隨著智能家居囊括的設(shè)備越來(lái)越多，單品智能已經(jīng)逐漸成為消費(fèi)者眼中的“偽智能”。當(dāng)前，智能家居已經(jīng)進(jìn)入3.0時(shí)代——全屋智能。作為一種系統(tǒng)式、主動(dòng)式的智能系統(tǒng)，全屋智能服務(wù)形態(tài)聚焦用戶，能夠大幅提升人們對(duì)智能家居的認(rèn)同感，打造更加舒適的居住和辦公環(huán)境，但也需要更好的連接技術(shù)。

全屋智能的核心要義是“萬(wàn)物智能”，是在萬(wàn)物互聯(lián)的基礎(chǔ)上進(jìn)一步發(fā)展而來(lái)。隨著互聯(lián)設(shè)備數(shù)量的增加，單純基于有線技術(shù)的全屋智能已經(jīng)越來(lái)越難以適應(yīng)市場(chǎng)需求，尤其是在民居場(chǎng)景下，需求的多樣性和定制化更明顯，無(wú)線連接逐漸成為主流的部署方案。

無(wú)線讓全屋智能更靈活、更包容

在行業(yè)發(fā)展初期，全屋智能方案主要聚焦在酒店和辦公樓等前裝市場(chǎng)，由于是提前部署，建筑物內(nèi)各空間里的設(shè)備情況較為固定，同時(shí)對(duì)系統(tǒng)穩(wěn)定性有很高的要求，因此方案商一般都采取有線連接的方式部署全屋智能。

常見(jiàn)的有線通訊系統(tǒng)有KNX、485、Modbus、CAN、IP等，控制方式一般會(huì)分為分布式和集中式兩種，并在系統(tǒng)末端支持各種拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，比如燈光的一燈多控。然而，有線方式的全屋智能一旦部署完成，再更改的成本高昂，基本相當(dāng)于重新裝修。并且，隨著智能家居設(shè)備品類(lèi)逐漸豐富，有線部署的全屋智能逐漸顯現(xiàn)出走線復(fù)雜、布線成本高的缺點(diǎn)。

為了提升全屋智能方案的靈活性，更好地應(yīng)對(duì)后裝需求，無(wú)線方案在全屋智能中的重要性由此飆升。下圖是方案商狄耐克現(xiàn)階段的全屋智能部署方案，可以看到，已經(jīng)開(kāi)始采取有線和無(wú)線搭配的方案。

圖1：全屋智能CAN總線部署方案

（圖源：狄耐克）

通過(guò)上圖還能夠看到，網(wǎng)關(guān)通過(guò)ZigBee與各個(gè)智能組件通訊，服務(wù)器和消費(fèi)電子設(shè)備則是通過(guò)Wi-Fi通信，均不需要物理的連接線。總體而言，無(wú)線連接的優(yōu)勢(shì)是低成本、靈活性高、可擴(kuò)展性強(qiáng)以及支持后裝，讓全屋智能能夠根據(jù)時(shí)代發(fā)展和用戶需求變化進(jìn)行調(diào)整。

當(dāng)前，在室內(nèi)場(chǎng)景里，雖然有Matter協(xié)議在應(yīng)用層嘗試統(tǒng)一全屋智能的無(wú)線連接，不過(guò)在具體的網(wǎng)絡(luò)層，依然是藍(lán)牙、ZigBee、Wi-Fi、Z-Wave等各有各的地盤(pán)。主要原因在于這些通信技術(shù)各有各的優(yōu)點(diǎn)，比如Wi-Fi的優(yōu)勢(shì)在于高帶寬和更好的穿墻性，藍(lán)牙的優(yōu)勢(shì)在于低功耗和遠(yuǎn)距離，ZigBee和Z-Wave則在自組網(wǎng)方面優(yōu)勢(shì)突出。這也是為什么在Matter協(xié)議出現(xiàn)之前，智能家居領(lǐng)域會(huì)顯得很割裂。

圖2：Matter從應(yīng)用層統(tǒng)一無(wú)線連接

（圖源：CSA官網(wǎng)）

在Matter協(xié)議的統(tǒng)領(lǐng)下，大家在打造全屋智能方案時(shí)，可以綜合考慮技術(shù)、成本、美觀等多方面的因素，在適合的地方部署藍(lán)牙、Wi-Fi、ZigBee、Z-Wave等無(wú)線通信技術(shù)。目前，藍(lán)牙在智能門(mén)鎖、智能音箱等領(lǐng)域被廣泛應(yīng)用；Wi-Fi可用于智能大家電、智能手機(jī)和安防攝像頭等數(shù)據(jù)傳輸量比較大的領(lǐng)域；ZigBee部署在控制開(kāi)關(guān)、智能網(wǎng)絡(luò)和傳感節(jié)點(diǎn)等環(huán)節(jié)。

