智能家居正在不斷拓展，而下一波增長可望出現(xiàn)在戶外領(lǐng)域。在家戶之外的物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備不僅僅是放置得更遠的室內(nèi)設(shè)備而已，它們還需要在惡劣得多的環(huán)境中運行。地面和水體造成的信號衰減、天氣變化、植被茂密程度、金屬圍欄、大門以及停放的車輛，這些都使戶外的RF連接設(shè)計成為一項嚴峻的挑戰(zhàn)。這篇博客探討了Z-Wave Long Range (LR)如何在惡劣環(huán)境中實現(xiàn)可靠連接，以及您如何為其進行構(gòu)建。

戶外的物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用簡介

隨著人們對聯(lián)網(wǎng)家居的期待從室內(nèi)延伸到戶外，智能設(shè)備制造商在住宅邊緣區(qū)域面臨著日益嚴峻的挑戰(zhàn)，同時也迎來了新的機遇。

如今，客戶不僅希望恒溫器和門鎖能實現(xiàn)安全可靠的自動化控制，還希望車道、后院、大門、花園、棚屋等區(qū)域也能做到這一點。聯(lián)網(wǎng)的戶外智能家居已然到來，它對無線設(shè)計的要求比以往任何時候都更高。

對于Z-Wave開發(fā)人員和硬件團隊而言，這種轉(zhuǎn)變帶來了一系列獨特的工程需求。您所設(shè)計的對象不再是溫度可控、干擾較少的室內(nèi)環(huán)境了。您需要應(yīng)對長距離要求、非視距環(huán)境、地下傳感器部署以及環(huán)境暴露等問題。再加上緊張的功耗預(yù)算、信號在石頭、土壤和植物等致密材料中傳播時的衰減，以及對“安裝后即可遺忘”式電池壽命的期望，顯然并非所有無線協(xié)議都能勝任這項任務(wù)。這正是Z-WaveLR彰顯其真正優(yōu)勢之處。

“戶外物聯(lián)網(wǎng)”并非室內(nèi)物聯(lián)網(wǎng)的延伸

從網(wǎng)絡(luò)設(shè)計的角度來看，戶外物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備并非簡單的“放得更遠的室內(nèi)設(shè)備”。它們涉及的RF環(huán)境存在本質(zhì)上的差異。埋在地下6英寸處的智能灌溉閥，不僅需要足夠的傳輸距離，還需要具備信號穿透能力：能夠抵御含有礦物質(zhì)的濕潤土壤所造成的信號衰減，以及水體導(dǎo)致的信號衰減。車道傳感器可能安裝在金屬大門和停放的車輛后方，而氣象站則可能位于距離中樞設(shè)備數(shù)百米遠的地方，中間還隔著樹木和墻壁。

而這還尚未考慮現(xiàn)實中的天氣變化周期。聯(lián)網(wǎng)的戶外設(shè)備必須在大幅溫度波動（從冰點以下到高溫環(huán)境）下保持穩(wěn)定運行，同時還要保證通信可靠并節(jié)省電池電量。

供電也受到限制。許多戶外物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備完全依靠電池供電，被安裝在無法接入市電的偏遠位置，并且期望它們能在無需維護的情況下持續(xù)運行多個季節(jié)，甚至數(shù)年。頻繁更換電池不僅對消費者來說不方便，在商業(yè)和農(nóng)業(yè)應(yīng)用場景中，這更是一個足以讓人放棄使用的因素。

這些挑戰(zhàn)清楚地表明：聯(lián)網(wǎng)戶外物聯(lián)網(wǎng)的需求，是傳統(tǒng)的2.4 GHz網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)協(xié)議或Wi-Fi所無法滿足的。

Z-Wave LR對于戶外物聯(lián)網(wǎng)的優(yōu)勢

Z-Wave LR是專門為解決這些挑戰(zhàn)而設(shè)計的，旨在為智能家居設(shè)備制造商開啟新的戶外應(yīng)用場景。Silicon Labs（芯科科技）領(lǐng)先的Z-Wave 700和800系列無線開發(fā)平臺將是構(gòu)建Z-Wave LR網(wǎng)絡(luò)的理想之選，它提供了一系列強大的特性組合，包括：

