PLC-IoT將在智能家居領(lǐng)域取代ZigBee？
作者：Ada
物聯(lián)網(wǎng)智庫 原創(chuàng)
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在全屋智能場景中，需要有線通信技術(shù)與無線通信技術(shù)互補(bǔ)賦能，“兩條腿走路”才能平穩(wěn)。
2020年，全屋智能的概念再次被送上風(fēng)口，傳統(tǒng)家電企業(yè)和科技巨頭爭相入局。與此同時，海量智能終端落地的“最后一公里”問題日益顯現(xiàn)，底層通信作為“萬物互聯(lián)”的重要保障，始終是智能家居產(chǎn)業(yè)發(fā)展的重中之重。
目前，針對不同的智能家居場景以及不同的智能終端，主流通信技術(shù)主要有微功率無線技術(shù)（如ZigBee、Lora）以及蜂窩通信技術(shù)（如NB-IoT、GPRS）。原本大家各自美麗，然而在不久前舉辦的華為全屋智能及智慧芯片發(fā)布會上，余承東的一句“PLC-IoT性能超越ZigBee”被部分業(yè)內(nèi)人士理解為，“PLC-IoT將在智能家居領(lǐng)域取代ZigBee”，可謂一石激起千層浪。
然而，某位專業(yè)人士在接受物聯(lián)網(wǎng)智庫采訪時卻表示：“各種連接技術(shù)都有其存在的價值和意義，他們適用于不同的工作場景，評估各種連接技術(shù)的優(yōu)劣需要設(shè)定具體的工作場景才有意義，真實(shí)世界中需要多種連接技術(shù)互補(bǔ)。”
網(wǎng)隨電通 保障穩(wěn)定
此前，PLC技術(shù)已發(fā)展多年，但因電網(wǎng)環(huán)境復(fù)雜、噪聲干擾嚴(yán)重、時變性大等因素一直飽受爭議，導(dǎo)致其在物聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)域難有作為。對此，華為海思在研發(fā)之初就對電力線信道進(jìn)行了詳細(xì)的建模，分析得出噪聲在不同場景、不同時間的分布差別——大部分場景噪聲都集中在1MHz以下，甚至500KHz以下，有少數(shù)噪聲達(dá)到2.5MHz的頻點(diǎn)。
海思基于阻抗特性數(shù)據(jù)的分析得出，低頻通信阻抗小，同時線路驅(qū)動電路的功放效率也相對較低，對信號上線能量損失較大；基于對信道衰減特性的分析得出，信道衰減隨著傳輸距離的增大而增加，同時信號的衰減隨著頻率升高而增大。所以，在電力通信領(lǐng)域，采用幾百K的頻率在一些場景下通信性能較差，而實(shí)驗測試也表明，在某些場景下10MHz以上頻段衰減非常大，傳輸距離快速下降。故而，海思在頻段設(shè)計時主要選擇了在2~12MHz頻段內(nèi)進(jìn)行PLC通信，但同時也支持低頻帶通信與自定義頻帶。
如今，華為攜PLC-IoT技術(shù)入局智能家居產(chǎn)業(yè)，其優(yōu)勢何在？
首先，傳輸速率明顯提升。在實(shí)際應(yīng)用中，窄帶電力線載波傳輸速率為2Kbps~24Kbps，而寬帶電力線載波通信速率可達(dá)0.5Mbps以上。海思寬帶PLC-IoT芯片支持132通道OFDM子載波，在多通道子載波并發(fā)、高速率、高帶寬的加持下，數(shù)據(jù)傳輸效率大幅提升。
第二，抗干擾能力強(qiáng)。海思擁有的電力線噪聲庫覆蓋面廣，并針對不同類型的噪聲研發(fā)了應(yīng)對抑制算法。在實(shí)際應(yīng)用中，海思PLC-IoT芯片根據(jù)電網(wǎng)干擾信號采用對應(yīng)的噪聲抑制的算法來提高通信的穩(wěn)定性，根據(jù)實(shí)驗室點(diǎn)對點(diǎn)通信距離測試，基于海思PLC-IoT芯片的模塊其傳輸距離可以達(dá)到2400米。
