O(shè)SI七層模型為基礎(chǔ)，根據(jù)市場和應(yīng)用的需要而定義，包括物理層、媒質(zhì)訪問控制層、網(wǎng)絡(luò)層和應(yīng)用層。其中，應(yīng)用層定義了應(yīng)用支撐子層（Application Support Sub-layer，APS）和ZigBee設(shè)備對象（ZigBee Device Object，ZDO）及由制造商制定的應(yīng)用，這些是組建基于ZigBee技術(shù)無線網(wǎng)絡(luò)的基礎(chǔ)。如圖3-9所示，網(wǎng)絡(luò)層和應(yīng)用層框架是由ZigBee聯(lián)盟制定的，IEEE 802.15.4工作組負(fù)責(zé)制定物理層和媒質(zhì)訪問控制層。

6.無線通信技術(shù)比較研究

藍(lán)牙通信媒質(zhì)為2.402～2.480GHz的電磁波，使用全球開放的2.4GHz ISM頻段，以及跳頻頻譜擴(kuò)展技術(shù)。藍(lán)牙技術(shù)的最大特點(diǎn)是它可以在約10m的半徑范圍內(nèi)實(shí)現(xiàn)設(shè)備的單點(diǎn)對多點(diǎn)的無線數(shù)據(jù)和聲音傳輸，數(shù)據(jù)傳輸帶寬一般是1Mbps。一臺(tái)藍(lán)牙設(shè)備最多可以同時(shí)與七臺(tái)藍(lán)牙設(shè)備建立實(shí)時(shí)連接，而且可以在有效范圍內(nèi)越過障礙物進(jìn)行連接，沒有特別的通信視角和方向的要求。藍(lán)牙同時(shí)還具備通信安全性好、功耗低、支持語音傳輸、組網(wǎng)較簡單等特點(diǎn)。

藍(lán)牙的不足之處，一個(gè)是通信速率相對較低，不能滿足未來數(shù)字家庭對高清視頻的傳輸要求；另一個(gè)是網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)小，不能提供類似于WLAN那樣的AP接入功能。

藍(lán)牙使用2.402～2.480GHz頻段，采用的是跳頻擴(kuò)頻（FHSS），在79個(gè)信道上跳變速率為每秒1600次跳頻。當(dāng)藍(lán)牙處于設(shè)備查詢狀態(tài)時(shí)，跳變速率為每秒3200次跳頻，可以有效降低干擾。

無線局域網(wǎng)使用的也是全球開放的ISM頻段，在2.4GHz附近的頻段，WLAN基于IEEE 802.11a、IEEE 802.11b、IEEE 802.11n和IEEE 802.11g。無線局域網(wǎng)的優(yōu)點(diǎn)是傳輸?shù)挠行Ь嚯x很長，速率可以高達(dá)上百兆，可以和各種802.11 DSSS的設(shè)備兼容。目前市場上最新的交換機(jī)可以把WLAN無線網(wǎng)絡(luò)從接近100m的通信距離擴(kuò)大到約6.5km。除此之外，使用無線局域網(wǎng)的要求比較低。服務(wù)供應(yīng)商只要在商場、火車站、寫字樓等人員密集的地方設(shè)置熱點(diǎn)，就可以通過高速的無線線路接入因特網(wǎng)。

無線局域網(wǎng)的不足之處，主要是設(shè)備功耗過大、成本較高，并且為了提供較遠(yuǎn)的熱點(diǎn)覆蓋，射頻輻射也大大加強(qiáng)。雖然目前沒有明確的證據(jù)證明無線電波對人體健康的影響，但這無法消除人們的擔(dān)心。另外，對于工業(yè)控制及傳感網(wǎng)絡(luò)，人們最關(guān)注的是低功耗，較大的傳輸速率并不重要。

ZigBee是一種低速率、低復(fù)雜度、極低功耗的無線連接技術(shù)，它可以提供給廉價(jià)的固定、便攜或移動(dòng)設(shè)備使用，現(xiàn)在主要適用自動(dòng)控制和遠(yuǎn)程控制方面，其使用范圍一般在10m左右，通過射頻功放，可以增加到100m的范圍。ZigBee可以嵌入在各種設(shè)備中，同時(shí)支持地理定位功能。

表3-4為幾種無線通信技術(shù)的分析比較。

1）應(yīng)用分析比較

藍(lán)牙的發(fā)展在各種無線技術(shù)中一直令人矚目，普及速度令人吃驚。手機(jī)是帶動(dòng)藍(lán)牙技術(shù)發(fā)展的最大“功臣”，同時(shí)，藍(lán)牙也在汽車、計(jì)算機(jī)、PDA、鼠標(biāo)、鍵盤、手持設(shè)備、游戲設(shè)備、相機(jī)和打印機(jī)上得到廣泛應(yīng)用。

相對于藍(lán)牙，WLAN具有較高的傳輸速率及較遠(yuǎn)的傳輸距離，采用OFDM調(diào)制方式可取得較高的頻譜利用效率，因此適合Internet環(huán)境中實(shí)現(xiàn)高質(zhì)量多媒體業(yè)務(wù)的傳輸。

