文 献 综 述
1.1 研究背景与意义
近年来物联网已经成为全球关注的热点领域，被认为是继互联网之后最重大的科技创新之一。物联网作为战略性新兴产业已被写入我国政府制定的“十二五”规划，上升为国家战略。物联网不仅加速了全民信息化、企业信息化和政府信息化的进程，而且还会大大提高全社会的劳动生产力。物联网就是把所有的物体通过 RFID 和无线传感网络连接到互联网上，并且完成智能识别和管理。智能家居作为物联网在人们居家生活中的重要延伸得到越来越多的用户的青睐。智能家居作为新的概念被提出来，它不同于传统的控制网络和数字网络，具有自己独特的优势[1]。谈到智能家居的无线控制方式，就不得不联想到与之相关的几大无线技术。目前，全球通用的无线技术主要包括红外、蓝牙、RFID、ZigBee、WIFI等。随着科技的不断发展，无线技术也进行着日新月异的改进。基于其灵活性、无需布线等优点，在市场上也得到相当广泛应用。相比较传统智能家居系统采用的有线布网方式，无线技术的应用则可以减少布线带来的麻烦，具有更好的可扩展性、移动性。ZigBee是一种高可靠的无线数传网络，类似于CDMA和GSM网络，ZigBee在实际使用中操纵简单，节省成本。如客户家中原先的家居设备不必全部淘汰，只要对其进行智能化改造，植入格式ZigBee模块，就能实现对家居设备的智能控制。
1.2 ZigBee概述
ZigBee技术是一种近距离、低复杂度、低功耗、低速率、低成本的双向无线通讯技术。主要用于距离短、功耗低且传输速率不高的各种电子设备之间进行数据传输以及典型的有周期性数据、间歇性数据和低反应时间数据传输的应用。简单的说，ZigBee是一种高可靠的无线数传网络，类似于CDMA和GSM网络。ZigBee数传模块类似于移动网络基站。通讯距离从标准的75m到几百米、几公里，并且支持无限扩展[2]。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是一种低速短距离传输的无线网议.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。其中物理层和媒体访问控制层遵循IEEE 802.15.4标准的规定。
ZigBee的技术特性可归纳如下：
①低功耗。在低耗电待机模式下，2节5号干电池可支持1个节点工作6～24个月，甚至更长。这是ZigBee的突出优势。相比较，蓝牙能工作数周、WiFi可工作数小时。
②低成本。通过大幅简化协议(不到蓝牙的1/10)，降低了对通信控制器的要求，按预测分析，以8051的8位微控制器测算，全功能的主节点需要32KB代码，子功能节点少至4KB代码，而且ZigBee免协议专利费。每块芯片的价格大约为2美元。
③低速率。ZigBee工作在20～250kBps的速率，分别提供250 kBps(2.4GHz)、40kBps(915 MHz)和20kBps(868 MHz)的原始数据吞吐率，满足低速率传输数据的应用需求。
④近距离。传输范围一般介于10～100m之间，在增加发射功率后，亦可增加到1～3km。这指的是相邻节点间的距离。如果通过路由和节点间通信的接力，传输距离将可以更远。
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