基于zigbee智能家居网络组网设计及节能技术的研究

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1、国内图书分类号：TN925学校代码：10213国际图书分类号：621.39密级：公开工程硕士学位论文基于ZigBee的智能家居网络组网设计及节能技术研究硕士研究生李倩：导师张钦宇教授：申请学位工程硕士：学科电子与通信工程：所在单位深圳研究生院：答辩日期2013：年12月授予学位单位哈尔滨工业大学：万方数据ClassifiedIndex:TN925U.D.C:621.39DissertationfortheMaster’sDegreeinEngineeringDESIGNANDRESEARCHOFENERGY-SAVINGTECHNOLOGYOFSMARTHOMENETWORKBASEDON

2、ZIGBEECandidate：LiQianSupervisor：Prof.ZhangQinyuAcademicDegreeAppliedfor：Master’sDegreeinEngineeringSpeciality：ElectronicsandCommunicationEngineeringAffiliation：ShenzhenGraduateSchoolDateofDefence：November,2013Degree-Conferring-Institution：HarbinInstituteofTechnology万方数据哈尔滨工业大学工学硕士学位论文摘要随着生活质量的提高，

3、家居对人们来说已经不只是简简单单的物质空间，而是一个舒适、高度安全、美观方便以及智能的居住环境。家电的自动化、智能化，资源管理及购物方式的网络化，通信设施的先进化，信息终端的高效化等等都是人们所期望的。由此可知，家居智能化已经成为一种趋势。本文实现了基于ZigBee的智能家居网络，在此网络的基础上设计了几种节能方法。本智能家居网络分为内网和外网，外网是由智能终端、网关和具有公网IP的服务器组成。本文以mini6410为硬件平台搭建了智能网关，采用NAT穿越技术实现网关与智能终端的通信。内网为整个基于ZigBee的传感器网络。ZigBee是一种标准，该标准定义了一系列低速率、短距离无线通信所

4、需要的通信协议。目前得到广泛应用和推广的ZigBee协议是ZigBee2007协议。TI公司推出的Z-Stack协议栈和CC2530芯片完全兼容ZigBee2007协议。本智能家居网络的内网就是基于TI的Z-Stack协议栈在以CC2530为主要芯片的平台上实现的。能耗问题是智能家居网络在应用过程中面临的关键问题，如何在不影响性能的基础上延长电池的使用寿命是本文研究的重点。本文研究的节能方法是以内网即ZigBee传感器网络为研究对象。首先从协议栈的角度出发寻找节能的途径。除此之外还提出了路由节点轮换机制和数据包压缩技术实现ZigBee网络的节能。路由节点轮换机制根据电量来变换当前节点的父节

5、点，防止某个节点电量过快耗尽。数据包压缩技术利用了无线网络的中间节点，中间节点将收到的信息进行压缩后再转发出去。最后汇聚节点处统一进行解码，可以大大降低了中间节点发送数据包的次数。经过大量的测试发现，本文实现的基于ZigBee的智能家居网络使用简单、能耗低，很好的克服了许多智能家居网络的缺点，具有很高的应用价值。关键词：ZigBee；智能家居；Z-Stack协议栈；CC2530；能耗-I-万方数据哈尔滨工业大学工学硕士学位论文AbstractWiththeimprovementoflifequality,homeisnotonlyasimplephysicalspaceforpeople,

6、itisacomfortable,convenient,highsecurity,beautifulandintelligentlivingenvironment.Automaticandintelligentappliances,thenetworkingofsourcemanagementandshoppingway,advancedcommunicationfacilities,efficiencyinformationterminalareexpectedbypeople.Therefore,smarthomehasbecomeatrend.Thispaperrealizedsma

7、rthomenetworkbasedonZigBee,andseveralenergysavingmethods.Thissmarthomenetworkisdividedintointernalandexternalnetwork.Theexternalnetworkincludesasmartterminal,agatewayandaservice.Thekeytechnologyofexternalnetworki