對5G時代下Zigbee構建智能家居的探析

龔皓

摘要：現如今社會趨向數字化，網絡化以及智能化，而這一切都代表著信息正處于一種井噴式的產生，因此信息的傳遞就顯得尤為重要。5G具有的低延時，高可靠，大量接入的特點無疑可以使當今時代信息最大化的利用起來。物聯網便是在讓物體之間的信息更加自動化的交流傳遞，是使物體趨向智能化的發展，這在5G大時代來臨之后有很大的突破空間。如今隨著科技的發展物聯網技術已經逐漸融入人們的日常生活中，通過在家居中嵌入各種感應器，依托網絡的管控，鏈接，已經將物聯網技術與家居巧妙地結合起來，從而使家更加智能化。人們在享受智能家居帶來的便利的同時對智能家居的接受程度變得越來越高。例如智能門禁系統，智能照明系統等技術的應用越來越廣。目前國內智能家居最成熟穩定的技術就是基于Zigbee的無線技術，而5G時代的來臨可能打破智能家居復雜的“協議之爭”，讓國內的智能家居事業更上一層樓。

關鍵詞：5G;物聯網;傳感器;zigbee

中圖分類號：TP393? ? ? ? 文獻標識碼：A

文章編號：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 物聯網時代的智能家居

1.1 物聯網與智能家居的磨合

字面上理解來看物聯網就是物品和網絡之間的聯系，而物體與物體要交流需要媒介，根據美國著名傳播學家施拉姆的見解——“媒介是傳播過程中，用于擴大并延伸信息傳送的工具。”物聯網之間傳播的海量信息的也需要通過媒介來實現“交流”。物聯網初期通過安裝傳感器將實物連接來收集數據，采集的數據再由接入層與互聯網連接，將數據傳送至數據中心進行數據管理與整合最后在投入到應用中。而隨著科技的發展，在家庭中傳感器 應用變得越來越多，例如紅外感應，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據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。

市場需求決定行業的發展，智能家居的普及也帶動了相關產業的進步，變相促進了物聯網的發展。

1.2 Zigbee技術于智能家居中的優勢

物聯網應該具備三個特征其中之一就是全面感知，即利用RFID、傳感器等隨時隨地獲取物體的信息，在智能家居中運用了紅外，光感等大量傳感器來收集家庭環境的數據。而對于信息采集后的可靠傳遞問題，Zigbee技術很好地解決了這一問題。Zigbee可在短距離（10米—100米）范圍內進行低速率（250Kbps 標稱速率）的可靠傳輸。雖然傳輸速率不高但其自組網的特點使這項技術保證了數據采集的獨立性。非常適應智能家居中的自動控制，可以使用戶更好地完成自主的操作調控·。短距離的Zigbee無線網的搭建也十分穩定，如今市場充斥著各種有線以及無線，以及兩者之間相結合的的設備，而優先設備布線的煩瑣性，工作維護復雜等也成為這種布線方式尤為突出的缺點。而Zigbee，HomeRF等無線傳感技術的運用大大降低了布線成本，高穩定，低功耗，易于拓展的優點使家居可改造性變得更加方便。

1.3 結合實例探討家居中的Zigbee技術

在生活中，在使用使用空調，電視風扇等家用電器使使用一個紅外線遙控器控制電器的工作，而在閑暇之余，觀看家庭影院時打開音響，幕布，投影儀等設備時燈光隨著室內亮度逐漸變化。在這些日常生活的細節中，不僅能反映紅外，光感等等傳感器在家居中嵌入式的應用，其中例如幕布，音響等設備也隨著Zigbee無線通信的技術實現家居的智能化協調運作。美國將家居發展分為三個階段，分別是家居電子化，家居自動化，家居智能化。Zigbee技術就是以嵌入式系統為控制器，采用無線傳感技術及其他無線控制器所組成一個智能化家居環境為發展目標不斷進步發展的。

2 5G時代來臨之際的智能家居

2.1 5G技術淺析

人們對5G最好理解的概念就是網速會比4G更加快速。然而5G帶來的便捷卻遠遠不止這些。根據國際通信3GPP的定義，5G將帶來eMBB大帶寬，uRLLC低延時，mMTCg廣連接三大應用前景。廣闊的前景下預示著隨著5G的發展，通信技術也將有著巨大進步空間。5G系統采用了SBA架構，這相比于通信點到點的網元結構而言，具有革命性意義。SBA這種架構中網元與網元間帶的核心接口為SBI（servec based interface），采用HTTP/TCP協議;而SBA架構同樣有著三大優勢：一是微服務，二是輕量高效的調用接口，三是服務框架。架構的優勢，為5G的發展提供了堅實的保障。

2.2 5G網絡家居中的自組網

Zigbee可自組網，在無線自組網中，終端可以直接通訊，也可以通過基站路由遠程調用傳輸。而對于當代用戶，在家居中wifi有著廣泛引用，而家庭wifi和5G都用到了Massive? MIMO，即大規模MIMO技術，應為通信質量與天線息息相關，所以，未來5G時代未來保證通信質量必然加大天線數量。而天線本身的廉價也保證了消耗成本并不會成為其發展過程中的阻礙。將來5G時代來領也將帶動家居通信高速發展。高帶寬，高速率和Zigbee高穩定，低延時等優點結合在5G時代相互融合的展望也并不是遙遙無期。通信網與家庭自組網結合也可以使家居智能化進程得到發展進步。

2.3 Zigbee技術在5G時代的展望

Zigbee技術具有較高的穩定性，但國內技術對其開源程度不高，必然也存在著不少的缺點，例如目前國內Zigbee技術主要采用了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的優點，但也有著低傳輸速率的缺點。而隨著5G的迅速發展，網絡切片技術也有了巨大改善，這項技術可能給Zigbee技術帶來很大的改變，所謂網絡切片就是在網絡上添加幾個邏輯網絡的使用，各切片之間可以相互絕緣地獲得假想的網絡資源，4G時代手機是通信網的終端處理設備， 而5G技術完善之后，家居中和手機，溫度，傳感器連接的Massive loT，可能可以在一個網中制造好幾個邏輯網，通過網絡切片節約其成本，實行多個邏輯網的，如果可以的化Zigbee技術的低功耗，多節點的優點可以最大程度地發揮作用，其低傳輸速率的缺點可能也就可以得到巨大的優化，如果這種網絡切片結合Zigbee技術可以實施，家居中通訊必然大大提升，智能化進程也可以得到極大的提高。

3 結束語

美好的展望是對技術革新的巨大動力，在對技術不斷的追求探索下希望能夠將期望的技術加以完善與運用，在未來舒適的家居生活人們追逐高品質生活的一項追求，希望在不遠的5G時代，通過結合Zigbee技術，能夠使智能家居的愿望變成現實，使當代人們感受到科技帶來的巨大魅力。

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