然而，這么多通信協(xié)議，選取適合的天線都是一項(xiàng)“大工程”，一旦選到不合適的天線，無(wú)線系統(tǒng)性能將大打折扣。為了提升方案開(kāi)發(fā)效率，幫助大家解決天線選取的“大麻煩”，在此我們推薦來(lái)自制造商TE的標(biāo)準(zhǔn)嵌入式天線解決方案。通過(guò)該頁(yè)面，大家可以了解到具體料號(hào)（如2118309-1）的詳細(xì)信息，進(jìn)而找到合適的產(chǎn)品。

圖3：TE標(biāo)準(zhǔn)嵌入式天線解決方案之2118309-1

（圖源：TE）

TE標(biāo)準(zhǔn)嵌入式天線解決方案包括單、雙、四、五頻段天線，適用于800MHz、2.4GHz和5GHz頻帶等多種頻率范圍，包括專(zhuān)門(mén)針對(duì)802.11 a/b/g/n、藍(lán)牙、ZigBee、Wi-Fi、WiMAX、GPS、UMTS、WCDMA以及UWB設(shè)計(jì)的產(chǎn)品。因此，TE這套方案可以幫助大家從容應(yīng)對(duì)全屋智能的無(wú)線挑戰(zhàn)，并支持表面貼裝、通孔、面板以及粘合/粘貼等多種安裝方式。

外部和廣域連接也很重要

當(dāng)然，用戶對(duì)全屋智能系統(tǒng)的控制并不局限于房屋、房間或者辦公室場(chǎng)景下，且水表、電表等設(shè)備也需要遠(yuǎn)程和國(guó)網(wǎng)系統(tǒng)通訊，因此蜂窩低功耗廣域網(wǎng)技術(shù)在全屋智能中也扮演重要角色。蜂窩低功耗廣域網(wǎng)技術(shù)主要是NB-IoT、LTE-M，兩者的應(yīng)用場(chǎng)景不同。其中，NB-IoT通過(guò)星型拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)可用于連接水表、電表、停車(chē)位和智能傳感器等方面；LTE-M則可以用于防盜門(mén)、窗簾控制、寵物跟蹤器、監(jiān)控器等方面。

當(dāng)然，NB-IoT、LTE-M在全屋智能領(lǐng)域廣受歡迎，有一個(gè)重要的原因是兩種技術(shù)都能夠和5G長(zhǎng)期共存，成為5G物聯(lián)網(wǎng)戰(zhàn)略中的一部分。在全屋智能應(yīng)用里，5G在智能空調(diào)、智能燈控和智能影音等方面能夠帶來(lái)低延時(shí)、高速率的網(wǎng)絡(luò)傳輸。

又是5G，又是蜂窩低功耗廣域網(wǎng)技術(shù)，上面提到的問(wèn)題又出現(xiàn)了——怎么找到適合的天線呢？在此，我們?yōu)榇蠹彝扑]來(lái)自制造商TE的5G、NB-IoT和LTE-M天線，大家可以在貿(mào)澤電子搜索料號(hào)2361492-2，然后在該器件的器件詳情頁(yè)就能看到完整的方案介紹。

圖4：TE 5G、NB-IoT和LTE-M天線

（圖源：貿(mào)澤電子）

TE 5G、NB-IoT和LTE-M天線涵蓋600MHz至6GHz頻段，具有強(qiáng)大的射頻性能，滿足蜂窩物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備的寬頻段和各種帶寬需求，有助于實(shí)現(xiàn)5G和LPWAN通信的更低延遲和更高峰值數(shù)據(jù)速率連接。

這套天線從多個(gè)方面提升了方案設(shè)計(jì)的靈活性。首先是產(chǎn)品種類(lèi)足夠豐富，且無(wú)需調(diào)諧，隨時(shí)可用；其次是能夠適應(yīng)板上安裝、嵌入式天線、端子和外部安裝等各種安裝方式；此外，提供各種電纜長(zhǎng)度和連接器可選。

除了全屋智能等智能樓宇方面的應(yīng)用，TE 5G、NB-IoT和LTE-M天線的典型應(yīng)用還包括小型蜂窩基站、WLAN、物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備、跟蹤設(shè)備和智慧城市設(shè)備等。

