論文導(dǎo)讀：智能家居，近年來所涌現(xiàn)出來的一項新的無線通信技術(shù)——ZigBee技術(shù)將改變這種狀況。
0 引言
智能家居，又稱為智能住宅（SMART HOME），是以住宅為平臺，利用綜合布線技術(shù)、自動控制技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)、安全防范技術(shù)、音視頻技術(shù)將家居生活有關(guān)的設(shè)備集成，構(gòu)建高效的住宅設(shè)施與家庭日程事務(wù)的管理系統(tǒng)，提升家居安全性、便利性、舒適性、藝術(shù)性，并實現(xiàn)環(huán)保節(jié)能的居住環(huán)境。智能家居起源于上世紀(jì)80年代的美國，隨著我國人民生活水平的不斷提高，已經(jīng)有越來越多的廠商和個人開展了對智能家居的研究，并有各類相關(guān)產(chǎn)品問世。
傳統(tǒng)的智能家居更多的是通過有線的方式進(jìn)行組建，比如常見的Ethernet、CEBus、X-10等，其中得到最廣泛應(yīng)用的是X-10，主要是因為其相對低廉的價格和用戶可自行裝設(shè)的特點(diǎn)。發(fā)表論文，前景展望。CEBus的性能雖然高于X-10，但是由于售價較高而難以得到普及。Ethernet主要用于高速數(shù)據(jù)傳輸網(wǎng)絡(luò)，用于家庭自動化控制則會受到電纜布線的限制。而日益興起的無線技術(shù)能否在智能家居領(lǐng)域占有一席之地并得到廣泛的應(yīng)用呢？
和采用有線網(wǎng)絡(luò)的通信技術(shù)的智能家居產(chǎn)品相比較，無線技術(shù)解決方案最吸引人的地方是安裝布置的靈活性、低廉的安裝費(fèi)用和在智能家居系統(tǒng)進(jìn)行重新布置時的可移動性。盡管無線通信技術(shù)和有線相比較有明顯的優(yōu)勢，而且無線局域網(wǎng)技術(shù)和藍(lán)牙技術(shù)已經(jīng)在市場上獲得了巨大的成功，但無線通信技術(shù)在智能家居領(lǐng)域應(yīng)用相對還是較少。這主要是因為目前沒有一項標(biāo)準(zhǔn)化的，獲得各廠商一致認(rèn)可的無線通信技術(shù)適合在智能家居領(lǐng)域進(jìn)行廣泛的推廣，而且現(xiàn)有的一些針對智能家居領(lǐng)域無線通信產(chǎn)品的價格偏高，導(dǎo)致無線通信技術(shù)在智能家居的應(yīng)用停滯不前。隨著近年來人類在微電子機(jī)械系統(tǒng)（MEMS）、 無線通信、數(shù)字電子方面取得的巨大成就，使得發(fā)展低成本、低功耗、小體積、短通信距離的多功能傳感器成為可能。近年來所涌現(xiàn)出來的一項新的無線通信技術(shù)—— ZigBee技術(shù)將改變這種狀況。ZigBee技術(shù)產(chǎn)品以其低成本、低功耗、低傳輸速率、優(yōu)秀的組網(wǎng)能力，被廣泛認(rèn)為將在未來的幾年中對智能家居行業(yè)產(chǎn)生重大的影響。
1 ZigBee技術(shù)介紹
ZigBee技術(shù)是建立在IEEE（Institute of Electrical and Electronics Engineers，美國電氣電子工程師學(xué)會）802.15.4基礎(chǔ)上的無線通信協(xié)議，它是一個短距離、低功耗協(xié)議，特別適合設(shè)計應(yīng)用在小型的建筑物自動化設(shè)備中，比如溫度自動調(diào)節(jié)裝置、燈光控制設(shè)備、環(huán)境傳感器等。
2000年的12月，IEEE成立了IEEE 802.15.4工作組，致力于開發(fā)一種可應(yīng)用在固定、便攜或移動設(shè)備上的，低成本、低功耗的低速率無線連接技術(shù)。2001年8月，美國霍尼韋爾等公司發(fā)起成立了ZigBee聯(lián)盟，他們提出的ZigBee技術(shù)被確認(rèn)為IEEE 802.15.4標(biāo)準(zhǔn)。2002年，摩托羅拉、飛利浦和三菱等企業(yè)加盟ZigBee聯(lián)盟，06年中國的華為公司也加入了該聯(lián)盟�，F(xiàn)聯(lián)盟內(nèi)有180多個成員企業(yè)，包括軟件供應(yīng)商、系統(tǒng)集成商和終端產(chǎn)品商。2003年，IEEE 802.15.4標(biāo)準(zhǔn)獲得通過，并在2004年12月推出了ZigBee技術(shù)規(guī)范1.0版本。2006年，推出ZigBee 2006，比較完善。2007年底，推出ZigBee PRO。
ZigBee技術(shù)能夠在低功耗下提供短距離、低速的數(shù)據(jù)傳輸，使用普通干電池的ZigBee無線傳感器能夠持續(xù)運(yùn)行2～3年的時間。發(fā)表論文，前景展望。發(fā)表論文，前景展望。另外ZigBee技術(shù)優(yōu)秀的組網(wǎng)能力使得它和其他無線通信技術(shù)在智能家居系統(tǒng)中的應(yīng)用相比尤其具有無可比擬的優(yōu)勢。具體地分析，ZigBee技術(shù)有如下幾點(diǎn)優(yōu)勢：
