本文簡(jiǎn)要介紹智能家居的現(xiàn)狀、Zigbee的基本情況以及Zigbee技術(shù)用于智能家居系統(tǒng)的優(yōu)勢(shì)

*，十多年前智能家居的概念已經(jīng)在國內(nèi)出現(xiàn)，但時(shí)至今日，智能家居還沒有進(jìn)入繁榮期，市場(chǎng)也一直處于低迷階段，基本上沒有太大突破。

　　智能家居發(fā)展較慢的障礙主要有以下幾方面：
　　
1.產(chǎn)品價(jià)格

智能家居采用的技術(shù)都離不開各種網(wǎng)絡(luò)、控制和軟件技術(shù)，因此，比起傳統(tǒng)產(chǎn)品(如開關(guān)、窗簾等)來說要貴很多。一個(gè)智能開關(guān)起碼要比普通的開關(guān)貴十倍以上的價(jià)格。因此，對(duì)普通家庭來說，如果沒有真正的需求，一般是不會(huì)考慮的。

2.技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)

2005年*認(rèn)可了”E家佳”和“閃聯(lián)”兩個(gè)智能家居推薦標(biāo)準(zhǔn)外，但是它們并沒有得到很好的普及。國外和國內(nèi)各廠商實(shí)際使用的各種標(biāo)準(zhǔn)在中國市場(chǎng)上是五花八門，并沒有形成zui主流和普遍使用的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)。

3.安裝方式

這是產(chǎn)品研發(fā)和推廣的致命難關(guān)。

如果采用傳統(tǒng)、成熟的總線技術(shù)產(chǎn)品，難以讓多數(shù)消費(fèi)者接受。因?yàn)?，這必須要在裝修前就要預(yù)埋管線，工程難度大、技術(shù)要求高，并且一旦裝修完畢，就很難再做修改，這對(duì)于還在不斷學(xué)習(xí)和嘗試感受新事物過程中的消費(fèi)者來說是很難接受的。

基于無線315MHz、433MHz的公共頻段(該頻段上還包括遙控玩具、報(bào)警器、遙控門鎖等)的無線智能家居家居系統(tǒng)，則存在產(chǎn)品抗*力差導(dǎo)致系統(tǒng)不穩(wěn)定、系統(tǒng)反映慢導(dǎo)致用戶體驗(yàn)較差、產(chǎn)品功耗大等缺陷。

對(duì)于基于電力載波技術(shù)的產(chǎn)品，同樣存在系統(tǒng)不穩(wěn)定的缺點(diǎn)。原因在于中國的電力線環(huán)境中存在較多的雜波信號(hào)，使通過電力線傳輸?shù)目刂菩盘?hào)受到干擾，難以保證其控制信號(hào)傳輸?shù)目煽啃浴?br />
4.操作復(fù)雜

智能家居產(chǎn)品大多存在設(shè)置、操作復(fù)雜的問題，有很多花哨、不必要的功能。智能家居系統(tǒng)在很多時(shí)候，更象是一個(gè)專業(yè)的控制系統(tǒng)，而不是一個(gè)普通老百姓可以操作的家電產(chǎn)品。去繁就簡(jiǎn)，使系統(tǒng)更易于操作、更人性化才是智能家居系統(tǒng)得以普及的關(guān)鍵。

如何清除上述障礙，是智能家居能得到真正的普及？Zigbee技術(shù)給我們提供一個(gè)很好的解決思路。

ZigBee技術(shù)是一種用于短距離范圍內(nèi)、低數(shù)據(jù)量、低傳輸速率下的電子設(shè)備之間的無線通信技術(shù)。ZigBee名字來源于“Bee”蜜蜂，“Zig”意思是走“之”字形，是蜜蜂通過跳之字形狀的舞蹈將花和蜂蜜所在地的訊息正確的傳達(dá)給其他蜜蜂。ZigBee技術(shù)也具備相似的通訊能力，可以將信息通過ZigBee網(wǎng)路傳遞給其他ZigBee裝置。