設(shè)備通信穩(wěn)定性很重要

在全屋智能理念下，一個(gè)空間內(nèi)涵蓋的智能家居設(shè)備越來(lái)越多，設(shè)備數(shù)量增多難免會(huì)出現(xiàn)信號(hào)干擾的問(wèn)題。并且，除了Wi-Fi和藍(lán)牙信號(hào)等工作在2.4GHz頻段，實(shí)際上微波爐等家電設(shè)備使用時(shí)也有可能產(chǎn)生2.4GHz頻段附近的信號(hào)。

在這種情況下，帶通濾波器的作用便凸顯出來(lái)。帶通濾波器是一個(gè)允許特定頻段的波通過(guò)同時(shí)屏蔽其他頻段的設(shè)備。一個(gè)理想的帶通濾波器能夠構(gòu)建一個(gè)完全平坦的通帶，在通帶內(nèi)沒(méi)有放大或者衰減，并且在通帶之外所有頻率都被完全衰減掉。因此，要保障2.4GHz頻段的無(wú)線信號(hào)質(zhì)量，就要選對(duì)濾波器。

在此，我們?yōu)榇蠹彝扑]來(lái)自制造商Murata的一款產(chǎn)品，貿(mào)澤電子官網(wǎng)上該產(chǎn)品的料號(hào)為L(zhǎng)FB182G45BG2D280。

圖5：LFB182G45BG2D280特征參數(shù)

（圖源：Murata）

LFB182G帶通濾波器是一款平衡輸出匹配濾波器，采用ZigBee和藍(lán)牙低能耗技術(shù)，旨在用于廣泛的2.4GHz無(wú)線應(yīng)用。需要特別指出的是，新型LFB182G帶通濾波器專(zhuān)為與TI的無(wú)線連接SoC、ZigBee和藍(lán)牙技術(shù)網(wǎng)絡(luò)的CC253x和CC254x以及CC85xx配套使用而設(shè)計(jì)。

正如上面的特征參數(shù)表所展現(xiàn)的，LFB182G帶通濾波器的一個(gè)顯著優(yōu)勢(shì)是小體積，測(cè)量體積僅1.6X0.8mm，在單個(gè)封裝中包含有匹配網(wǎng)絡(luò)、平衡-不平衡變壓器和濾波器的所有必需射頻電路。如此小的體積，使得LFB182G帶通濾波器在空間和BOM數(shù)量上有巨大的優(yōu)勢(shì)，為WLAN、藍(lán)牙、ZigBee、WiMAX應(yīng)用帶來(lái)出色的信號(hào)保證。

全屋無(wú)線未來(lái)可期

作為智能家居里面一個(gè)新興的領(lǐng)域，全屋智能的發(fā)展依然順承智能家居產(chǎn)業(yè)的大趨勢(shì)——從有線通信向無(wú)線通信過(guò)渡。現(xiàn)階段，無(wú)線+物理總線這樣的綜合布線方式已經(jīng)成為主流。在打造具體方案時(shí)，出色的天線和各種信號(hào)處理器件能夠保障在全屋智能概念下，各設(shè)備之間穩(wěn)定的智能互聯(lián)。根據(jù)IDC機(jī)構(gòu)初步測(cè)算，2022年中國(guó)全屋智能市場(chǎng)銷(xiāo)售額同比大幅增長(zhǎng)54.9%，未來(lái)5年智能家居出貨量將保持15%-25%的高速增長(zhǎng)，全屋智能也將成為萬(wàn)億級(jí)的市場(chǎng)。在這個(gè)快速增長(zhǎng)的市場(chǎng)里，全屋無(wú)線未來(lái)可期。

不過(guò)，隨著無(wú)線方案在全屋智能里的滲透率越來(lái)越高，我們也需要意識(shí)到多協(xié)議、多節(jié)點(diǎn)的無(wú)線通信必然伴隨著巨大的數(shù)據(jù)安全挑戰(zhàn)。尤其是在網(wǎng)關(guān)和橋接設(shè)備上，一旦被攻破，所連接的多款設(shè)備都將被監(jiān)聽(tīng)。因此，硬件可信根、硬件虛擬化和安全開(kāi)機(jī)等功能將逐漸成為設(shè)備標(biāo)配。

在打造高穩(wěn)定性、高可靠性、高性能的全屋智能方案時(shí)，貿(mào)澤電子銷(xiāo)售的電子元器件，將會(huì)為大家提供源源不斷的支持。

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