1+英里傳輸距離（視距條件下），無需中繼器即可覆蓋整個物業(yè)區(qū)域。

10 年紐扣電池壽命，滿足無人值守的戶外運行需求。

借助直連中樞的拓撲結(jié)構(gòu)，可輕松管理每個網(wǎng)絡(luò)中的數(shù)百個節(jié)點。

低于1 GHz 的工作頻段(908/868 MHz)，實現(xiàn)卓越的墻壁和植被穿透能力。

S2 加密與 SmartStart 功能，可實現(xiàn)安全且無需接觸的設(shè)備接入——

即便在遠距離情況下也能做到。

與基于網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)的替代方案不同，Z-Wave LR支持星型拓撲結(jié)構(gòu)，即設(shè)備可直接連接至中樞，無需通過中繼器進行路由。這不僅簡化了部署流程，還降低了延遲，并且讓信號覆蓋更具可預(yù)測性——這一點對于邊界傳感器、大門鎖以及位于物業(yè)邊緣的運動探測器而言尤為重要。

而且，由于Z-Wave LR在1 GHz以下頻段運行，因此在實際戶外場景中，其性能要優(yōu)于2.4 GHz協(xié)議——在戶外環(huán)境中，RF干擾、水體吸收以及物理障礙物都會導(dǎo)致高頻率信號發(fā)生衰減。

無論您是在設(shè)計土壤濕度傳感器、戶外泛光燈、遠程訪問面板，還是環(huán)境監(jiān)測儀，Z-Wave LR技術(shù)都能在其他無線技術(shù)失效的環(huán)境中，為您提供實現(xiàn)設(shè)備連接的物理層性能。

將您的戶外物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備從概念推向認證階段

芯科科技與Z-Wave聯(lián)盟及生態(tài)系統(tǒng)合作伙伴緊密合作，提供用于構(gòu)建Z-Wave LR設(shè)備的高度集成平臺，助力開發(fā)人員將新一代設(shè)備更快推向市場，并確保其在實際場景中具備長距離性能。

針對您的聯(lián)網(wǎng)戶外產(chǎn)品路線圖，我們提供三種硬件方案：

EFR32ZG28 SoC－非常適合多協(xié)議應(yīng)用以及高性能設(shè)備，如中樞、灌溉控制器或安防面板。具備先進的RF 性能和充足的內(nèi)存。

EFR32ZG23 SoC－專為超低功耗設(shè)備優(yōu)化，如電池供電的運動探測器、氣候傳感器或地下泄漏傳感器。緊湊高效，且完全支持Z-Wave LR 技術(shù)。

ZGM230S模塊－預(yù)先認證的即插即用模塊，是加快產(chǎn)品上市速度的理想選擇。集成了天線匹配、RF 前端以及Z-Wave LR 固件，非常適合資源有限的團隊或快速原型設(shè)計。

所有方案均由芯科科技的Z-Wave SDK、Simplicity Studio開發(fā)工具、距離測試實用工具以及專為戶外環(huán)境定制的參考設(shè)計提供支持。

您的競爭優(yōu)勢始于物業(yè)邊界線

與室內(nèi)智能家居市場相比，戶外智能家居市場仍處于發(fā)展初期——但這恰恰體現(xiàn)了它的重要性。市場對能夠保障整個物業(yè)安全并實現(xiàn)自動化的設(shè)備需求正不斷增長，而Z-Wave LR是滿足這一需求的非常穩(wěn)健、高效的協(xié)議。

對于Z-Wave設(shè)備制造商而言，這是一個差異化產(chǎn)品系列、解決其他廠商無法攻克的RF難題，以及進入那些對可靠性和電池壽命有著硬性要求的領(lǐng)域的契機。從智能庭院照明到節(jié)水系統(tǒng)，幫助房主和物業(yè)管理者掌控其院墻之外的區(qū)域，其中蘊含著實實在在的商業(yè)機遇。借助芯科科技的Z-Wave LR解決方案，您將擁有構(gòu)建這一切所需的工具。