【正文】 統(tǒng)芯片(SoC)CMOS解決方案。 家庭網(wǎng)關(guān)在家庭內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)，互聯(lián)網(wǎng)或移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)，使用戶能夠遠(yuǎn)程控制家庭內(nèi)的家用設(shè)備或?qū)崟r(shí)監(jiān)控的情況；用戶可以通過一臺(tái)家用電腦，對(duì)智能家居進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)控制也可以登錄智能家居設(shè)備網(wǎng)絡(luò)的 進(jìn)行遠(yuǎn)程遠(yuǎn)程控制和監(jiān)測(cè)。在設(shè)計(jì)中既能利用現(xiàn)有的無線通信網(wǎng)絡(luò)也可以通過Internet 網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸，如3G 網(wǎng)絡(luò)，以便用戶可以隨時(shí)隨地接入家庭網(wǎng)絡(luò)。根據(jù)自己的需要用戶可以接入或者移除不同的設(shè)備。(5)在家庭網(wǎng)關(guān)集成3G模塊，通過WCDMA網(wǎng)絡(luò)遠(yuǎn)程訪問 將基于ZigBee 芯片的無線網(wǎng)絡(luò)收發(fā)模塊嵌入到各種家居設(shè)備中去，組成基于。(3)制定人機(jī)交互界面，這樣用戶就可以根據(jù)自己的需要自行調(diào)節(jié)各個(gè)用電器之間的參數(shù)，使操作簡(jiǎn)單化； (4)在智能家庭網(wǎng)關(guān)的Web服務(wù)器，網(wǎng)絡(luò)視頻服務(wù)器的框架，可以通過PC客戶端Web進(jìn)行查看實(shí)時(shí)狀態(tài)和遠(yuǎn)程控制家用設(shè)備的家庭。智能家居系統(tǒng)旨在實(shí)現(xiàn)的以下主要功能：(1)可以控制和相應(yīng)的狀態(tài)查詢，如查詢室內(nèi)和室外的溫度，可用于家用電器，如燈一鍵全開，一鍵全關(guān)，更方便。如果說網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)不得不進(jìn)行調(diào)整時(shí)，我們可以采取自適應(yīng)調(diào)整措施，保證家庭網(wǎng)絡(luò)正常使用。當(dāng)某些設(shè)備因?yàn)橛脩舻男枰l(fā)生位置改變時(shí)，那么等同于網(wǎng)絡(luò)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)也要進(jìn)行一定的改善。(3) 安全性能高：家庭智能家居系統(tǒng)可以實(shí)時(shí)監(jiān)控狀態(tài)，預(yù)防火災(zāi)，煤氣中毒， 防御入侵者并及時(shí)報(bào)警，有效地保證您的居家安全。智能家居可以簡(jiǎn)單概括出以下一些特點(diǎn)：(1) 使用方便： 智能化系統(tǒng)提供遠(yuǎn)程控制接口，當(dāng)您外出時(shí)，您可以通過電話或互聯(lián)網(wǎng)查看和控制家里的設(shè)備。（7）安全性：Zigbee提供了數(shù)據(jù)完整性檢查和鑒權(quán)功能，加密算法采用AES128，同時(shí)可以靈活確定其安全屬性。（6）優(yōu)良的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)淠芰?ZigBee具有星、樹和叢網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的能力。（4）時(shí)延短：ZigBee 針對(duì)時(shí)延敏感的應(yīng)用做了改進(jìn)，通信時(shí)延和休眠狀態(tài)激活的時(shí)延都很的短。 （2）低成本：目前低速率低功率的UWB芯片組的價(jià)格不低于20美元，而ZigBee的價(jià)格目前只有幾美分，并且ZigBee 協(xié)議是不收專利費(fèi)的。 