【正文】 計采用無線 傳感器網(wǎng)絡(luò)采用星型拓?fù)渚W(wǎng)絡(luò)，主要由協(xié)調(diào)器和若干個終端節(jié)點(diǎn)組成，具體組成網(wǎng)絡(luò)如下圖 。 圖 31無線傳感器網(wǎng)絡(luò)組網(wǎng)方式 終端節(jié)點(diǎn)則都是功能不同的傳感器節(jié)點(diǎn)，負(fù)責(zé)采集各種環(huán)境參數(shù)，并將采集到的數(shù)據(jù)發(fā)送給協(xié)調(diào)器。
。 核心部件的設(shè)計要求 處理器模塊的要求 在計算機(jī)中大家都知道處理器被稱為計算機(jī)的大腦，它是整臺計算機(jī)的控制中樞系統(tǒng)，也是邏輯部分的控制核心。協(xié)調(diào)器應(yīng)配置較多的存儲空間，完成網(wǎng)絡(luò)初始化、數(shù)據(jù)采集、程序存儲、設(shè)備控制等功能。 ZDO 為 APS 和應(yīng)用框架提供接口，它包含所有 ZigBee 協(xié)議棧的應(yīng)用函數(shù)，把 ZigBee 設(shè)備配置成協(xié)調(diào)器、路由器或是終端設(shè)備就是它的功能之一。 網(wǎng)絡(luò)層的功能主要有： 1）配置一個新的設(shè)備，可將其配置為網(wǎng)絡(luò)協(xié)調(diào)器，也可嘗試加入現(xiàn)有的網(wǎng)絡(luò)； 2）啟動一個新的網(wǎng)絡(luò)； 3）加入和離開網(wǎng)絡(luò)； 4）應(yīng)用網(wǎng)絡(luò)層安全； 5）發(fā)現(xiàn)和維護(hù)設(shè)備之間的路線； 6）發(fā)現(xiàn)單跳鄰居并存儲相關(guān)信息，單跳鄰居是不需要通過中繼服務(wù)就能 直接通信的設(shè)備； 7）為加入網(wǎng)絡(luò)的設(shè)備分配地址， ZigBee 的終端節(jié)點(diǎn) (RFD)無此功能。網(wǎng)絡(luò)層有自己的參數(shù)和常量所有的常量都以 nwkc 開頭，所有的參數(shù)都以 nwk 開頭并存儲在網(wǎng)絡(luò)層信息庫中。 MAC 層協(xié)議規(guī)范 類似于物理層， MAC 層也提供了管理服務(wù)和數(shù)據(jù)服務(wù)。例如，對于有些計算機(jī)外圍設(shè)備與互動式玩具，可能需要 250kb/s 速率，而對于其他許多應(yīng)用，如各種傳感器、智能標(biāo)記和家用電器等， 20kb/s 這樣的低速率就能滿足要求。物理層主要負(fù)責(zé)下列事件： 1）啟動和關(guān)閉無線收發(fā)器； 2）選擇信道頻率； 3）通過物理媒體發(fā)送和接收數(shù)據(jù)； 4）進(jìn)行能量檢測，評估所選信道的頻帶內(nèi)信號的能量，以確認(rèn)信道是否為空能否發(fā)送數(shù)據(jù)； 5）生成 LQI，來指示收到的數(shù)據(jù)包的質(zhì)量； 6） ZigBee 技術(shù)不同于其他無線技術(shù)，對于 不同的國家和地區(qū)，為其提供的工作頻率范圍不同， (ISM)頻段，定義了兩個工作頻段，即 868/915MHz頻段。管理實(shí)體接口的目標(biāo)是向上層提供訪問內(nèi)部層參數(shù)、配置和管理數(shù)據(jù)的服務(wù)。 SAP是某一特定層提供的服務(wù)，是用于下層與上層之間進(jìn)行互訪的接口。三種網(wǎng)絡(luò)拓?fù)淙缦聢D 22所示 22網(wǎng)絡(luò)拓?fù)? ZigBee 基礎(chǔ)是 IEEE ，它是 IEEE 無線個人區(qū)域網(wǎng) (Personal Area Network， PAN)工作組的一項標(biāo)準(zhǔn)，被稱作 IEEE (ZigBee)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)。其中全功能設(shè)備可作為協(xié)調(diào)器、路由器和終端設(shè)備，而半功能設(shè)備只能用于終端設(shè)備。 ZigBee網(wǎng)格或樹型網(wǎng)絡(luò)可以有多個 ZigBee路由器。協(xié)調(diào)器可以保持間接尋址用的綁定表格 ，支持關(guān)聯(lián)，同時還能設(shè)計信任中心和執(zhí)行其它活動。引以為豪的低功耗，使電池的使用壽命可以達(dá)一年之久。 CSMA/CA 即載波偵聽多點(diǎn)接入 /避免沖撞 CSMA/CA（ with Collision Avoidance）。 ZigBee在 技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)的共存能力。