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面向HAECS应用的无线通信标准DECT

时间:12-04 来源:互联网 点击:
作者:Dialog半导体有限公司Steven Leussink与René Kohlmann

家庭网络市场正在发生巨大变化——从恒温器、电灯开关到门锁和烟雾探测器,一系列种类繁多的家用系统都将实现联网。这种转变源于人们希望改善环境和降低能耗的共同愿望,并有望为各类科技公司带来巨大商机。

据预测,仅在美国,家庭能源管理设备未来五年的出货量就将超过1.4亿件(GBI)。其它市场也与此类似,例如,此类设备在英国的市场总量预计将超过24亿英镑(IMS)。

尽管如此,此类设备必须支持现有家庭网络,不同厂商的设备之间的互操作性是确保厂商业务成功获得成功的关键所在。

全球有超过6亿户家庭安装了家庭网络(IMS预测),用于连接计算机、媒体播放器、智能电视机连接打印机、网络连接存储(NAS)系统、互联网网关以及鼠标、耳麦、键盘等日益增多的配件。

与标准化的WiFi、以太网、USB等家庭计算网络一样,这些新的HAECS(家庭自动化、能源管理、护理与安全)网络也必须实现标准化,以便采用一种具备互操作性、可覆盖整个家庭、并能延长电池续航时间的技术;不仅如此,这个标准还必须具备可靠、安全、可扩展、容易设置的特点。

这个标准就是DECT。

作为事实标准的DECT

采用一个标准对于大规模推广是必不可少的。它能够确保互操作性,并提升客户的信心,从而增加每个网络中的节点数量,为最终用户和服务提供商创造价值。

当今的很多解决方案不是基于某个标准,而是基于一些特殊利益集团。

与此相反,常常被忽视的DECT标准已在全球5.8亿户家庭中落户,每年在约1.2亿个出售给家庭用户的新系统所采用。

一项历史悠久、不断演进的技术

问世于1987年的DECT(Digital Enhanced Cordless Telecommunications,数字增强型无线通信)是一个开放的ETSI标准,目的是在住宅、商业和公共环境中实现灵活的数字无线通信。它采用了多项能够高效利用无线频谱的先进技术,因此,能够实现较高的语音质量、高达1 Mbps的原始数据速率和安全通信,而且干扰风险也非常低。

随着时间的推移,DECT也在不断演进,通过加入CAT-iq(Cordless Advanced Technology – internet and quality,无线先进技术-互联网与质量)特性的DECT能提供宽带语音质量,并能集成无线通信和互联网服务,从而让DECT电话能够用于VoIP以及音频流等其它互联网应用,并确保不同厂商的网关及话机设备之间的互操作性。

在主流电信运营商的支持下,DECT技术及其CAT-iq特性已经被集成到众多家庭网关和综合接入设备中,不再需要单独的调制解调器、路由器和电话基站,并实现了三网合一服务。据IMS Research预测,到 2015年,DECT/CAT-iq IAD(包括有线、xDSL和光纤)的全球普及率将达到35%,总量高达2500万件设备。

DECT被HAECS应用忽视的原因之一是:人们直到现在还认为其功耗对于“fix-and-forget”型节点而言太高。但是,最新的DECT产品包含一个超低能耗模式,它是由ETSI批准的一种新模式,被称为DECT ULE。

它可以让感应器/执行器节点使用一节标准的AAA电池自主运行5至10年。DECT ULE全面兼容前几代DECT 和CAT-iq产品,提供相同的语音质量、可靠性、安全通信和即插即用特性,并支持广泛的现有DECT系统。

凭借CAT-iq和DECT ULE技术,DECT可完美匹配HAECS应用。考虑到其较高的消费者接受程度、巨大的保有量以及互联网连接性,DECT ULE的优势明显多于目前的其它网络技术(见附录)。

传输距离

任何家庭网络技术必须能够在一个典型房屋中可靠地传输数据。在探讨某种RF技术的传输距离时,我们通常从链路预算(发射器和接收器之间可以弥补的路径损耗)的角度考虑这个问题。为了覆盖从地窖到屋顶的大部分房屋,我们需要约115 dB的最小链路预算。

各种HAECS技术的链路预算取决于数据速率、传输频率、发射功率等用例选择。表1列出了不同技术的用例选择和最佳链路预算。

表:DECT拥有一个足够覆盖正常房屋的链路预算,并能以较高的速率传输数据。


凭借123 dB的链路预算,DECT明显能够满足消费者对于家庭网络的要求,让他们能够在家中自由行动,并将节点安装在任何地方,甚至安装在地窖、墙壁插座等不理想的地方。其它一些技术不具备所需的链路预算,需要将RF路径分为多个较小的路径段,例如,在网状网中。因此,这要求将路由器安装在屋内的特定位置,而且需要使用市电。对于消费者而言,这些因素提高了安装的复杂性。

功耗与延时

Zigbee/802.15.4等技术经常宣称其功耗低于任何其它网络技术。但是,根据物理学原理,在传输距离和接收机率相同的情况下,发送相同数量的数据将消耗相同的能量。因此,当您考虑链路预算和将要交换的信息量时,所有建议的HAECS系统的实际功耗其实都很接近。


图2:电池续航时间取决于睡眠/唤醒率,多类应用使用一节AAA电池可运行10年。

因此,节点运行时间(或电池续航时间)的最大区别源于睡眠/唤醒率,而后者与具体的用例延时要求有关。感应器的自运行时间大多取决于在它们处于非活动状态时所发生的事件的数量。对于执行器而言,自运行时间通常由所需延时决定,而典型的执行器要求延时低于1秒。

采用DECT ULE时,如果每小时发生10个事件,一个典型的感应器应用使用一节AAA电池可以运行超过10 年(黄色曲线)。对于延时低于2秒的执行器而言,自运行时间仍能达到2年(红色曲线)。

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