第三，可實(shí)現(xiàn)自動組網(wǎng)。海思PLC-IoT芯片采用自動協(xié)調(diào)技術(shù)，以及實(shí)時動態(tài)帶寬協(xié)調(diào)機(jī)制，無需人工干預(yù)便可提供基于電力線的雙向、實(shí)時、高速通訊，保證網(wǎng)絡(luò)自動組網(wǎng)并獨(dú)立運(yùn)行。客戶真實(shí)場景實(shí)測網(wǎng)絡(luò)規(guī)模100節(jié)點(diǎn)，發(fā)送及接收55萬次的控制成功率達(dá)99.87%。
功過參半，電力線傳輸雖保障了信號穩(wěn)定性，卻也限制了其部署位置與安裝方式。如今，智能家居終端多以后來者逐步滲透到用戶家中，顯然ZigBee、NB-IoT、WiFi、藍(lán)牙等無線通信方式更具優(yōu)勢。此外，PLC-IoT的通信速率為百Kbps級別，無法滿足大帶寬高速率的通信場景。
如此看來，PLC-IoT尚且無法實(shí)現(xiàn)“一刀切”的壟斷。
“兩條腿走路”
橘生淮南則為橘，生于淮北則為枳。技術(shù)落地也應(yīng)選擇最符合其特性的應(yīng)用場景，才能真正賦能行業(yè)，而PLC-IoT之于全屋智能的重要性正是在于它完美適配了家居前裝環(huán)節(jié)的智能化部署條件。
在智能家居場景中，可以細(xì)分為前裝與后裝兩個環(huán)節(jié)。前裝設(shè)備是指需要和裝修施工配合安裝的電器設(shè)備，主要有照明、開關(guān)、插座、凈水處理、新風(fēng)、空調(diào)、背景音樂等需要入墻、入天花安裝的設(shè)備；后裝設(shè)備是指不需要裝修配合、后期可以隨時移動的設(shè)備，主要有智能電視、洗衣機(jī)、音箱、廚用家電、掃地機(jī)器人等。
前裝設(shè)備在智能家居硬件中占比較高，可達(dá)80%—90%，由于入墻/入天花安裝，所以這類設(shè)備對通信可靠性及后期維護(hù)成本要求很高。國內(nèi)住宅以套房為主，屋內(nèi)的剪力墻、承重墻等實(shí)體結(jié)構(gòu)會大幅衰減無線通信信號，此外，照明、新風(fēng)、空調(diào)等電器均需要220V供電，電纜也會在一定程度上影響無線網(wǎng)絡(luò)信號傳輸穩(wěn)定性。
而PLC-IoT技術(shù)的傳輸介質(zhì)正是電力線，相較無線通信技術(shù)以空口作為傳輸介質(zhì)，其抗干擾性與可靠性均有大幅提升，且無需單獨(dú)布線。后裝設(shè)備數(shù)量占比僅為10%，主要是用戶入住后自行采購的智能門鎖、攝像頭、音箱等，對聯(lián)網(wǎng)可靠性要求相對較低，需要考慮其在屋內(nèi)任意擺放、隨裝隨用的便利性，且非嵌入型安裝也無需過多考慮信號衰減問題，所以應(yīng)選擇ZigBee、NB-IoT、WiFi等無線通信技術(shù)。
其中，ZigBee基于2.4GHz頻段低功耗無線網(wǎng)絡(luò)協(xié)議，具備低功耗、網(wǎng)絡(luò)容量大、時延短等優(yōu)勢，但需要單獨(dú)配置網(wǎng)關(guān)，主要用于家居自動化領(lǐng)域，比如說照明系統(tǒng)、安防傳感器等；WiFi雖具有高傳輸率、適合大規(guī)模數(shù)據(jù)傳輸，但功耗較大且安全性未達(dá)到應(yīng)有強(qiáng)度，智能手機(jī)或者音箱通過Wi-Fi連接時不需要網(wǎng)關(guān)；NB-IoT是基于蜂窩的窄帶物聯(lián)網(wǎng)，只消耗大約180KHz的帶寬，可直接部署于GSM網(wǎng)絡(luò)、UMTS網(wǎng)絡(luò)或LTE網(wǎng)絡(luò)，以降低部署成本、實(shí)現(xiàn)平滑升級，在智能鎖、智能水電表、智能安防等設(shè)備中應(yīng)用廣泛。
