高周波PCB技術 - スマートホームの4つの無線技術はなんですか。（上編）

現在、スマートホーム業界では、Bluetooth、WiFi、Z-Wave、ZigBeeの4つのワイヤレス技術があります。その中でWiFi技術とZigBeeの2つの技術は競争に値します。

一、ブルートゥース技術は当初エリクソンによって創製されました。1999年5月20日に、ソニー・エリクソン、IBM、インテル、ノキア、東芝などの業界トップがBluetoothに特別興味グループを設立し、Bluetooth技術基準を制定しました。Bluetoothは、コンピュータと周辺機器を接続するなど、異なるデバイス間でワイヤレス接続を行うための新しいワイヤレス転送プロトコルです。

Bluetoothは、ネットワークの概念に基づいてポイントツーポイントまたはポイントツーマルチポイントのワイヤレスリンクを提供します。いずれかの有効な通信範囲内のすべてのデバイスの地位は平等です。まず通信要求を提出した機器をマスタ（Master）、受動的に通信を行う機器をスレーブ（Slaver）と呼びます。時分割多元接続（TDMA）を使用すると、1つのプライマリ・デバイスは、7つのスレーブ・デバイスと同時に通信し、複数のスレーブ・デバイス（200を超えることが多い）と同期しているが通信していないことが多いです。1つのマスタ装置と1つ以上のスレーブ装置からなるネットワークをBluetoothのピコネットワークと呼びます。

2つ以上のピコネットワーク間にデバイス間の通信が存在すると、ブルートゥースの分散ネットワーク（Scatternet）が構成されます。TDMA原理とBluetoothデバイスの平等性に基づくいずれかのBluetoothデバイスは、ネットワークにおいてマスタデバイスとスレーブデバイスの両方を行うことができ、同時にマスタ、スレーブデバイスを兼ねることができます。したがって、一般的なセンターレスネットワークで、自然で柔軟なネットワーク方式を持つBluetoothネットワークはAdhocの特性を持ち、各デバイスはネットワークにアクセスしたり離れたりするのに便利で、追加のネットワーク構成を必要としません。ただ、適切なネットワーク機能を実現するためには、初期設定作業が必要です。

Bluetooth技術は現在先進的な無線ネットワーク技術で、多くのデバイスが相互運用を行う中で普及しているが、多くのデバイスにとってケーブルの代替案として利用することは、コストと消費電力の面で満足することは難しいです。

Bluetooth技術プロトコルは複雑で、消費電力が高く、コストが高く、伝送範囲が制限されているため、一般的に有効な範囲は10メートル前後で、耐干渉能力が強くなく、情報セキュリティが悪く、低コスト、低消費電力を要求する和ホームネットワークにあまり適さず、さらに発展し、大規模な応用を制約します。BluetoothやWIFIとは異なりますが、Z-WaveとZigbeeの技術の比較には明らかな優位性はありません。依然としてZigBeeはスマートホームでより広く応用されています。

二、ZigBeeとはなんですか。ZigBeeは新興の近距離（10ｍ―100ｍ、低速度（250 Kbps公称速度）、低消費電力の無線ネットワーク技術で、低複雑度、低消費電力、低速度、低コスト、自己組織ネットワーク、高信頼性、超視距離の特徴を持ち、主に自動制御と遠隔制御などの分野に応用し、各種設備を組み込むことができます。簡単に言えば、ZigBeeは安価で低消費電力、自己ネットワーク化された近距離無線通信技術です。一方、Z-Waveは無線周波数に基づく、低コスト、低消費電力、高信頼性、ネットワークに適した短距離無線通信技術です。動作周波数帯は908.42 MHz（米国）から868.42 MHz（欧州）で、FSK（BFSK／GFSK）変調方式を採用し、データ伝送速度は9.6 kbpsで、信号の有効カバー範囲は室内で30 m、屋外で100 mを超えることができ、狭帯域幅応用の場合に適しており、劣勢はZigBeeと同じです。

スマートホーム応用においても長所は大いに有望です。ZigBee技術のスマートホームへの応用には、以下のような利点があります。

1つは耐干渉力が強く、Zigbee送受信モジュールは2.4 G直列拡散、周波数変調技術を使用しており、一般的なFSK、ASK、周波数ホッピングの数伝送局よりも、より良い耐干渉能力を持っています。第二に、機密性が良く、ZigBeeはデータの完全性検査と認証機能を提供し、暗号アルゴリズムは汎用のAES-128ビットを採用し、128ビットに及ぶ暗号はZIGBEE信号伝送の機密性に保障を提供しました。第三に、伝送速度が速く、ZIGBEE伝送データの多くは短いフレーム伝送を採用し、伝送速度が速く、リアルタイム性が強いです。第四に、拡張性が高く、ZIGBEEはネットワークを組むのが容易で、自己回復能力が強く、スマートホームでの拡張を容易にし、新しい設備を追加します。

ZigBee技術はすでに地位を得ており、スマートホーム応用の優位性は普及が比較的高く、異なるメーカーが生産したZigBee製品も同じ基準に基づいて便利に相互接続を実現でき、製品の互換性が良いことにある。現在、ZigBeeアライアンスは、Ember、Freescale、Schneider、ファーウェイ、物聯センシング（中国区本部）など、300以上のメンバー企業によって構成されており、これらは共同でZigBee無線技術の発展を推進し、家電製品、エネルギー、住宅、商業、工業分野に応用される無線ネットワーク接続、センシング、制御基準になるようにしています。

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