�。�1）低成本，ZigBee技術(shù)是免協(xié)議專利費(fèi)的，而且每塊芯片的價格大約為2美元左右。
�。�2）低功耗，在低耗電待機(jī)模式下，兩節(jié)五號干電池可支持1個節(jié)點(diǎn)工作半年至兩年時間甚至更長。發(fā)表論文，前景展望。
�。�3）低速率，ZigBee工作在20～250kbps的較低速率，在不同頻帶間分別提供250kbp(2.4GHz)、40kbps(915MHz)和20kbps(868MHz)的原始數(shù)據(jù)吞吐率滿足低速率傳輸數(shù)據(jù)的應(yīng)用需求。
（4）短時延，ZigBee的響應(yīng)速度較快，一般從睡眠轉(zhuǎn)入工作狀態(tài)只需15ms，節(jié)點(diǎn)連接進(jìn)入網(wǎng)絡(luò)只需30ms，進(jìn)一步節(jié)省了電能。相對而言，WIFI需要3s，而藍(lán)牙則需要3~10s。
（5）大容量，ZigBee可采用星狀、樹狀和網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，由一個主節(jié)點(diǎn)管理若干子節(jié)點(diǎn)，最多一個主節(jié)點(diǎn)可管理254個子節(jié)點(diǎn)，同時主節(jié)點(diǎn)還可由上一層網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)管理，最多可組成65000個節(jié)點(diǎn)的大型網(wǎng)絡(luò)。
（6）高安全性，ZigBee提供了三級安全模式，包括無安全設(shè)定、使用訪問控制列表(ACL)防止非法獲取數(shù)據(jù)以及采用高級加密標(biāo)準(zhǔn)(AES 128)的對稱密碼，以靈活確定其安全屬性。
基于上述特點(diǎn)可看出ZigBee主要應(yīng)用于短距離范圍內(nèi)并且數(shù)據(jù)傳輸速率不高的各種電子設(shè)備之間，其典型的傳輸數(shù)據(jù)類型有周期性數(shù)據(jù)（如傳感器數(shù)據(jù)）、間歇性數(shù)據(jù)（如照明控制）和重復(fù)性低反應(yīng)時間數(shù)據(jù)等。因此ZigBee技術(shù)十分適合應(yīng)用于智能家居系統(tǒng)之中。
2 ZigBee技術(shù)在智能家居中的應(yīng)用前景
目前，ZigBee的開發(fā)以大廈自動化設(shè)備、產(chǎn)業(yè)、醫(yī)療及家庭自動化等領(lǐng)域為目標(biāo)。尤其在自動儀表領(lǐng)域，ZigBee擁有很高的關(guān)注度。市場調(diào)研公司In-Stat預(yù)測，支持ZigBee及IEEE802.15.4的芯片組的合計供貨量到2011年將從06年的500萬個增至1億2000萬個。但在智能家居市場，由于競爭技術(shù)較多，ZigBee成為唯一標(biāo)準(zhǔn)的可能性很低，但因為自身的技術(shù)特點(diǎn)，發(fā)展前景還是值得期待的。另一家市場調(diào)研機(jī)構(gòu)ABI Reserch對ZigBee技術(shù)持有非常樂觀的態(tài)度。該公司的一份預(yù)測數(shù)據(jù)顯示，2005年到2012年，ZigBee市場的年均復(fù)合增長率為63%，而到2012年ZigBee市場份額將達(dá)3.5億。目前國際上智能家居領(lǐng)域?qū)＜覀兊墓沧R是，ZigBee技術(shù)在智能家居中的應(yīng)用將不可阻擋，但是多種無線技術(shù)并存的局面將會持續(xù)比較長的時間，能否完全取代其它技術(shù)，成為智能家居領(lǐng)域的首選，還要多方面的共同努力，進(jìn)一步完善技術(shù)，加快標(biāo)準(zhǔn)化的腳步。發(fā)表論文，前景展望。
3 結(jié)束語
隨著我國經(jīng)濟(jì)的飛速發(fā)展，智能家居的數(shù)量也會越來越多，Zigbee技術(shù)與智能家居系統(tǒng)的結(jié)合有著廣泛的應(yīng)用前景，本文主要探討了該技術(shù)在智能家居系統(tǒng)中的應(yīng)用，并對技術(shù)的應(yīng)用前景做了展望。這種方式在現(xiàn)實生活中具有很強(qiáng)的應(yīng)用性，相信在不遠(yuǎn)的將來，會有越來越多由Zigbee技術(shù)延伸而出的設(shè)備投入應(yīng)用，并將極大地改善我們的生活。發(fā)表論文，前景展望。需要關(guān)注的一個問題是，雖然目前我國智能家居中所使用的系統(tǒng)及產(chǎn)品大多被國外的大公司所壟斷，但是ZigBee技術(shù)的出現(xiàn)將給我國開發(fā)自主的具有世界先進(jìn)水平的智能家居系統(tǒng)及產(chǎn)品提供一個嶄新的契機(jī)。
參考文獻(xiàn)
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