基于无线传感网及电力载波通信混合组网的智能家居系统

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1、分类号O451学校代码10590UDC537密级公开深圳大学硕士学位论文基于无线传感网及电力载波通信混合组网的智能家居系统学位申请人姓名胡启帆专业名称无线电物理学院（系、所）电子科学与技术学院指导教师姓名张敏副教授原创性声明本人郑重声明：所呈交的学位论文基于无线传感网及电力载波通信混合组网的智能家居系统是本人在导师的指导下，独立进行研究工作所取得的成果。除文中已经注明引用的内容外，本论文不含任何其他个人或集体已经发表或撰写的作品或成果。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本声明的法律后果由本人承担。论文作者签名：日期：年月日摘要随着物联网技术的发展，Zig

2、bee因其低成本、低功耗、低传输率、无需布线等优势[1-4]而被广泛应用于无线传感网终端的各项环境指标监测。智能家居作为物联网应用的一个重要发展方向，经历了从同轴线到RS485线再到Zigbee为传输媒介的更迭。当下智能家居的研究普遍是以Zigbee为主干网，相比有线网为主干网，Zigbee有着不需布线、易于组网等优点。但是Zigbee低功耗无线网的与生俱来的衍射能力弱、穿墙能力差等缺点限制了它的应用。除此之外，由于Zigbee使用的是2.4G免许可证频段，这将会使得原本在室内传播衰减较大的Zigbee信号更容易受到来自于2.4G频段的干扰，这包括WiFi、蓝牙、微波辐射等，由于Wi

3、Fi发射功率大，所以[5-10]Zigbee作为主干网在室内传播主要受到来自于WiFi的同频干扰。本设计首先介绍了WiFi所使用的802.11协议和Zigbee所使用的802.15.4协议在2.4G频段的性质，从理论去分析两者的干扰，然后设计实验从信道数、频率偏差、Zigbee网络与WiFi网络距离等参数去测量两者的干扰。虽然有很多方式去减轻两种网络之间的干扰问题，如在Zigbee网络中采用频率捷变机制，降低WLAN网络的占空比等。但是当以住宅为背景的时候，Zigbee受到的干扰不仅来自于内部，也受到来自于邻里的WiFi网络。所以在此基础上，提出了基于Zigbee的电力载波通信（Po

4、werLineCommunication,PLC）混合组网型智能家居。PLC直接利用电力线通信，智能家居以住宅为背景且家庭住宅墙内又遍布电力线，智能家居利用PLC为主干网有着无需重新布线的优势，用于PLC的通信各设备及模块都可以直接通过AC/DC模块从电力线中取电，电力线既是通信主干网又是电源供给网。智能家居必然涉及到对家居的控制，采用PLC为主干网可以通过PLC通信模块直接控制继电器来达到控制家电开关的目的，相比纯Zigbee网络对于家电的控制，该系统更为简单实用。Zigbee作为PLC网络的延伸，有着低功耗和组网灵活的特点，特别适合作为传感器终端来监测环境变量。本设计采用KQ33

5、0芯片作为电力载波通信芯片，采用S3C2440作为主控芯片，CC2530作为Zigbee通信芯片。论文的重点在于研究Zigbee在室内环境中的表现及基于ZigbeeI和PLC混合组网的智能家居。实验结果证明，相比纯Zigbee网络，混合组网有着更多的优势，基于Zigbee和PLC的混合组网智能家居系统有着优良的性能和广阔的市场前景。关键词：Zigbee，PLC，WiFi干扰，智能家居系统IIAbstractAstheprogressoftechnologyofInternetofThings.Zigbeenetworkarewidelyusedasterminalofwireless

6、sensornetworktomonitorparametersofsurroundingforitsfeaturesoflow-cost，low-power-consumption，low-bit-rateandno-wiring.AsasignificantdevelopmentdirectionofInternetofThings，SmarthomeundergotheprocessofusingfromcoaxialwiretoRS485wirethentoZigbeeastransmissionmedium.MajorityofsmarthomeareutilizingZi

7、gbeeasbackbonenetworknow.Comparewithwirebackbonenetwork，Zigbeehastheadvantagesofnowiring，easilytoorganizenetworkandsoon.Buttheinherentshortcomingsoflowdiffraction，lowcapacityofthrough-wallandsoonlimittheapplicationofZigbee.Inaddit