嵌入式无线通信结课论文-基于zigbee无线技术的智能家居系统

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1、武汉理工大学结课（论文）嵌入式无线通信结课论文学生姓名：刘旭任课老师姓名：方艺霖所属学院：信息学院专业班级：信息151班结课（论文）题目：基于Zigbee无线技术的智能家居系统2015年12月14日9武汉理工大学结课（论文）基于ZigBee无线技术的智能家居系统第一章选题原因与Zigbee技术概述1.1选题原因转眼间，嵌入式无线通信这门课开课这么久了，现在终于到了写结课论文的时候。学生，经过这段时间的实验学习，接触到了很多新知识，让我受益良多。其中，我对于蓝牙与ZigBee技术影响最深，也私下自己查阅了这两个资料，了解到了他们不同与各自的适用领域。再此，我就用ZigBee技

2、术的应用-基于ZigBee无线技术的智能家居系统，给这门嵌入式无线通信课划上句号。1.2ZigBee技术概述1.2.1ZigBee协议概述ZigBee协议是一种应用于短距离范围内、低传输数据速率下电子设备之间的的无线通信技术。其技术标准由IEEE802.1_5.4工作小组和ZigBee联盟共同制订。IEEE于2000年12月成立了802.1_5.4小组，负责制订媒体存取控制层(MAC)与物理层(PHY)规范，于2003年_5月通过IEEE802.1_5.4标准;ZigBee联盟于2001年8月成立，于200_5年6月27口公布了ZigBeeSpecificationVers

3、ion1.0，完整的ZigBee协议由应用层、网络层、数据链路层和物理层协议组成。网络层和应用层由ZigBee联盟制定，IEE802.1_5.4工作组负责物理层和链路层标准。ZigBee网络具有低功耗、低成本、低速率、近距离、短时延、高容量、高安全及免执照频段的特点，主要应用在距离短、功耗低且传输速率不高的各种电子设备之间，典型的传输数据类型有周期性数据、间歇性数据和低反应时间数据。它的应用目标主要是:个域网组网、家电自动化、智能建筑、汽车、工业自动化、水电气的综合抄表系统、智能交通系统、环境和健康检测、现代农业、电子玩具等领域。1.2.2ZigBee技术特点与其他无线通信

4、协议相比，ZigBee无线协议复杂性低、对资源要求少，主要有以下特点:(1)低功耗:ZigBee的数据传输速率低，传输数据量小，并且其发射功率仅仅为1mW，而且支持体眠模式，因此，ZigBee设备节能效果非常高。据估算，在体眠模式下，仅靠两节_5号电池就可以维持一个ZigBee节点设备长达6个月到2年左右的使用时间，而9武汉理工大学结课（论文）同样的情况下，其他设备如蓝牙仅能维持几周，相比较来说ZigBee设备的功耗极低。(2)成本低:在智能家居系统中成本控制是一个重要的因素，ZigBee协议栈简单，并且ZigBee协议是免专利费的，这就大大降低了芯片的成本。ZigBee模

5、块的初始成本在6美元左右，但现在价格已经降低到几美分。低成本是将ZigBee技术应用于智能家居系统中的一个关键的因素。(3)时延短:ZigBee设备模块的通信时延非常短，并且从体眠状态激活的响应时间非常快，典型的网络设备加入和退出网络时延只需30ms，体眠激活的时延仅仅需要1_Sms，在非信标模式下，活动设备信道接入的时延为1_Sms。因此，ZigBee技术的这个特点非常适用于对时延要求苛刻智能家居系统(安防报警子系统)应用(4)网络容量大:Zigbee技术可组建成星型、树簇型及网状网型网络结构，在组建的网络中，存在一个主节点和若干个字节点，一个主节点最多可管理2_54个子

6、节点;同时主节点还可被上一层网络节点管理，这样就能组成一个多达6_5000个节点的大网络，一个区域内可以同时存在最多100个ZigBee网络，并且组建网络灵活。(5)可靠性:ZigBee技术采用多种机制为整体系统的数据传输提供了可靠的保证，在物理层采用抗干扰的扩频技术。在MAC层采用了碰撞避免机制，这种机制要求数据在完全确认的情况下传输，当有数据需要传输时则立即传输，但每个发送的数据包都必须等待接收方的确认信息。并采取了以及信道切换功能等，同时为预留了专用时隙以满足某些固定带宽的通信业务的需要，这样就能减少数据在发送时因竞争和冲突造成的丢包情况。(6)安全性:ZigBee提

7、供了三级安全模式，分别为无安全设定级别、使用接入控制清单(ACL)防止非法获取数据级别以及采用最高级加密标准((AES128)的对称密码，并提供了基于循环冗余校验((CRC)的数据包完整性检查功能，且支持鉴权和认证，各个应用可以对其安全属性进行灵活确定。这样就能为数据传输提供了较强的安全保障。(7)工作频段灵活:使用的频段分别为2.4GHz,868MHz(欧洲)、以及91_SMHz(美国)，均为免执照频段。(8)网络的自主能力强:网络节点自动寻找其他节点构成网络，并且当网络中发生节点增加、删除、变动、故障等情况时，