ZigBeeAlliance定義網(wǎng)路層(NWK)、應(yīng)用層(APS)與安全層(Security)規(guī)格。NWKzui重要的工作，在于負(fù)責(zé)網(wǎng)絡(luò)機(jī)制的建立與管理，并具有自動(dòng)組網(wǎng)以及自動(dòng)修復(fù)路徑的功能。在NWK中，ZigBee定義了三種角色，*個(gè)是協(xié)調(diào)器(Coordinator)，負(fù)責(zé)網(wǎng)路的建立以及網(wǎng)絡(luò)地址(NetworkAddress)的分配；第二個(gè)是路由器(Router)，主要負(fù)責(zé)找尋、建立以及修復(fù)數(shù)據(jù)包的路由路徑，并負(fù)責(zé)轉(zhuǎn)送數(shù)據(jù)包，同時(shí)也具有網(wǎng)路位置的分配的能力；zui后一個(gè)是終端設(shè)備(EndDevice)，只能選擇加入別人已經(jīng)形成的網(wǎng)絡(luò)(WPAN)，可以收發(fā)資料，但不能轉(zhuǎn)送數(shù)據(jù)包(Routing)。

　　ZigBee技術(shù)的特點(diǎn)：
　　
1.超低功耗

由于ZigBee技術(shù)傳輸速率低、傳輸數(shù)據(jù)量很小、內(nèi)存使用量少，因此信號(hào)的收發(fā)時(shí)間很短，ZigBee節(jié)點(diǎn)可以在大部分時(shí)間內(nèi)處于睡眠狀態(tài)，而在睡眠狀態(tài)下Zigbee收發(fā)模塊的工作電流一般在幾微安左右。

當(dāng)需要發(fā)送數(shù)據(jù)時(shí)，Zigbee可以在15ms或更短的時(shí)間內(nèi)由睡眠狀態(tài)進(jìn)入工作狀態(tài)，因此即使處于睡眠狀態(tài)的節(jié)點(diǎn)也能做到低時(shí)延。

因此ZigBee節(jié)點(diǎn)非常省電，特別是在睡眠狀態(tài)占設(shè)備總運(yùn)行時(shí)間的比例較大的情況下。一般來說，堿性電池可以使用半年到數(shù)年。在收發(fā)狀態(tài)比例較少的情況下，電池壽命甚至可以超過10年。

2.網(wǎng)絡(luò)容量大

一個(gè)Zigbee網(wǎng)絡(luò)理論上可以支持65536個(gè)ZigBee網(wǎng)路節(jié)點(diǎn)。

3.數(shù)據(jù)傳輸可靠

至于可靠性，ZigBee有很多方面進(jìn)行保證，首先是物理層采用了擴(kuò)頻技術(shù)，能夠在一定程度上抵抗干擾；MAC層和應(yīng)用層(APS部分)有應(yīng)答重傳功能，另外MAC層的CSMA機(jī)制使節(jié)點(diǎn)發(fā)送之前先監(jiān)聽信道，選擇相對(duì)空閑的信道進(jìn)行通訊，也可以起到避開干擾的作用；網(wǎng)絡(luò)層采用了網(wǎng)狀網(wǎng)的組網(wǎng)方式，從源節(jié)點(diǎn)到達(dá)目的節(jié)點(diǎn)可以有多條路徑，路徑的冗余加強(qiáng)了網(wǎng)絡(luò)的健壯性。如果原先的路徑出現(xiàn)了問題，比如受到干擾，或者其中一個(gè)中間節(jié)點(diǎn)出現(xiàn)故障，ZigBee可以進(jìn)行路由修復(fù)，另選一條合適的路徑來保持通信。另外，頻率捷變(frequencyagility)也是ZigBee加強(qiáng)其可靠性的一個(gè)重要特性。當(dāng)ZigBee網(wǎng)絡(luò)受到外界干擾，比如Wi-Fi的干擾，無法正常工作時(shí)，整個(gè)網(wǎng)絡(luò)可以動(dòng)態(tài)的切換到另一個(gè)工作信道上。