雖然每一種技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)都進(jìn)行了必要的設(shè)計來減小干擾的影響，但是為了能讓各種設(shè)備正常運(yùn)行，對他們之間的干擾、共存分析顯然是非常重要的。 ZigBee技術(shù)的應(yīng)用范圍非常廣泛，其中包括智能建筑、軍事領(lǐng)域、工業(yè)自動化、醫(yī)療設(shè)備、智能家居及 各種監(jiān)察系統(tǒng)等。低功耗意味著較高的可靠性和可維護(hù)性，更適合體積小的大量日常應(yīng)用。 Zigbee技術(shù)的特點(diǎn)主要有： (1) 低速率： ZigBee 工作在 20 ～ 250kbps 的較低速率，分別提供250kbps(2． 4GHz)、 40kbps(915MHz1和 20kbps(868MHz)I~原始數(shù)據(jù)吞吐率，滿足低速率傳輸 數(shù)據(jù)的應(yīng)用需求。 IrDA 已被全球范圍內(nèi)的眾多廠商采用，目前主流的軟硬件平臺均提供對它的支持。廠商只要在機(jī)場、車站、咖啡店、圖書館等人員較密集的地方設(shè)置 “熱點(diǎn) ”，并通過高速線路即可接入因特網(wǎng)。 WiFi 基于 、 、 和 。 初標(biāo)準(zhǔn)基于藍(lán)牙 ， 后者已構(gòu)建到現(xiàn)行很多藍(lán)牙設(shè)備中。雖然與藍(lán)牙、 WiFi 同處于 ，但是并不會相互間產(chǎn)生 干擾。國際電工協(xié)會 IEEE致力于 WAPN網(wǎng)絡(luò)的網(wǎng)絡(luò)層和媒體訪問層的標(biāo)準(zhǔn)化工作，任務(wù)組 TG1是藍(lán)牙無線標(biāo)準(zhǔn)；任務(wù)組 TG2是共存組，為所有工作在 IEEE 解決共存問題；任務(wù)組 TG3是 WAPN在多媒體高速率傳輸和服務(wù)品質(zhì)應(yīng)用；任務(wù)組 TG4 針對低俗的 WAPN 而制定，并成為 zigbee 協(xié)議的底層標(biāo)準(zhǔn)。 的供電電路、 USB轉(zhuǎn)串口電路、擴(kuò)展接口電路等。介紹了基于 zigbee技術(shù)的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展， zigbee無線傳感器網(wǎng)絡(luò)具有低成本、低數(shù)率、功耗低的優(yōu)點(diǎn)，組網(wǎng)靈活方便，非常適合用在智能家居系統(tǒng)當(dāng)中。 （ 3）實(shí)現(xiàn)雙向通訊功能； Zigbee網(wǎng)絡(luò)具有雙向通訊的功能，使安防報警等 需要方向通訊的模塊可以通過無線接入到智能家居系統(tǒng)，徹底擺脫布線的煩惱。 無線家居智能家居主要具有以下幾點(diǎn)優(yōu)勢特征： （ 1）維護(hù)簡單；由于沒有復(fù)雜的布線，使智能家居的系統(tǒng)維護(hù)變得非常簡單，無需破壞墻面等設(shè)施就可以輕松進(jìn)行維護(hù)。試想一下，家居設(shè)備之間不用通過任何 “線 ”的連接，而是通過 Zigbee 協(xié)議連接成一個物聯(lián)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行通訊。 目前，市場上存在諸多無線技術(shù)，大多數(shù)的應(yīng)用目標(biāo)旨在提高所傳輸數(shù)據(jù)的速率和傳輸距離。這一名稱來源于蜜蜂的八字舞，由于蜜蜂 (bee)是靠飛翔和 “嗡嗡 ”(zig)地抖動翅膀的 “舞蹈 ”來與同伴傳遞花粉所在方位信息，也就是說蜜蜂依靠這樣的方式構(gòu)成了群體中的通信網(wǎng)絡(luò)。 總體上國內(nèi)關(guān)于無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的研究還處于剛剛起步的階段，大部分工作仍是在針對網(wǎng)絡(luò)協(xié)議的設(shè)計仿真和實(shí)驗階段，而且國內(nèi)自行研制的無線智能傳感節(jié)點(diǎn)較少，都是購買 Mote 產(chǎn)品進(jìn)行前期探索，這方面同國外的差距較大。國家發(fā)改委下一代互聯(lián)網(wǎng) (CNGI)示范工程中，也部署了 WSN 相關(guān)的課題。無線傳感器網(wǎng)絡(luò)技術(shù)目前仍處于初步應(yīng)用階段，但已經(jīng)展示出了非凡的應(yīng)用價值，相信隨著相關(guān)技術(shù)的發(fā)展和推進(jìn)，一定會得到更 大的應(yīng)用。