、 路由器 終端節(jié)點(diǎn) 網(wǎng)絡(luò)網(wǎng)狀（mesh）圖22 Zigbee三種網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu) Zigbee技術(shù)的特點(diǎn)ZigBee是近年來興起的一種短距離，低功耗，低成本，靈活的組網(wǎng)，無線通信技術(shù)，適用于數(shù)據(jù)傳輸量小，功率有更高的要求，網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)需要更多的場(chǎng)合。三種網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)如圖22所示：　　 總的來說，、低傳輸速率、架構(gòu)簡(jiǎn)單的短距離無線通信技術(shù)，它在自動(dòng)控制領(lǐng)域的應(yīng)用正越來越引起業(yè)界的矚目。Zigbee這個(gè)字，從英語的角度來分析，它是由“Zig”和“bee”兩個(gè)字組成。 ZigBee定義的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備Zigbee, 在中國(guó)被譯為紫蜂,，用于傳感控制應(yīng)用。868/915MHz物理層數(shù)據(jù)傳輸?shù)氖鞈]為20kb/s和40kb/s，而868/915MHz物理層使用每個(gè)PPDU數(shù)據(jù)傳輸為被最大長(zhǎng)為15的CHIP序列所擴(kuò)展的簡(jiǎn)單DSSS方法。IEEE ：在不同的載波頻率下實(shí)現(xiàn)了20kbps、40kbps和250kbps三種不同的傳輸速率；支持星型和點(diǎn)對(duì)點(diǎn)兩種網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)；有16位和64位兩種地址格式，其中64位地址是全球惟一的擴(kuò)展地址；支持沖突避免的載波多路偵聽技術(shù)（carrier sense multiple access with collision avoidance, CSMACA）；支持確認(rèn)（ACK）機(jī)制，保證傳輸可靠性。此外，Zigbee還定義了應(yīng)用規(guī)格，它是針對(duì)各種不同的應(yīng)用情境來定義的概略的行為藍(lán)圖，讓特定應(yīng)用中采用此規(guī)格的裝置之間能夠互相操作。（2）移除網(wǎng)絡(luò)中的設(shè)備或者添加網(wǎng)絡(luò)中的設(shè)備（3）通過路由，將消息送往目的節(jié)點(diǎn)；（4）加密已發(fā)送的數(shù)據(jù)；（5）在網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)中執(zhí)行路由尋址并且儲(chǔ)存路由表。(NWK)規(guī)范網(wǎng)絡(luò)層在MAC層之間提 提供一個(gè)合適的接口，通過刺激MAC層動(dòng)作執(zhí)行尋址和路由功能。 ⑥支持GTS（Guaranteed Time Slot，時(shí)間槽保障）機(jī)制。④保證設(shè)備的安全。 ②其他設(shè)備與信標(biāo)幀同步。前者保證MAC了協(xié)議數(shù)據(jù)單元在物理層數(shù)據(jù)服務(wù)中的正確收發(fā)，MAC層管理服務(wù)維護(hù)一個(gè)存儲(chǔ)MAC子層協(xié)議狀態(tài)相關(guān)信息的數(shù)據(jù)庫。(MAC)規(guī)范，主要負(fù)責(zé)的是設(shè)備間的無線數(shù)據(jù)鏈路的建立、維護(hù)和結(jié)束，確認(rèn)模式的數(shù)據(jù)傳輸和接收，可以選時(shí)隙，實(shí)現(xiàn)低延遲傳輸，各種網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)均支持，網(wǎng)絡(luò)中每個(gè)設(shè)備有16位地址尋址。物理層通過物理層數(shù)據(jù)服務(wù)訪問點(diǎn)（PDSAP）提供物理層數(shù)據(jù)服務(wù)，通過物理層管理實(shí)體服務(wù)訪問點(diǎn)（PLMESAP）提供物理層管理服務(wù)。