河北联合大学轻工学院国际电联协议课程论文题目：Zigbee技术在智能家居中的应用摘要：ZigBee作为一种经济的，低功耗的近距离无线组网通讯技术。已经被越来越多的人多熟知，其特点是近距离、低复杂度、自组织、低功耗、低数据速率、低成本。非常适合用于家居自动化控制和远程控制领域，可以轻松嵌入到各种家庭电器设备中。关键词：zigbee协议无线通信智能家居1引言随着社会的发展，无线通信技术的应用越来越广泛。按照距离分类可分为远距离无线通信和近距离无线通信两种，其中近距离无线通信近年来越来越受到重视，近距离无线通信中以zigbee技术、蓝牙（bluetooth）、红外、wifi应用最为广泛。Zigbee是专注于低功耗、低成本、低传输速率的无线通信技术。这些特点使得该技术更加的贴近人们的日常生活，非常适合在智能家居、医疗等领域的应用。图1.04种无线通信技术的比较2Zigbee技术标准Zigbee技术在IEEE802.15.4协议标准的推动下，在传统领域取得了成功的应用，如工业、军事、环境等。基于IEEE802.15.4标准，Zigbee联盟对Zigbee标准里的网络层协议和应用程序接口进行了标准化。IEEE802.15.4标准定义了无线网络的物理层和MAC层，Zigbee标准在IEEE的协议基础上扩展出了网络层和应用层框架，其中包括应用支持子层（APS，APPLICATIONSUPPORTSUB—layer）、Zigbee设备对象（ZDO，ZigbeeDeviceObject）以及应用设备制造商自定义的各种组件。每个协调器在网络中可连接多达255个节点设备，而几个协调器互相间接则可以组成一个更大的网络，Zigbee网络没有限制网络中路由传输的数目。IEEE标准仅仅处理低级MAC层和物理层协议。在Zigbee技术中，各个简化标准通常使用“层”这个概念来描述，每个层按照设计完成相应的功能，并且向上层提供特定的服务。其体系结构通常用“层”来描述它的各个简化标准，每一层负责完成特定的任务，并向上层提供服务。Zigbee技术的体系结构主要由物理层、媒体接入控制层、网络／安全层以及应用框架层组成，其各层之间分布如图1所示。各层之间的通过接口进行连接，连接服务需要通过定义的逻辑链路来提供。图1.1Zigbee协议的结构Zigbee各协议层的功能及作用：1.媒体接入控制层媒体接入控制层的特征功能是信标管理，发送连接及断开连接请求，时隙管理，发送确认帧，信道接入。2.MAC层MAC层的特征功能是启动和关闭无线收发模块，能量检测，链路质量，信道选择，清除信道评估，以及通过物理手段对数据包进行收发。3.网络／安全层Zigbee网络的组网连接、数据管理以及网络安全等由网络／安全层负责。4.应用框架层应用框架层的作用是提供一些应用程序的模型，便于系统的开发与应用，但是不同的模型在不同的应用场合中功能又有所不同。根据实际应用的需要，Zigbee技术可以支持三种网络拓扑，它们分别是：星型（Star）、簇树型（ClusterTree）和网状网型（Mesh）。这三种网络拓扑结构分别如图1.2所示。图1.2Zigbee网络拓扑结构ZigBee技术的特点：1.超低功耗由于ZigBee技术传输速率低、传输数据量很小、内存使用量少，因此信号的收发时间很短，ZigBee节点可以在大部分时间内处于睡眠状态，而在睡眠状态下Zigbee收发模块的工作电流一般在几微安左右。当需要发送数据时，Zigbee可以在15ms或更短的时间内由睡眠状态进入工作状态，因此即使处于睡眠状态的节点也能做到低时延。因此ZigBee节点非常省电，特别是在睡眠状态占设备总运行时间的比例较大的情况下。一般来说，碱性电池可以使用半年到数年。在收发状态比例较少的情况下，电池寿命甚至可以超过10年。2.网络容量大一个Zigbee网络理论上可以支持65536个ZigBee网路节点。3.数据传输可靠至于可靠性，ZigBee有很多方面进行保证，首先是物理层采用了扩频技术，能够在一定程度上抵抗干扰；MAC层和应用层(APS部分)有应答重传功能，另外MAC层的CSMA机制使节点发送之前先监听信道，选择相对空闲的信道进行通讯，也可以起到避开干扰的作用；网络层采用了网状网的组网方式，从源节点到达目的节点可以有多条路径，路径的冗余加强了网络的健壮性。如果原先的路径出现了问题，比如受到干扰，或者其中一个中间节点出现故障，ZigBee可以进行路...