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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
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