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基于WIFI的物联网在智慧家居中有哪些优势?

更新时间:2018-12-04
摘要:

目前为止,物联网在世界各个行业中得到广泛的应用,众所周知,物联网包括感知层、传输层和应用层,传输层就像是连接身体和大脑的神经网络,无线通讯技术占据了物联网传输层通讯技术中的绝大多数市场份额,因此可以说,无线通讯技术是物联网的三大支柱之一。通讯技术包括近场、个人网络、局域网、城域网和广域网,每个大类里又包含各自特有通讯技术,其中以wifi、蓝牙和4G网络因为手机的普及而被大家所熟知,那么在搭建物联网时,使用哪种技术?这需要从应用、范围、数据吞吐量和电池寿命角度来考虑,有时候需要组合使用。本文重点讲的是WIFI。

 

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下面的图表显示,WIFI已经是一种无处不在的连接解决方案,预计到2021年WiFi出货量将达到接近40亿台。此次市场出货量预计将达到500台左右。到2021年为百万(参见下面需要低功耗WiFi的市场出货量)。

 

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需要低数据速率,低功耗WiFi的主要部分是智能家居、可穿戴设备和医疗保健以及商业和工业领域。预计智能家居市场将占据最大份额。

智能家居和物联网

WIFI在智能家居应用中比其他技术更受欢迎有几个原因。它易于设置、支持本地IP网络、强大的网络管理工具以及人们对它的普遍熟悉。与主要的技术竞争对手相比,WIFI也提供了更大的覆盖范围。

然而,WIFI是一种比其他竞品更耗电的技术,因此为了确保其在物联网中的实用性,必须采取措施确保其设计尽可能地节能,稳恒wifi模块C-322的在网待机低至3.5mA,深度休眠最低25uA。

但物联网应用对WIFI的要求是什么?任何旨在满足物联网应用低功耗要求的IP,一般都需要具备以下特征:

l 专为物联网设计

l 低功耗指标

l 低模面积及物料清单(BOM)

l 低成本的解决方案

l 易于集成到soc中

l 灵活的分区和接口

l 强劲的性能

l 达到或超过IEEE标准要求

l 会给出解决方案

l 通过WIFI认证的互操作性和资格要求

l 智能家居承诺 - 功耗是关键驱动因素

 

智能家居中的设备(受控设备)分为三类(从功耗的角度来看)。

设备类型

功耗灵敏度

墙上电源供电

低功耗灵敏度

充电

中等功率灵敏度

电池供电

高功率灵敏度

 

由于电池供电设备具有高功率灵敏度,因此可以认为WIFI不适合他们。因此,要了解WIFI功耗,通过分析控制器和受控设备之间的不同消息交换,深入了解不同的功耗方案是有用的。

下面的流程图采用三种不同的使用场景; 恒温器,烟雾报警器和智能门锁。

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在所有三种情况下,受控设备都需要交换:

初始化/认证消息 - 上电时的一次性消息交换。

保持活动消息(k) - 大约每30秒发送一次消息以维持关联。

如果配置为省电,则在关联时,受控设备将大部分时间用于“连接待机”状态

 

设备会定期唤醒(称为DTIM以接收[a]信标(b)

设备将简单地接收[a]信标并返回睡眠状态。

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处于活动状态的消息可以是以下类型中的一种:

定期数据传输 - 每60分钟发送记录温度的恒温器。

事件触发数据传输 - 烟雾警报器检测烟雾或火灾并发送警报。

智能门锁 - 智能手机(控制器)通过应用程序发送命令以锁定/解锁门。

为了实现最低功耗并因此延长电池寿命,不仅需要优化发送和接收功耗,还需要优化连接的待机功率(包括启动和睡眠状态下消耗的功率)。

通常,现有的WIFI内核设计用于快速发送和接收大量数据,并且未经优化以实现最低功率以延长物联网应用所需的电池供电设备的寿命。相比之下,Imagination的Whisper无线通信内核从头开始设计,以满足物联网的要求。