【正文】 認(rèn)幀。 MAC 子層定義了廣播幀、數(shù)據(jù)幀、確認(rèn)幀和 MAC 命令幀等 4 種幀類型。這兩個(gè)服務(wù)為網(wǎng)絡(luò)層和物理層提供 了一個(gè)接口。 MACMAC 通用部分分子層（ MCPSSAP） MAC 層管理實(shí)體（ LMESAP） PAN 信息庫 PHY 層管理 實(shí) 體 PHY 層數(shù)據(jù)（ PDSAP） MAC 命令子 層 MAC 層管理實(shí)體（ MLME） 遼寧工程技術(shù)大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 9 子層提供兩個(gè)服務(wù)與高層聯(lián)系，即通過兩個(gè)服務(wù)訪問點(diǎn) (SAP)訪問高層。 MAC 子層的組成及接口模型如圖 24 所示。物理層數(shù)據(jù)域長度根據(jù)情況可變 (長度為 5 字節(jié)或大于 7 字節(jié) )，承載了物理層報(bào)文數(shù)據(jù)，包含有 MAC 層數(shù)據(jù)幀。 (3)PPDU格式 PPDU 報(bào)文數(shù)據(jù)由用于數(shù)據(jù)流同步的同步頭 (SHR)、含有幀長度信息的物理層報(bào)頭(PHR)以及承載有 MAC 幀數(shù)據(jù)的凈荷組成，具體結(jié)構(gòu)如圖 23 所示。 868/915MHZ 物理層先將 PPDU 二進(jìn)制數(shù)據(jù)進(jìn)行差分編碼，差分編碼是將當(dāng)前數(shù)據(jù)位與前一編碼位以模為 2 異或而成。 (2)調(diào)制及擴(kuò)頻 二 進(jìn) 制符 號(hào) 數(shù)數(shù) 據(jù) 符 號(hào)數(shù) 據(jù) 碼偏 移 四 相移 相 調(diào) 控P P D U 二 進(jìn) 制數(shù) 據(jù)已 調(diào) 制 的數(shù) 據(jù) 圖 22 物理層調(diào)制及擴(kuò)頻功能模塊 the Physical Layer Modulation and Spread Frequency Functional Modules 物理層將數(shù)據(jù) (PPDU)每字節(jié)的低四位與高四位分別映射組成數(shù)據(jù)符號(hào) (Symbol)，每種數(shù)據(jù)符號(hào)又被映射成 32 位偽隨機(jī)噪聲數(shù)據(jù)碼片 (Chip)。 c)接收器之感度： 85dBm92dBm(86 915 ram)， 1%分組差錯(cuò)率 (PSDU=20bytes)。 b)傳輸中心頻率的兼容性：約 177。獲得比較遠(yuǎn)的有效通信距離，從而可以用較少的設(shè)備覆蓋給定的區(qū)域。 868MHz 的傳輸速率為 20kb/s， 916MHz 是40kb/s。 250kbps 的傳輸速率，有助于遼寧工程技術(shù)大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 7 獲得更高的吞吐量、更小的通信時(shí)延和更短的工作周期，從而更加省電。兩個(gè)物理層都基于 DSSS(Direct Sequence Spread Spectrum，直接序列擴(kuò)頻 )，使用相同的物理層數(shù)據(jù)包格式，區(qū)別在于工作頻率、調(diào)制技術(shù)、擴(kuò)頻碼片長度和傳輸速率。 (1) 物理層 物理層提供了媒體訪問控制層與無線物理通道之間的接口，主要完成功能：激活，休眠無線收發(fā)設(shè)備、對(duì)當(dāng)前頻道進(jìn)行能量檢測、鏈路質(zhì)量指示、為載波檢測多址與碰撞避免(CSMACA)進(jìn)行空閑頻道評(píng)估、頻道選擇、數(shù)據(jù)的發(fā)送及接收等。 應(yīng)用層應(yīng)用接口網(wǎng)絡(luò)層數(shù)據(jù)鏈路層介質(zhì)訪問層物理層芯片ZigBeStack應(yīng)用程序用戶ZigBe聯(lián)盟IE 圖 21 ZigBee 的結(jié)構(gòu)和分工 ZigBee Structure and Division of Labor 協(xié)議架構(gòu)及其技術(shù)特點(diǎn) 滿足國際標(biāo)準(zhǔn)組織 (ISO)開放系統(tǒng)互連(OSI)參考模式，定義了單一的 MAC 層和多樣的物理層。 ZigBee的協(xié)議棧 ZigBee 與 的聯(lián)系人們常會(huì)把 ZigBee 和 等同起來，其實(shí)兩者之間還是有所區(qū)別的如圖 21 所示 [6]。 ZigBee 技術(shù)最大傳輸距離 150 米，完全滿足家庭網(wǎng)絡(luò)需要。