一言概之，在全屋智能場景中，需要有線通信技術(shù)與無線通信技術(shù)互補(bǔ)賦能，“兩條腿走路”才能平穩(wěn)。PLC-IoT可以與電網(wǎng)完美融合，適用于入墻/入天花的固定式前裝場景，以WiFi、藍(lán)牙、Zigbee、NB-IoT為代表的短距離無線通信技術(shù)適用于擺放靈活的后裝場景，雙方協(xié)同合作，共同支撐其全屋智能的整體應(yīng)用。
生態(tài)聚合
此外，品牌捆綁與技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)不統(tǒng)一是限制全屋智能大規(guī)模落地的主要原因，華為作為基礎(chǔ)設(shè)施提供商，將聯(lián)合產(chǎn)業(yè)合作伙伴共同推進(jìn)PLC-IoT家庭總線標(biāo)準(zhǔn)化。據(jù)余承東透露，華為HiLink生態(tài)目前已經(jīng)覆蓋150+品類，4000+SKU，800+合作伙伴，2.2億+IoT設(shè)備。
目前，除全屋智能領(lǐng)域外，華為已經(jīng)將PLC-IoT技術(shù)在配電物聯(lián)網(wǎng)、智慧用能、智慧路口等場景下落地應(yīng)用。
配電物聯(lián)網(wǎng)： PLC-IoT模塊可集成于智能配變終端及低壓末端設(shè)備中，利用電力線實(shí)現(xiàn)智能配變終端與不同低壓設(shè)備之間的通信，支持即插即用、簡化設(shè)備接入，提升通信效率，且支持停電事件上報，可實(shí)現(xiàn)停電主動搶修。
智慧用能：依托末端設(shè)備中的PLC-IoT通信模塊、結(jié)合邊緣計算，實(shí)現(xiàn)控制、管理、計算和通信等功能，通過PLC通信實(shí)現(xiàn)網(wǎng)隨電通、海量設(shè)備即插即用，同時與后端平臺聯(lián)動實(shí)現(xiàn)全網(wǎng)告警狀態(tài)、站點(diǎn)狀態(tài)、設(shè)備狀態(tài)展示，遠(yuǎn)程可視化管理 , 實(shí)時監(jiān)控全網(wǎng)狀態(tài)。
智慧路口：PLC-IoT 通信模塊利用電力線實(shí)現(xiàn)交通路口顯示屏、信號燈、倒計時牌、行人過街按鈕等設(shè)備的全聯(lián)接，解決了交通設(shè)備網(wǎng)絡(luò)信號的傳輸問題。同時配套華為邊緣計算核心板實(shí)現(xiàn)交通路口數(shù)據(jù)本地預(yù)處理，各業(yè)務(wù)系統(tǒng)高效聯(lián)動，有效解決當(dāng)前路口信號、電警、誘導(dǎo)、交通信息采集等系統(tǒng)獨(dú)立建設(shè)、數(shù)據(jù)難共享、智能聯(lián)動缺失等問題。
寫在最后
PLC-IoT憑借與電網(wǎng)的完美融合，已在遠(yuǎn)程抄表、智慧路燈、消防安防、光伏、充電樁等領(lǐng)域展現(xiàn)了其廣域、高抗擾的應(yīng)用價值，華為此番入局全屋智能，也勢必顛覆行業(yè)通信架構(gòu)，開辟全新的賦能模式。
往期精選
