软件也可以扮演解决干扰问题的角色,确保可靠的网络运行。ZigBee 应用软件供应商 Airbee Wireless 的官员指出,ZigBee 协议的实现能影响网络在一个混杂 RF 环境中的性能。例如,Airbee 的软件带有网络管理功能,可以测量信号的强度,并通过通道选择和消息路由,动态地对干扰源作出响应。固定路由器也可以使用信号强度作三角测量,并确定干扰来源和通知用户。
还有一些其它问题。电力线方案的支持者们指出,RF 设备的距离有限,它们对电池功率的要求是 RF 方案的重要缺陷。但由于 RF 家庭自动化网络采用自配置的网格架构,支持者声称距离不是问题。在适当的位置简单地增加有消息中继能力的节点,就可以保证全部连通(图 2)。
对 RF 家庭连网的支持者来说,更加关注电池寿命问题。一个基于 RF 的家庭网络可能要容纳数百个节点,其中很多是电池供电的。消费者不希望每过
几个月就更换几十只电池。
现在有多种延长电池寿命的方法。例如,Z-Wave 方法使节点在多数时间内保持不激活状态,以节省功耗。当某个事件需要响应(例如按键)时它们才苏醒,并定期查看是否有通向它们的网络流量,其它时间保持低功耗状态。ZigBee 节点也有类似的方法。基础的 IEEE 802.15.4 射频标准工作于低占空比,只以突发形式发射能量。两种情况下,中继节点都需要保持连续激活状态以维护链路,但这些节点一般不用电池供电。
延长电池寿命的其它新方法还有设计专用于实现家庭连网节点的微控制器和其它 IC,它们有动态的电源管理功能。德州仪器公司的极低功耗 MSP430 微控制器部门提供一些微控制器器件,在任何给定时间它们只使那些需要的功能块保持激活,从而使功耗减少到最低程度。例如,TI 将自己的 MSP430FG461x 系列微控制器分为多个功能块(图 3),它们无需核心处理器干预就能完成自己的任务。这种方式减少了功耗,使节点可以靠电池工作数年之久而无需更换。
这种技术进步将各种家庭连网方案带到了一个新水平,将使智能家庭的梦想最终成为现实。不过现在还有两个路障:其一是互操作性问题。很多公司的方案都基于采用专有技术,这限制了消费者能够选择的供应商数量。其二是缺乏有吸引力、能起动市场的应用。
为解决互操作性问题,家庭自动化技术供应商转向了标准化组织与贸易组织。Echelon 的 LonWorks 技术已获得数字家庭联盟的支持,它提供了广泛的供应商群体以及设备间的互操作性认证。Z-Wave 联盟则为 Zensys Z-Wave 技术提供了类似的功能。HomePlug 电力线联盟支持 Intellon 的 HomePlug 技术。其它行业组织包括 UPnP(通用即插即用)论坛和 ZigBee 联盟,两家均致力于确保互操作性,并不断优化自己的标准。
在更高级别上,国际化团体也正在尝试建立全球性的标准,将家庭连网的方方面面联系在一起。ISO/IEC JTC(国际标准化组织/国际电工委员会联合技术委员会)已组成了 JTC1/SC25/WG(工作组) 1,定义一套为家庭中所有电子与电气设备建立一个独立网络所需的标准。所提议标准的范围包括加热和空调设备,以及家电和连接到家庭计算机和互联网的家庭娱乐设备。这种定义工作正在进行之中,不过有些标准已经公开发表。
但是,开发人员应查看标准所要求以及贸易组织提供的认证等级,以确保自己有合适的设计目标。例如,ZigBee 现有多个符合性等级,并非所有等级都能保证在一个家庭网络应用中达到互操作性。ZigBee 协议依赖于 IEEE 802.15.4 射频标准,而应用软件位于协议栈之上(图 4)。ZigBee Platform Certification(平台认证)确保符合的设备能在一个网络中互操作,但对其应用程序则只字不提。一家制造商专用平台的认证能够确保设备不会干扰到其它 ZigBee 设备,但不保证应用程序级的互操作。一台设备要保证有消费者期望的那种互操作性,就必须通过针对某个给定应用程序的公共特性的认证。
然而,虽然这些标准尚不太明确并在相互竞争,这个领域已经准备为家庭自动化拥护者提供一些连做梦也没有想到过的事情。各种介质选择范围可保证灵活而低成本的安装选项。数据速率高得足以保证娱乐内容与数据的分发,以及通过网络的控制功能。RF 信号强度三角测量法可以使系统监控并适应用户的位置,如在人员进入室内时开灯,离开时关灯,并在人们穿越房间时实现各房间音乐的切换。开发人员正在为系统的远程运行建立与互联网的链接,以及为市场上现有很多家庭自动化方案下载媒体。