家庭內(nèi)部無線網(wǎng)絡(luò)連接距離較短，一般在 l00 米以內(nèi)，家用電器位置容易改變，家庭電器等的數(shù)量也容易變化，網(wǎng)絡(luò)中的信息傳送主要在無線數(shù)字家居服務(wù)器和其它室內(nèi)終端之間。無線通信信道的特性是動(dòng)態(tài)變化的，節(jié)點(diǎn)位置或天線方向 的微小改變、物體移動(dòng)等周圍環(huán)境的變化都有可能引起通信鏈路強(qiáng)度和質(zhì)量的劇烈變化，因而無線通信的覆蓋范圍是不確定的，在進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)協(xié)議的設(shè)計(jì)時(shí)必須要考慮到無線信道的這個(gè)特點(diǎn)。是 LRWPAN 的網(wǎng)絡(luò)中的主控制器。 FFD 一般需要功能相對(duì)比較強(qiáng)大的 MCU，一般在網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)中用作于網(wǎng)絡(luò)控制和管理功能。 RFD 主要用于簡單的控制應(yīng)用，傳輸?shù)臄?shù)據(jù)量較少。在 網(wǎng)絡(luò)中，根據(jù)設(shè)備所具有的通信能力，可以分為全功能設(shè)備 (fullfunction device， FFD)和精簡功能設(shè)備 (reducedfunction device， RFD)。 遼寧工程技術(shù)大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 5 2 物聯(lián)網(wǎng)相關(guān)通信技術(shù)的原理 ZigBee無線技術(shù) ZigBee的概念 ZigBee 是最近提出的一種近距離、低復(fù)雜度、低功耗、低數(shù)據(jù)速率、低成本的雙向無線通信技術(shù) 。 本章小結(jié) 本章首先介紹了關(guān)于物聯(lián)網(wǎng)的概念以及技術(shù)，指出物聯(lián)網(wǎng)的應(yīng)用范疇，接著介紹了智能家居的概念和具體實(shí)現(xiàn)的功能，提出智能家居使人們的生活更加高效更加人性，更加方便的理念。 (6)從用戶的角度來說，用戶需要簡化家電的操作過程，統(tǒng)一家電的操作方法 (比如說用統(tǒng)一的遙控器實(shí)現(xiàn)所有電器的控制 )。 (4)家庭用戶對(duì)于價(jià)格要求比較高，必須把組建網(wǎng)絡(luò)的費(fèi)用降低到一定程度，才能被廣泛認(rèn)可和接受。 (2)家電的信息量小但對(duì)實(shí)時(shí)性要求較高，必須針對(duì)當(dāng)時(shí)的家庭環(huán)境進(jìn)行實(shí)時(shí)的調(diào)整。 目前智能家居系統(tǒng)一般要求有三大功能單元：第一，必須要有一個(gè)功能非常強(qiáng)大的智能家庭系統(tǒng)平臺(tái)；第二，必須要有一個(gè)完整的綜合性的家居布線系統(tǒng)；第三，必須要有家庭內(nèi)部進(jìn)行控制的互聯(lián)網(wǎng)、連接外網(wǎng)的寬帶互聯(lián)網(wǎng)和家庭內(nèi)部各種家電進(jìn)行控制的家庭控制網(wǎng)絡(luò)這三種網(wǎng)絡(luò)支持的系統(tǒng)才能叫做真正的智能家居系統(tǒng) [3]。但是住宅是一項(xiàng)使用壽命較長、一次投資較大的特殊商品，因此，建設(shè)時(shí)的標(biāo)準(zhǔn)必須具有一定的前瞻性。 智能家居的發(fā)展 相比于國外，我國對(duì)智能家居系統(tǒng)的相關(guān)產(chǎn)品的研發(fā)起步較晚。這一概念的提出在推廣普及上還需加以時(shí)日，但是隨著技術(shù)的革新，我們這里將把能夠?qū)崿F(xiàn)遠(yuǎn)程監(jiān)控、 智能照明、以及智能音響的智能家居?？蛷d冰箱上的液晶顯示器能列出保存的食物清單，廚房水槽能夠根據(jù)使用者的身高調(diào)節(jié)高度，而排風(fēng)機(jī)會(huì)根據(jù)油煙濃度自動(dòng)開啟。其中較為有影響力的一次是 2021 年微軟推出的 “ 未來之屋 ” ，是物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)應(yīng)用于日常生活的一個(gè)樣板 [5]。 智能家居是一個(gè)以住宅為平臺(tái)安裝有智能家居系統(tǒng)的居住環(huán)境。