智能家居的概念至今已十余年,但目前在全球依舊無法普及的原因主要在于:解決方案價格昂貴、缺乏相關(guān)產(chǎn)品設(shè)備、基礎(chǔ)設(shè)施布建困難,與無明確共通標(biāo)準(zhǔn)遵循,以上幾點原因,大約可涵蓋智能家居至今無法成功的八成因素。傳統(tǒng)的智能家居大約可分為幾個應(yīng)用領(lǐng)域:個人電腦、家庭影音娛樂、自動化控制、家庭安全、語音應(yīng)用、網(wǎng)路通訊等。想像在一個未來的世界,你是一個獨居在外的單身貴族,在公司下班之前你撥了通電話,連線至家中的家庭網(wǎng)路伺服器,透過家庭網(wǎng)路伺服器下命令給連結(jié)在家庭網(wǎng)路中的各式設(shè)備,利用語音訊息傳達(dá)各種命令指揮每一種設(shè)備。于是,在你回到家后,家里的電燈已經(jīng)點亮,冷氣、微波爐、烤箱等家用電器也已經(jīng)依照指令正確運作,這就是數(shù)位網(wǎng)路家庭運作模式的寫照。
智慧化居住空間的領(lǐng)域
未來智慧化居住空間的發(fā)展策略方向,最終目的是讓在此環(huán)境居住的人們,享有安全、健康、便利及舒適的生活品質(zhì),并配合資訊電子與通訊產(chǎn)業(yè)技術(shù)與平臺開發(fā)使得普及運算概念于智慧化居住空間或環(huán)境中實現(xiàn)??萍忌罨母拍睿浞懂牥ㄖ腔奂彝?、智慧建筑、智慧社區(qū)與智慧都市。在應(yīng)用上短期將以安全監(jiān)控、能源管理、健康照護為優(yōu)先。簡單來說,智慧化居住空間可簡單分為三個領(lǐng)域:家庭與社區(qū)空間、辦公室與大樓空間及公眾環(huán)境空間。家庭與社區(qū)空間包含一般住宅,公寓、集合式大樓、獨棟住宅等;辦公室與大樓空間包含辦公室、辦公大樓等;公眾環(huán)境空間包含博物館、展覽館、購物中心、醫(yī)院、政府機關(guān)等。建筑物導(dǎo)入電子、電機、資訊、通訊及自動化等相關(guān)產(chǎn)業(yè)技術(shù),建構(gòu)主動感知及滿足使用者需求之生活空間,以創(chuàng)造安全、健康、便利、舒適、節(jié)能與永續(xù)的生活環(huán)境,這就是目前一般普遍對于智慧化居住空間的解釋。
無線感測技術(shù)(WSN)的優(yōu)勢
目前有部分智能家居應(yīng)用技術(shù)除了使用WLAN或是PLC來當(dāng)作資料與控制訊號傳輸?shù)臉蛄骸R话鉝LAN的使用問題包括涵蓋范圍限制、電磁波都是眾人關(guān)心的議題;而PLC最大的問題在于臺灣地區(qū)老舊建筑過多,電力線的品質(zhì)不易掌握,因此在傳輸品質(zhì)與傳輸率無法獲得保證,因此目前在臺灣地區(qū)使用PLC控制方式的家庭應(yīng)用并不算成功﹔加上消費者一向有裝潢的習(xí)慣,因此除非在裝潢之初就將未來會安裝的設(shè)備全部考量,一旦裝潢完成后要再加裝任何設(shè)備幾乎是不可能的。因為不管電源線或訊號線皆會影響原有裝潢的美觀,所以唯一的解決之道只有使用短距離無線傳輸網(wǎng)路技術(shù)或無線感測網(wǎng)路才能獲得解決。而ZigBee為目前市場上最受到重視的通訊技術(shù)之一,至于其它較熱門之短距離無線通訊技術(shù)之比較,其中性質(zhì)最相近、且較常被并列而提的為ZigBee、主動式RFID技術(shù)與藍(lán)牙(Bluetooth)三種技術(shù),這三種技術(shù)皆適合拿來進行無線感測網(wǎng)路的開發(fā)與應(yīng)用。
ZigBee技術(shù)介紹
ZigBee一般翻譯為群蜂技術(shù),ZigBee一詞源自于蜜蜂(Bee),系因蜜蜂看似隨意在跳著字形舞,但實際上卻是將有花和蜂蜜所在地的訊息正確的傳達(dá)給其他蜜蜂。而ZigBee也具備相似的通訊能力,可以將訊息透過ZigBee網(wǎng)路傳遞給其他ZigBee裝置。ZigBee包含了兩種不同單位所制定的通訊規(guī)格,一個是由ZigBee Alliance所主導(dǎo)的標(biāo)準(zhǔn),定義了網(wǎng)路層、安全層、應(yīng)用層以及各種應(yīng)用產(chǎn)品的Profile;另外一個則是由IEEE所制定的IEEE 802.15.4標(biāo)準(zhǔn),定義了實體層以及媒體存取層。
ZigBee的應(yīng)用市場依據(jù)ZigBee Alliance所公布的應(yīng)用市場范圍界定,以目前的市場趨勢來看,ZigBee在工業(yè)控制、建筑自動化兩方面大有斬獲,不論臺灣、大陸甚至于國外皆有部分案例發(fā)生;目前亦開始有廠商使用ZigBee來當(dāng)作遠(yuǎn)距醫(yī)療居家端的傳輸媒介,甚至于消費性電子亦開始有使用ZigBee來制作通用遙控器的趨勢,以目前的發(fā)展?fàn)顩r來說,ZigBee已經(jīng)漸漸上了軌道并趨勢穩(wěn)定。
以安全的課題來看,ZigBee在標(biāo)準(zhǔn)中定義了以128bits AES作為其加∕解密的演算法,以基本安全考量而言,ZigBee已經(jīng)提供了最安全的傳輸環(huán)境。針對無線傳輸方面的優(yōu)勢,ZigBee可以取代目前傳統(tǒng)的控制傳輸方式,如傳統(tǒng)保全感測器大多以有線方式建置,感測器本身必須連接電源線與訊號線,而ZigBee本身具備無線傳輸、低成本、低耗電特性,因此可以完全取代電源線與訊號線,這也是廠商愿意投入ZigBee應(yīng)用市場的原因之一。
基于IEEE 802.15.4的規(guī)格,ZigBee Alliance定義網(wǎng)路層(NWK)、應(yīng)用層(APS)與安全層(Security)規(guī)格。NWK最重要的工作,在于負(fù)責(zé)網(wǎng)路機制的建立與管理,并具有自我組態(tài)路由路徑(Self Configure),以及自我修復(fù)路由路徑(Self Healing)的功能。在NWK中,ZigBee定義了三種角色,第一個是網(wǎng)路協(xié)調(diào)者(WPAN Coordinator),負(fù)責(zé)網(wǎng)路的建立(WPAN bbbbation),以及網(wǎng)路位置(Network Address)的分配;第二個是路由器(Router),主要負(fù)責(zé)找尋、建立以及修復(fù)資料封包路由路徑(Routing Path),并負(fù)責(zé)轉(zhuǎn)送資料封包,同時也具有網(wǎng)路位置的分配的能力;最后一個是末端裝置(End Device),只能選擇加入別人已經(jīng)形成的網(wǎng)路(WPAN),可以收送資料,但不能幫忙轉(zhuǎn)送封包(Routing)。