4.時(shí)延短

ZigBee的響應(yīng)速度較快，從睡眠狀態(tài)轉(zhuǎn)入工作狀態(tài)只需15ms，節(jié)點(diǎn)連接進(jìn)入網(wǎng)絡(luò)只需要30ms，既節(jié)約了能源又縮短了時(shí)間。相對(duì)而言，Bluetooth需要3~10s，WiFi需要3s。

5.安全性

ZigBee提供了數(shù)據(jù)完整性檢查功能，阻止攻擊者對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行修改；提供認(rèn)證功能，阻止攻擊者修改、模仿Zigbee設(shè)備；采用采用128bitsAES加密算法，防止偵聽數(shù)據(jù)；這些措施確定Zigbee網(wǎng)絡(luò)的安性。

6.實(shí)現(xiàn)成本低

由于對(duì)資源要求低、系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，產(chǎn)品的構(gòu)成成本自然降低，再加上Zigbee協(xié)議為免費(fèi)用，其大量市場(chǎng)的應(yīng)用必然大幅度降低芯片的成本。

　　ZigBee技術(shù)在數(shù)字家庭領(lǐng)域的應(yīng)用

　　在家居中有很多電器和電子設(shè)備，如電燈、電視機(jī)、冰箱、洗衣機(jī)、電腦、空調(diào)等等，可能還有煙霧感應(yīng)、報(bào)警器和攝像頭等設(shè)備，使用了ZigBee技術(shù)，可以把這些電子電器設(shè)備都起來，組成一個(gè)網(wǎng)絡(luò)，還可以通過網(wǎng)關(guān)連接到Internet，這樣用戶就可以方便的在任何地方監(jiān)控自己家里的情況。

　　采用Zigbee技術(shù)構(gòu)建智能家居系統(tǒng)的優(yōu)勢(shì)：
　　
1.低成本

與有線智能家居系統(tǒng)相，ZigBee無線系統(tǒng)*省去了管線設(shè)計(jì)、施工、安裝、維護(hù)所帶來的一大堆成本；另外，對(duì)于已經(jīng)裝修好的家居來說，可以直接安裝智能家居系統(tǒng)，無需進(jìn)行破壞原有的裝修設(shè)計(jì)進(jìn)行重新布線、施工；

2.安裝簡(jiǎn)易快捷

基于無線傳輸?shù)腪igBee智能家居系統(tǒng)提供了一套無需在設(shè)備間額外安裝控制信號(hào)線的解決方案，只需更換傳統(tǒng)的墻壁開關(guān)就可立即實(shí)現(xiàn)對(duì)燈光、窗簾等電器的智能控制，任何一個(gè)非專業(yè)的電工都能安裝；還可以以簡(jiǎn)易的方式對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行擴(kuò)展和修改。

3.操作簡(jiǎn)易

對(duì)于家居的各種電器控制，Zigbee系統(tǒng)的操作非常簡(jiǎn)單。開啟系統(tǒng)后各種家電設(shè)備即可自動(dòng)組網(wǎng)，無需用戶的過多干預(yù)。系統(tǒng)啟動(dòng)后的操作也很簡(jiǎn)單，比如一鍵就可以同時(shí)控制燈光、窗簾、音樂等構(gòu)成的場(chǎng)景。使用者也無需擔(dān)心系統(tǒng)的設(shè)置和記憶問題。

4.系統(tǒng)穩(wěn)定可靠

Zigbee協(xié)議本身具有保證數(shù)據(jù)可靠傳輸、系統(tǒng)安全的機(jī)制，所以以Zigbee技術(shù)構(gòu)建的智能家居系統(tǒng)，在穩(wěn)定性、安全性方面有先天的優(yōu)勢(shì)。

         物聯(lián)傳感---薛慧：  

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