家居智能的基本目標(biāo)是，將家庭中各種與信息相關(guān)的通信設(shè)備、家用電器和家庭安防裝置通過家庭總線技術(shù) (HBS)連接到一個(gè)家庭智能化系統(tǒng)上進(jìn)行集中或者異地的監(jiān)視、控制和家庭事務(wù)性管理，并保持這些家庭設(shè)施與住宅環(huán)境的協(xié)調(diào)。是指利用先進(jìn)的計(jì)算機(jī)技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)、綜合布線技術(shù)，將與家居生活有關(guān)的各種子系統(tǒng)有機(jī)地結(jié)合在一起，通過統(tǒng)籌管理，讓家居生活更加舒適、安全、有效。物聯(lián)網(wǎng)中涉及的關(guān)鍵技術(shù)其中無線傳感網(wǎng)（傳感器網(wǎng)關(guān)、傳感器）、中間件、客戶端軟件、用戶卡鑒權(quán)和安全、遠(yuǎn)距通信（移動(dòng)網(wǎng) /互聯(lián)網(wǎng)等）、安全和隱 私、智能處理技術(shù)（云計(jì)算等）已經(jīng)廣泛遼寧工程技術(shù)大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 3 應(yīng)用 [4]。 物聯(lián)網(wǎng)的關(guān)鍵技術(shù)包括： RFID 標(biāo)識(shí)技術(shù)、傳感網(wǎng)技術(shù)、 M2M 技術(shù)。我國的《國家中長期科學(xué)與技術(shù)發(fā)展規(guī)劃 (20212020 年 )》和 “ 新一代寬 帶移動(dòng)無線通信網(wǎng) ” 重大專項(xiàng)中均將物聯(lián)網(wǎng)列入重點(diǎn)研究領(lǐng)域。 2021 年，在突尼斯舉行的世界電聯(lián)報(bào)告中明確提出了 ―物聯(lián)網(wǎng) ‖的概念，國際電信聯(lián)盟 (ITU)發(fā)布了《 ITU互聯(lián)網(wǎng)報(bào)告 2021：物聯(lián)網(wǎng)》 [1]。這是物聯(lián)網(wǎng)的雛形，一直到現(xiàn)在為止， RFID 的發(fā)展還是物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展的重要部分。 究其來源，其實(shí)只不過是在 20 多年前，提出的 ―泛在計(jì)算 ‖框架下的一個(gè)小分支?？梢詮膬煞矫嫒ダ斫猓浩湟?，物聯(lián)網(wǎng)是在互聯(lián)網(wǎng)基礎(chǔ)之上的延伸和擴(kuò)展的一種網(wǎng)絡(luò)，物聯(lián)網(wǎng)的核心和基礎(chǔ)仍然是互聯(lián)網(wǎng)；其二，其用戶端 延伸和擴(kuò)展到了任何物品與物品之間，進(jìn)行信息交換和通信 [2]。 物聯(lián)網(wǎng)的概念：物聯(lián)網(wǎng)的英文名稱為 ―The Inter of Things‖，簡稱 IOT。 詹旭：基于物聯(lián)網(wǎng)的智能家居設(shè)計(jì) 2 1 緒論 物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)概述 2021 年 1 月， IBM 公司提出了 ―智慧地球 ‖的理念； 2021 年 8 月，溫家寶在中科院無錫高新微納傳感網(wǎng)工程技術(shù)研發(fā)中心考察時(shí)，提出了 ―感知中國 ‖。它的研究與設(shè)計(jì)將優(yōu)化人們的生活方式，幫助人們有效安排時(shí)間，增強(qiáng)家居生活的安全性、舒適性，甚至合理控制各種能源的使用。以 ―住宅電子化 ‖實(shí)現(xiàn)，到了 80 年代末， 逐步提出了 住宅智能化 ，也就是現(xiàn)在所說的智能家居的原型。研究這項(xiàng)技術(shù)的重大意義在于這將使我們周圍的一切物體聯(lián)系到一起，社會(huì)變得更加智能，更加方便安全。物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)得到越來越多的應(yīng)用，但關(guān)于物聯(lián)網(wǎng)的定義到現(xiàn)在還沒有一個(gè)統(tǒng)一的定義從字面上解釋，物聯(lián)網(wǎng)就是 ―物物相連的互聯(lián)網(wǎng) ‖。 GPRS。 Smart Home。 