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无线传感网期末作业 ZigBee在智能家居领域的应用与前景 学院： 姓名： 2015.01.01 ZigBee无线传感网在智能家居领域中的应用前景分析 一、应用背景 智能家居的概念最早由美国、加拿大、欧洲、澳大利亚以及东南亚等经济比较发达的国家提出。世界上第一幢智能建筑于1984年在美国康涅狄格州出现，当时只是对一座旧式大楼进行了一定改造，采用计算机对大楼内的空调、电梯、照明灯设备进行监测和控制，并提供语音通信、电子邮件和情报资料灯方面的信息服务。 而后涌现了各种不同的解决方案，涉及到生活的方方面面。 1998年5月新加坡举办的“98亚洲家庭电器与电子消费品国际展览会”上，通过在场内模拟“未来之家”，推出了新加坡模式的家庭智能化系统。它的系统功能包括三表抄送功能、安防报警功能、可视对讲功能、监控中心功能、家电控制功能、有线电视接入、电话接入、住户信息留言功能、家庭智能控制面板、智能布线箱、宽带网接入和统软件配置等。 国内智能家居的控制系统产品十分繁多，由于入行门槛不高，技术水平要求较低，中国产生了数百个互不兼容的标准，直接导致了国内行业竞争激烈，标准不统一带来实际应用的的麻烦。而2005年以后，智能家居的野蛮成长和恶性竞争，给智能家居行业带来了极大的负面影响。导致实际使用效果差，产品可靠性、安全性缺乏。不少媒体对智能家居提出了质疑，一般民众也逐渐丧失了信心。 但是智慧家居是今后家居领域发展的必然趋势，虽然市场推广才刚刚开始，但行业的竞争已经很激烈，光是宁波就有不下5家企业专门从事这方面开发。面对中国庞大的需求市场，预计该行业将以年均19.8%的速率增长，在2015年产值达1240亿元。 二、技术分析 智能家居不同于数据通信网络，其要求低速率低成本的控制手段。其仅需要设备的互联和控制，故应该考虑以下特点： 1.低成本 家庭控制网络中控制的对象主要是大量的家电和传感器终端节点，这种较大规模的网络需要一个低成本的节点组网技术。 2.标准化 需要各个家居组成部件之间互相通信，标准化的工作非常重要。 3.跨平台 使用环境是一个家居环境，整个系统中有着形形色色的平。 4.自组织 不能期望用户能够对系统进行复杂的配置和管理，网络环境下各种资源的自组织和协同工作显得十分重要。 5.可扩展性 系统不做大的改动情况下，能够自动地进行软件升级和功能扩张。 6.嵌入式应用 嵌入式技术是指设备通过嵌入式模块，而非PC系统，直接接入Intemet实现信息交互的过程，或者通过移动通信模块直接接入移动网络实现远程交互的过程。这样避免了系统对传统PC机的依赖问题。 常用的短距离无线通信技术对比 通信距离 功耗 组网规模 安全性 成本 ZigBee 100-500m 低 65000 高 低 Bluetooth 10-50m 中 点对点 高 低 433MHz 1km 低 255 低 低 低功耗WiFi 50-100m 低 20 高 高 433MHz的显著优势是无线信号的穿透性强、能够传播得更远。但其缺点也是很明显的，就是其数据传输速率只有9600bps，只支持星型网络的拓扑结构，通过多基站的方式实现网络覆盖空间的扩展。433Mhz网络中一般采用数据透明传输协议，因此其网络安全可靠性也是较差的。 WiFi的特点是数据传输速率高，并且支持“永远在线”功能。这些功能带来的负面作用是功耗的增加以及可靠性及性能的降低。 蓝牙最近出了4.0标准，这种标准除了低功耗设计，通讯距离也达到2.4G无线信号的范围，但其缺陷依然明显，安全性、组网能力和抗干扰能力不够，没有网络自愈功能，蓝牙的泄密事件非常普遍，新标准的组网规模一般不能超过300个，另外蓝牙很容易被干扰。 ZigBee的特点是低功耗、高可靠性、强抗干扰性，布网容易，通过无线中继器可以非常方便地将网络覆盖范围扩展至数十倍。其也可以从应用层的角度设计成类似于“永远在线”的模式，通过设置合理的“刷新时间间隔”参数来实现功能、功耗及可靠性之间的折中。 结合上表不难看出ZigBee在智能家居方面所具有的优势。 ZigBee性能指标 ZigBee是基于IEEE802.15.4标准的低功耗局域网协议。根据国际标准规定，ZigBee技术是一种短距离、低功耗的无线通信技术。其特点是近距离、低复杂度、自组织、低功耗、低数据速率。主要适合用于自动控制和远程控制领域，可以嵌入各种设备。简而言之，ZigBee就是一种便宜的，低功耗的近距离无线组网通讯技术。ZigBee协议从下到上分别为物理层(PHY)、媒体访问控制层(MAC)、传输层(TL)、网络层(NWK)、应用层(APL)等。物理层是协议的最底层，承负着和外界直接作用的任务，用于控制RF收发器的工作；MAC层负责设