基于zigbee網(wǎng)絡的智能家居無線網(wǎng)絡論文(編輯修改稿)
2025-08-10 19:45 本頁面
【文章內(nèi)容簡介】 線射頻技術主要有UWB、藍牙、ZigBee等，可以實現(xiàn)針對不同數(shù)據(jù)傳輸速率和距離的多種環(huán)境需求。UWB是一種高效的低功耗寬帶無載波通信技術，與傳統(tǒng)無線電技術的顯著區(qū)別在于，后者通過變化正弦波的功率水平、頻率或相位等傳遞信息而UWB不使用載波，其在特定的時間點產(chǎn)生脈沖式無線電能量，并占據(jù)較大的帶寬進行脈沖定位或時域調(diào)制，從而使耗電量顯著減小。UWB早在 1960年就開始開發(fā)了，但僅僅限于軍事領域，主要用于軍用雷達、定位等。美國聯(lián)邦通信委員會于2002年2月準許該技術進入民用領域，UWB主要用于對數(shù)據(jù)傳輸速率要求很高的無線傳感網(wǎng)絡。無線高保真是一種無線通信協(xié)議，主要目的是提供WLAN接入，也是目前WLAN的主要技術標準，所支持的速度最高達54M。目前， 。WiFi規(guī)定了協(xié)議的物理層和媒體接入控制層，并依賴TCPIP作為網(wǎng)絡層，通信距離在100米左右。.由于其優(yōu)異的帶寬是以大的功耗為代價的，因此大多數(shù)便攜WiFi裝置都需要常規(guī)充電。這些特點限制了它在工業(yè)場合的推廣和應用。藍牙取自公元10世紀統(tǒng)一了丹麥的國王哈拉德二世的名字，寓意是期望統(tǒng)一。它是一種短距離無線通信技術，它是一種無線數(shù)據(jù)與語音通信的開放性全球規(guī)范。藍牙的傳輸距離為10厘米到10米，如果增加功率或是加上某些外設可達到100米的傳輸距離。它采用 ISM頻段，采用 ，且規(guī)定了包括PHY、MAC、網(wǎng)絡和應用層等集成協(xié)議棧。藍牙對每個微微網(wǎng)限制其只能配置7個節(jié)點，制約了藍牙技術在大型傳感網(wǎng)絡開發(fā)中的應用。ZigBee是一組基于IEEE ，有關組網(wǎng)、安全和應用軟件方面的技術標準。IEEE無線個人區(qū)域網(wǎng)工作組的 。它采用跳頻技術，.、868MHz5及 915MHz，而且均為免執(zhí)照頻段，有效覆蓋范圍為1075m。所支持的數(shù)據(jù)傳輸速率為10KB/S250KB/S。功耗低，在低耗電待機模式下，兩節(jié)普通5號干電池可以6個月到2年。網(wǎng)絡容量大，每個ZigBee網(wǎng)絡最多可支持255個設備。成本低。由于ZigBee數(shù)據(jù)傳輸速率低，協(xié)議簡單，所以大大降低了成本。要從以上這些無線射頻技術中選擇一種作為本設計的無線通信方案，需要考慮的是該方案是否能夠滿足家庭網(wǎng)絡的成本要求，還有就是功耗和網(wǎng)絡容量能否滿足家庭要求。而這些問題在ZigBee技術面前都將不復存在。在智能家居系統(tǒng)中，將ZigBee無線傳感網(wǎng)絡技術應用于家庭網(wǎng)絡己成為趨勢。這不僅僅是因為ZigBee無線傳感網(wǎng)絡可以提供更大的靈活性、流動性，省去花在綜合布線上的費用和精力，而且更因為它符合家庭網(wǎng)絡的通訊特點。所以本智能家居監(jiān)控系統(tǒng)采用ZigBee技術作為智能家居中無線傳感網(wǎng)絡的設計方案。本智能家居監(jiān)控系統(tǒng)中的無線傳感網(wǎng)絡采用星型連接，主要包括了一個家庭網(wǎng)關以及若干個無線通信子節(jié)點。家庭網(wǎng)關上有一個無線收發(fā)模塊，而其他的無線通信子節(jié)點則作為 終端設備安放在家用電器、三表和安防傳感器上，通過這些無線收發(fā)模塊，數(shù)據(jù)就在主節(jié)點和子節(jié)點之間進行傳輸。智能家居中的無線傳感網(wǎng)絡結構如圖所示：圖21 智能家居中的無線傳感網(wǎng)絡結構圖第三章 Zigbee協(xié)議的應用 ZigBee協(xié)議分析。1998年3月，致力于WPAN網(wǎng)絡的PHY層和MAC層的標準化工作，目標是為在個人操作空間內(nèi)相互通信的無線通信設備提供通信標準。POS一般是指用戶附近10米左右的空間范圍，這個范圍內(nèi)用戶可以是固定的，也可以是移動的。2000年12月 ，負責制定物理層與介質(zhì)接入控制層。但僅僅定義了物理層PH均與介質(zhì)接入控制層并不足以保證不同設備之間可以對話，于是便有了ZigBee聯(lián)盟，目前正在定義允許不同廠商制造設備相互對話的應用綱要。例如，ZigBee聯(lián)盟“燈綱要”會確定相關的所有協(xié)議，從而能夠使A公司買的ZigBee燈開關與B公司的正常工作。同時，ZigBee聯(lián)盟對其網(wǎng)絡層協(xié)議進行了標準化，還開發(fā)了安全層，以保證這種便攜設備不會意外泄露其標識，而且這種利用網(wǎng)絡的遠距離傳輸不會被其他節(jié)點獲得。 ZigBee協(xié)議的應用領域ZigBee通信協(xié)議雖然是是面向低功耗和低成本的通信技術的，但ZigBee協(xié)議是能夠保證通信的可靠性的，而且ZigBee協(xié)議的另一大優(yōu)勢就是使網(wǎng)絡的自組織、自愈能力也很強。ZigBee的自組織功能:無需人工干預，網(wǎng)絡節(jié)點能夠感知其他節(jié)點的存在，并確定連接關系，組成結構化的網(wǎng)絡。ZigBee的自愈功能:增加或者刪除一個節(jié)點，節(jié)點位置發(fā)生變動，節(jié)點發(fā)生故障等等，網(wǎng)絡都能夠自我修復，并對網(wǎng)絡拓撲結構進行相應地調(diào)整，無需人工干預，保證整個系統(tǒng)仍然能正常工作。 ZigBee協(xié)議棧結構和原理，每層為其上層提供一組特定的
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