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无线传感网期末作业

ZigBee 在智能家居领域的应用与前景

学院：

姓名：

2021.01.01

ZigBee 无线传感网在智能家居领域中的应用前景分析

一、应用背景

智能家居的概念最早由美国、加拿大、欧洲、澳大利亚以及东南亚等经济比

拟兴旺的国家提出。世界上第一幢智能建筑于 1984 年在美国康涅狄格州出现，

当时只是对一座旧式大楼进行了一定改造，采用计算机对大楼内的空调、电梯、

照明灯设备进行监测和控制，并提供语音通信、电子邮件和情报资料灯方面的信

息效劳。而后涌现了各种不同的解决方案，涉及到生活的方方面面。

1998 年 5 月新加坡举办的“98 亚洲家庭电器与电子消费品国际展览会〞上，

通过在场内模拟“未来之家〞，推出了新加坡模式的家庭智能化系统。它的系统

功能包括三表抄送功能、安防报警功能、可视对讲功能、监控中心功能、家电控

制功能、有线电视接入、接入、住户信息留言功能、家庭智能控制面板、智

能布线箱、宽带网接入和统软件配置等。

国内智能家居的控制系统产品十分繁多，由于入行门槛不高，技术水平要求

较低，中国产生了数百个互不兼容的标准，直接导致了国内行业竞争剧烈，标准

不统一带来实际应用的的麻烦。而 2005 年以后，智能家居的野蛮成长和恶性竞

争，给智能家居行业带来了极大的负面影响。导致实际使用效果差，产品可靠性、

平安性缺乏。不少媒体对智能家居提出了质疑，一般民众也逐渐丧失了信心。

但是智慧家居是今后家居领域开展的必然趋势，虽然市场推广才刚刚开始，

但行业的竞争已经很剧烈，光是宁波就有不下 5 家企业专门从事这方面开发。面

对中国庞大的需求市场，预计该行业将以年均 19.8%的速率增长，在 2021 年产

值达 1240 亿元。

二、技术分析

智能家居不同于数据通信网络，其要求低速率低本钱的控制手段。其仅需要

设备的互联和控制，故应该考虑以下特点：

1.低本钱家庭控制网络中控制的对象主要是大量的家电和传感器终端节

点，这种较大规模的网络需要一个低本钱的节点组网技术。

2.标准化需要各个家居组成部件之间互相通信，标准化的工作非常重要。

3.跨平台使用环境是一个家居环境，整个系统中有着形形色色的平。

4.自组织不能期望用户能够对系统进行复杂的配置和管理，网络环境下各

种资源的自组织和协同工作显得十分重要。

5.可扩展性系统不做大的改动情况下，能够自动地进行软件升级和功能扩

张。

6.嵌入式应用嵌入式技术是指设备通过嵌入式模块，而非 PC 系统，直接

接入 Intemet 实现信息交互的过程，或者通过移动通信模块直接接入移动网络实

现远程交互的过程。这样防止了系统对传统 PC 机的依赖问题。

常用的短距离无线通信技术比照

ZigBee

Bluetooth

433MHz

低功耗

WiFi

433MHz 的显著优势是无线信号的穿透性强、能够传播得更远。但其缺点也

是很明显的，就是其数据传输速率只有 9600bps，只支持星型网络的拓扑结构，

通过多基站的方式实现网络覆盖空间的扩展。433Mhz 网络中一般采用数据透明

传输协议，因此其网络平安可靠性也是较差的。

WiFi 的特点是数据传输速率高，并且支持“永远在线〞功能。这些功能带

来的负面作用是功耗的增加以及可靠性及性能的降低。

蓝牙最近出了 4.0 标准，这种标准除了低功耗设计，通讯距离也到达 2.4G

无线信号的范围，但其缺陷依然明显，平安性、组网能力和抗干扰能力不够，没

有网络自愈功能，蓝牙的泄密事件非常普遍，新标准的组网规模一般不能超过

300 个，另外蓝牙很容易被干扰。

ZigBee 的特点是低功耗、高可靠性、强抗干扰性，布网容易，通过无线中

继器可以非常方便地将网络覆盖范围扩展至数十倍。其也可以从应用层的角度设

计成类似于“永远在线〞的模式，通过设置合理的“刷新时间间隔〞参数来实现

功能、功耗及可靠性之间的折中。

结合上表不难看出 ZigBee 在智能家居方面所具有的优势。

通信距离

100-500m

10-50m

1km

50-100m

功耗

低

中

低

组网规模

<65000

点对点

<255

<20

平安性

高

低

高

本钱

低

高

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