by sending and receiving messages. To realize wireless munication in short distance, some equipment are used to form a ZigBee . And tell the details of every module’s function and method to realize. In GPRS software modules, the program is edited by AT instruction and realized the process of sending and receiving messages. The control of household appliances bees true by the single chip. Network topology structure of star is applied in the smart house control system。 關(guān)鍵詞：物聯(lián)網(wǎng)；智能家居； ZigBee； GPRS；遠(yuǎn)程控制 II ABSTRACT As the development of the Inter of Things， the standards of material life are continually improved. The requires of the safe, fortable and convenient are also raised. In recent years, there are huge changes on the concept of family house on people’s mind。 GPRS 模塊軟件方面，利用 AT 指令編寫程序，實(shí)現(xiàn)用戶手機(jī)的短信收發(fā)過程；利用單片機(jī)實(shí)現(xiàn)了對(duì)家用電器的控制。在硬件方面，采用了 GPRS 模塊作為遠(yuǎn)程人機(jī)交互手段，接收和發(fā)送信息。對(duì)于它的研究和開發(fā)，是一項(xiàng)有關(guān)自動(dòng)控制、無線連接、無線通信多學(xué)科交叉的研究課題。 I 摘要 隨著物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展和人們對(duì)物質(zhì)生活水平的要求的不斷提高，人們對(duì)生活的安全、舒適、便捷等方面的要求也越來越高。近年來人們對(duì)家庭住宅觀念發(fā)生了巨大改變，智能家居將成為現(xiàn)代化住宅的發(fā)展趨勢。 本文以物聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展為背景，通過學(xué)習(xí)研究物聯(lián)網(wǎng)的相關(guān)技術(shù)，明確物聯(lián)網(wǎng)的關(guān)鍵技術(shù)包括： RFID 標(biāo)識(shí)技術(shù)、傳感網(wǎng)技術(shù)、 M2M 技術(shù)。利用器件組成 ZigBee 網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)短距離的無線 網(wǎng)絡(luò)通信，并詳細(xì)闡述了各硬件模塊的功能和實(shí)現(xiàn)方法。在智能家居控制系統(tǒng)中應(yīng)用了星型網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)?，通過 ZigBee 網(wǎng)實(shí)現(xiàn)了節(jié)點(diǎn)之間無線通信。 and the smart home will be the trend of modern house. The research and development of it is about the automatic control, wireless connection and wireless munications study subjects. This article is based on the development of the Inter of studying the technology of the Inter of Things, and kowing that the key technologys include ： RFID identify the work technology, sensing technology, M2M. In the hardware, the module GPRS is used as the remote interaction of manmachine。 by using the of ZigBee that the wireless munication between nodes is realized. Key words: Inter of Things。 ZigBee。 Remote Control 目錄 前言 ..................................