美國國防部遠(yuǎn)景計劃研究局已投資幾千萬美元，幫助大學(xué)進(jìn)行無線傳感器網(wǎng)絡(luò)技 術(shù)的研發(fā)。在近年來，無線傳感器網(wǎng)絡(luò)發(fā)展迅速，技術(shù)已逐漸成熟。盡管智能家居在我國起步較晚，但大有風(fēng)行正健之勢。目前在新加坡也有近 30 個社區(qū) (住宅小區(qū)所 5000 戶的家庭采用了 “家庭智能化系統(tǒng) ”，美國己有近四萬戶家庭安裝了這一類的 “家庭智能化系統(tǒng) ”121 近幾年，在各大公司和媒體的強(qiáng)大概念宣傳攻勢下，我國智能家居行業(yè)逐漸形成，可用的、接近現(xiàn)實(shí)需求的產(chǎn)品不斷增加，集成商、開發(fā)商以及裝修公司己經(jīng)積累了很多經(jīng)驗。智能家居在美國、德國、新加坡、日本等國都有廣泛應(yīng)用。而無線傳感器網(wǎng)絡(luò)具有成本低、安裝和維護(hù)方便快捷、運(yùn)作和更新費(fèi)用低等優(yōu)點(diǎn)，能夠?qū)崟r監(jiān)測、感知和采集各 種環(huán)境或監(jiān)測對象的信息 [36]，適合應(yīng)用于樓宇內(nèi)的環(huán)境監(jiān)測，正逐步走向?qū)嵱谩? 與傳統(tǒng)家居不同的是，智能家居是指以住宅為平臺，利用綜合布線技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)、安全防范技術(shù)、自動控制技術(shù)、音視頻技術(shù)，將家居生活有關(guān)的設(shè)施集成，構(gòu)建高效的住宅設(shè)施與家庭日常事務(wù)的管理系統(tǒng)，提升家居安全性、便利性、舒適性、藝術(shù)性， 并 實(shí)現(xiàn)環(huán)保節(jié)能的居住環(huán)境。 從傳統(tǒng)的家庭不同，智能家居是住宅平臺，綜合布線技術(shù)，網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)，安全技術(shù)，自動控制技術(shù)，音頻和視頻技術(shù)，和相關(guān)設(shè)施的家居生活一體化，建立高效的住宅設(shè)施的日常事務(wù)家庭管理系統(tǒng)，提高家庭安全，方便，舒適，美觀，環(huán)保節(jié)能的居住環(huán)境。利用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，可以實(shí)現(xiàn)在住宅集成智能建筑、網(wǎng)絡(luò)通信、環(huán)境監(jiān)測、家電燈光的家庭自動化系統(tǒng)?；ヂ?lián)網(wǎng)無處不在，智能家居，智能交通，環(huán)境監(jiān)測，政府的工作，物流，快遞，酒店管理，醫(yī)療保健都有廣泛的應(yīng)用。 ABSTRACT..................................................................................................................... 3 第 一 章 緒論 ................................................................................................................. 6 課題研究背景 ..................................................................................................... 6 智能家居的國內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀 ................................................................................ 7 zigbee的無線傳感網(wǎng)絡(luò)的起源與發(fā)展 .......................................................... 7 無 線 傳 感 器 網(wǎng) 絡(luò) 和 智 能 家 居 結(jié) 合 的 必 要性 ........................................................... 9 論文組織結(jié)構(gòu) ............................................................................................... 10 第 二 章 zigbe