ZigBee无线传感网报告.doc

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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：2015.01.01ZigBee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ZigBee100-500m低〈65000高低Bluetooth10-50m中点对点高低433MHz1km低<255低低低功耗WiFi50-100m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层负责设备间无线数据链路的建立、维护和结束，确认模式的数据传送；网络/传输层建立新网络，保证数据的传输,并对