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【多彩的家庭自动化联网技术】家庭自动化使用的技术

【多彩的家庭自动化联网技术】家庭自动化使用的技术

一直挥之不去。然而，高昂的成本、可靠性问题、有限的功能，以及缺乏标准等都大大限制了这个市场的发展，使家庭自动化更多地存在于人们的想象中，而不是成为现实。现在，随着无线技术的发展、家庭联网标准的出现，以及娱乐市场和能源市场的拉动，人们正在重新努力去实现梦想。

家庭自动化技术的发展历程

家庭自动化的首个尝试只是提供对基本功能的简单遥控，如调光、风扇调速和控制电器的开关。苏格兰的PicoElectronics公司在1975年首次推出了X10电力线信号传输技术，它是这些早期尝试的代表。X10控制系统以1b/8.33ms的速率传送数据（限于16个指令），可以在一个网络中最多控制256台设备。不过，尽管有这些限制，X10产品却在市场上享受着虽然有限但却持续不断的成功，并且现在仍然可供消费者购买和安装。

为了给家庭应用提供更强大和综合的控制功能，EIA（电子工业协会），现在叫消费者电子协会CEA，在1984年开始开发一组标准，它是用于控制一系列设备的通用命令语言。这一工作亦定义了很多介质通信方法，包括双绞线、红外、RF和电力线信号传输。于是就出现了CEbus标准，并被业界于1994年采纳为EIA-600标准，它面向遥控、远程仪表、安保系统、能源管理，以及其它承载娱乐内容线路的娱乐系统等。

家庭联网领域涌现了其它技术，最成功的一个要算Echelon的LonWorks平台。LonWorks不仅面向家庭自动化，也可用于工业与汽车控制，并且在这两个领域取得了相当大的成功。

LonWorks平台结合其在电力线与双绞线上的物理层信号传输，已集中了多个工业标准和建筑标准，包括用于控制网络的ANSI/EIA709.1B、欧洲EN14908建筑自动化标准，甚至用于列车控制的IEEE1473-L。

尽管有这些成功，但LonWorks和任何其它家庭连网技术都没有赢得市场。家庭自动化的畏缩不前有多种原因。其中之一是没有一种技术能提供消费者对技术特性的全部要求。另外，缺乏一种能被立即广泛接纳的杀手级应用，这种应用必须具备不断降低成本、持续提升公众认知，以及鼓励竞争的创新等能力。

一种技术要在像家庭自动化这类消费市场上取得成功，必须拥有如下这些特性：用得起：该技术必须以足够低的价格，提供充分的好处，使消费者愿意为之投资。

易用：该技术的安装应足够简单，普通消费者开箱即可使用。

可靠：一旦安装完毕，该技术应如预期一样正常工作，不会中断，无需消费者照管。

灵活：消费者期望能根据自己的意愿决定该技术应用的地点及方式，没有大的限制。

长寿：消费者希望自己的投资能在数月或数年中产生效益。对于那些使用电池工作的设备，长寿电池是消费者满意度的基础。

互操作：消费者希望能从多个竞争性来源采购到技术部件，并能方便地共同运行。

能力：消费者期望新采用的技术能提供多种重要的利益和有用的特性，而该技术的能力与特性能随时间而稳定增长。

现在，所有现有的家庭自动化技术都有一项或多项不足，不过拥护者在不断致力于解决这些缺陷。有时这些不足完全来自于通信介质。家庭自动化系统采用以下三种介质中的一种或几种：电线与电缆、电力线和无线（通常是RF）。每种方案都有各自的优缺点。

用于家庭自动化的电线和电缆介质包括双绞线、同轴电缆和光纤。这些介质的优点是有大的数据容量，能为网络传输提供一种相对低噪声的通信信道。主要缺点是成本。据估计，在建筑物中安装电缆的费用从家庭住户的每英尺65美元，到工业建筑中的每英尺300美元。在新建筑中安装电缆的费用要低一些，但对多数消费者来说仍过高。

电线和电缆介质的第二个缺点是缺乏灵活性。消费者不能根据自己的意愿，自由地重新安排控制设备或终端设备。已安装的布线限制了布局，而重新布放电缆的费用过于高昂。

电力线信号传输

为解决电缆布线的缺陷，家庭自动化技术尝试采用每户家中都有的一种接线：电力线。电力线用作连网介质有两点优势。首先，它们已布好，并且几乎遍及终端设备所在的各个地方。其次，终端设备无需外接电源，如电池。这两点都有助于满足消费技术低成本和易于使用的要求。但电力线连网也有自己的挑战。

这种介质噪声高，当电灯和电机开关切换、负载变化时会有电压尖峰，并且电力输送网上的干扰也会传入家中。由于这种噪声，电力线连网技术一方面限制了信号传输带宽，同时也要采取复杂而昂贵的降噪和纠错策略。

X10标准是第一种方案的实例，即带宽的限制。为避免噪声，X10信号传输要在交流电源的过零区间传送。它以120kHz突发传送120个周期，并在下个过零区间作重复，以抑制噪声，有信号代表1，无信号代表0。于是得到60bps的原始数据速率，另有同步、成帧和寻址位的附加开销，使可用数据速率降低了60%。这么低的数据