如圖21所示： Application Framework 應(yīng)用層（AF） Application Support sub layer 應(yīng)用支持層（APS） Network Layer 網(wǎng)絡(luò)層（NWK） Medium Access Control Layer 數(shù)據(jù)鏈路層（MAC） Physical Layer 物理層（PHY）圖21 Zigbee協(xié)議總體架構(gòu)(PHY)規(guī)范 ，是協(xié)議的最低層，承擔(dān)的任務(wù)是與外界直接相互作用，控制RF收發(fā)器的工作，采用擴(kuò)頻通信。 ZigBee協(xié)議組成ZigBee協(xié)議與其他網(wǎng)絡(luò)通信協(xié)議一樣采用了分層模型，對(duì)各層所實(shí)現(xiàn)的功能和在整個(gè)協(xié)議中所起的作用做出了明確的劃分。同時(shí)，ZigBee是一種短距離，低復(fù)雜度，低功耗，低速率，低成本的雙向無線通信技術(shù)，主要用于自動(dòng)控制和遠(yuǎn)程控制，可以滿足對(duì)小型的，價(jià)格低廉的設(shè)備的無線聯(lián)網(wǎng)和控制。 17 第二章 ZigBee 技術(shù)研究 ZigBee技術(shù)簡(jiǎn)介首先為大家介紹一下什么是ZigBee， ZigBee是1個(gè)由可多到65000個(gè)無線模塊組成的一個(gè)無線數(shù)據(jù)傳輸網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)，與現(xiàn)有的CDMA方式的移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)或GSM網(wǎng)絡(luò)是非常類似的，每一個(gè)Zigbee網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)傳輸模塊類似于移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)中的一個(gè)基站，在整個(gè)網(wǎng)絡(luò)中，彼此之間可以進(jìn)行通信的范圍內(nèi)，各網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)之間的距離從標(biāo)準(zhǔn)的75米到幾百米，甚至幾公里。除此之外，各家產(chǎn)品的兼容性也是一個(gè)急需解決的問題。除此之外，廠家需理性地為各類應(yīng)用設(shè)計(jì)解決方案，校正一些過往的虛假概念。如果能夠很好的解決，未來數(shù)字對(duì)講將會(huì)取得更好的應(yīng)用。而智能家居必須結(jié)合這些建筑上的功能去發(fā)展，從這個(gè)方面來說，必然會(huì)推動(dòng)智能家居的適應(yīng)性發(fā)展。智能家居產(chǎn)品未來會(huì)還向節(jié)能環(huán)保，舒適度方面發(fā)展。即便智能家居系統(tǒng)在中國(guó)已發(fā)展20多年，且經(jīng)過這么多年的發(fā)展，產(chǎn)品、技術(shù)已日趨成熟、穩(wěn)定，但每項(xiàng)技術(shù)并不一定都完美無瑕。從宏觀上來講，事物的每個(gè)發(fā)展階段都是當(dāng)時(shí)從業(yè)人員認(rèn)識(shí)水平、技術(shù)水平、市場(chǎng)認(rèn)知、原材料成本等幾個(gè)原因共同作用的結(jié)果。同時(shí)，由于Zigbee網(wǎng)絡(luò)可以自動(dòng)組網(wǎng)，所以控制設(shè)備和被控制設(shè)備間在使用前無需對(duì)碼，是Zigbee系統(tǒng)的易用性大大增強(qiáng)。同時(shí)隨著ZigBee協(xié)議的逐漸推廣，也是本論文主要討論的。隨著射頻技術(shù)的發(fā)展，射頻傳輸?shù)目垢蓴_能力也越來越強(qiáng)，穩(wěn)定性越來越高，穿透障礙物的性能也越來越好，有逐漸取代傳統(tǒng)以有線方式傳輸控制信號(hào)的趨勢(shì)。以無線射頻的方式進(jìn)行控制信號(hào)的傳輸，實(shí)現(xiàn)對(duì)家電和燈光的控制。 無線通信組網(wǎng)技術(shù)本文具體研究的便是智能家居的無線組網(wǎng)技術(shù)。因?yàn)槭瞧湟元?dú)立、有線的方式進(jìn)行信號(hào)的收發(fā)，所以相比較而言信號(hào)最穩(wěn)定，較適合于新建樓宇和小區(qū)的大范圍的控制，現(xiàn)在開始部分用于別墅智能化，但一般布線比較復(fù)雜，造價(jià)較高，工期較長(zhǎng)，因而只適用于