WLAN是第一項(xiàng)得到廣泛部署的高速無線技術(shù)，在全球的熱點(diǎn)中尤其引人注目——包括家庭和辦公室，以及越來越多的咖啡屋、酒店、機(jī)場，WLAN熱點(diǎn)幾乎是立即風(fēng)靡全球。

ZigBee是一種低復(fù)雜度、近距離、低功耗、低速率、低成本的雙向無線通信技術(shù)，主要適合自動(dòng)控制、傳感、監(jiān)控等領(lǐng)域。它的芯片可以嵌入到各種設(shè)備中，同時(shí)還可以支持目標(biāo)地理定位功能。

2）技術(shù)發(fā)展比較

2009年4月21日，藍(lán)牙SIG正式頒布了新一代標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范Bluetooth Core Specification Version 3.0 High Speed。藍(lán)牙3.0的核心是AMP，這是一種全新的交替射頻技術(shù)，允許藍(lán)牙協(xié)議棧針對任意任務(wù)動(dòng)態(tài)地選擇正確射頻。作為新版規(guī)范，藍(lán)牙3.0的傳輸速度自然會(huì)更高。通過集成IEEE 802.11 PAL（協(xié)議適應(yīng)層），藍(lán)牙3.0的數(shù)據(jù)傳輸速率提高到了大約24Mbps，即可在需要的時(shí)候調(diào)用802.11 WLAN用于實(shí)現(xiàn)高速數(shù)據(jù)傳輸，是藍(lán)牙2.0的8倍，可以輕松用于錄像機(jī)至高清電視、PC至PMP、UMPC至打印機(jī)的資料傳輸。

功耗方面，通過藍(lán)牙3.0高速傳送大量數(shù)據(jù)自然會(huì)消耗更多能量，但由于引入了增強(qiáng)電源控制（EPC）機(jī)制，再輔以IEEE 802.11，實(shí)際空閑功耗會(huì)明顯降低，藍(lán)牙設(shè)備的待機(jī)耗電問題有望得到初步解決。

IEEE 802.11是無線局域網(wǎng)的技術(shù)基礎(chǔ)，但并不能限定其他標(biāo)準(zhǔn)對這項(xiàng)技術(shù)的使用。藍(lán)牙3.0的推出，后續(xù)甚至可能使用IEEE 802.11n技術(shù)。對于藍(lán)牙這種明顯的“挑釁”行為，WLAN聯(lián)盟也宣布了自己的計(jì)劃，那就是于2010年中期推出的WLAN Direct（直連）技術(shù)。

一直以來，當(dāng)人們要借助無線局域網(wǎng)技術(shù)搭建無線連接時(shí)，一個(gè)不可缺少的前提是周圍必須存在熱點(diǎn)，而終端設(shè)備又必須處于熱點(diǎn)的覆蓋范圍之內(nèi)。在這樣的要求下，配備了無線局域網(wǎng)功能的終端設(shè)備，在發(fā)揮無線上網(wǎng)的優(yōu)勢方面就顯得不是那么的“自由自在”。現(xiàn)在，當(dāng)無線局域網(wǎng)直連技術(shù)面市后，無線局域網(wǎng)設(shè)備也許在發(fā)揮無線連接特性時(shí)，就能變得更加游刃有余。

無線局域網(wǎng)直連允許無線網(wǎng)絡(luò)中的設(shè)備，無須通過無線路由器即可相互連接。與藍(lán)牙技術(shù)類似，這種標(biāo)準(zhǔn)允許無線設(shè)備以點(diǎn)對點(diǎn)的形式互連，不過在傳輸速度和傳輸距離方面比藍(lán)牙有所提升。另外，據(jù)稱現(xiàn)有的WLAN無線設(shè)備可通過軟件升級具備支持這種技術(shù)的能力。

由于無線局域網(wǎng)設(shè)備正在走向普及化，因此無線局域網(wǎng)直連的市場空間非常大。從全球范圍來看，無線局域網(wǎng)設(shè)備的數(shù)量處于快速增長之中。來自市場咨詢公司In-Stat的數(shù)據(jù)顯示，2009年全球無線局域網(wǎng)設(shè)備的出貨量為4.75～6億部。而數(shù)碼相機(jī)等消費(fèi)類電子產(chǎn)品、手機(jī)等移動(dòng)通信終端，普遍開始配備WLAN功能，這成為市場整體增長的強(qiáng)勁驅(qū)動(dòng)力。

無線局域網(wǎng)直連技術(shù)對藍(lán)牙構(gòu)成了極大的挑戰(zhàn)，如在手機(jī)上，是否將徹底取代藍(lán)牙，成為標(biāo)準(zhǔn)配置，有待市場驗(yàn)證。

在無線傳感網(wǎng)領(lǐng)域，ZigBee具有領(lǐng)先的優(yōu)勢，其顯著的特點(diǎn)就是低功耗。另外，在無線遙控器方面，ZigBee也有取代紅外遙控的可能。最近藍(lán)牙SIG也開始在低功耗方面推出新的標(biāo)準(zhǔn)，試圖在這方面占據(jù)一席之地。

2009年12月19日，藍(lán)牙SIG宣布推出藍(lán)牙低功耗無線技術(shù)，此規(guī)范有雙模、單模兩種應(yīng)用。