物聯(lián)網(wǎng)時代的家庭應用

深圳中科訊聯(lián)科技有限公司物聯(lián)網(wǎng)時代的家庭應用2010年7月27日

張明宇物聯(lián)網(wǎng)時代的家庭應用物聯(lián)網(wǎng)的由來1ZigBee發(fā)展歷程2

ZigBee特性介紹3

ZigBee與其它技術比較4

物聯(lián)網(wǎng)的家庭應用5網(wǎng)聯(lián)網(wǎng)的由來

20世紀90年代初，美國在海灣發(fā)動了第一海灣戰(zhàn)爭，代號“沙漠風暴”。 相比二戰(zhàn)、朝鮮戰(zhàn)爭、越南戰(zhàn)爭，美國國內(nèi)對戰(zhàn)爭要求日益提高，對傷亡的要求幾近苛刻。迫使美軍大量應用高科技到軍事領域，大量降低傷亡率。 其中戰(zhàn)場偵查是高危戰(zhàn)術活動，同時又是必不可少的戰(zhàn)爭勝利關鍵，美軍面臨挑戰(zhàn)……網(wǎng)聯(lián)網(wǎng)的由來大量制造低功耗、小體積、大數(shù)量、低成本傳感器，通過偵查飛機、無人飛機，甚至火炮，成千上萬的投放到敵方陣地，收集氣溫、濕度、聲音、風力、氣體、土壤化學分析等關鍵情報信息。

然后通過這些傳感器自動構建的復雜無線網(wǎng)絡，往后方大量傳送戰(zhàn)場情報，然后分析利用，真正做到“知己知彼、百戰(zhàn)不殆”，創(chuàng)造“零傷亡”奇跡。網(wǎng)聯(lián)網(wǎng)的由來軍事優(yōu)先

當代科技最先進的關鍵技術，總是在第一時間應用在軍事領域，以滿足美國這樣國家的最直接國家利益。比如，Internet最先應用是1969年的美國國防部。領先二十年

業(yè)界大量專家通過總結，得出了領先二十年的一個不成文規(guī)律。就是說，二十年前最尖端的軍事科技，會在二十年后的民用科技領域大規(guī)模開始流行。60年代末、70年代初的Internet，就是在80年末、90年代初開始流行?！拔锫?lián)網(wǎng)”也不例外。網(wǎng)聯(lián)網(wǎng)的由來大量傳感器自動構建的復雜無線網(wǎng)絡，他們之間的通信協(xié)議尤為重要。 在中距離的無線網(wǎng)絡傳輸協(xié)議中，比較流行的有藍牙（Bluetooth）、Wi-fi、Wapi等等，百花齊放，但都各有優(yōu)缺點。比如，在藍牙技術的使用過程中，人們發(fā)現(xiàn)藍牙技術盡管有許多優(yōu)點，但仍存在許多缺陷。ZigBee的由來 對工業(yè)，家庭自動化控制和遙測遙控領域而言，藍牙技術顯得太復雜，功耗大，距離近，組網(wǎng)規(guī)模太小……而工業(yè)自動化對無線通信的需求越來越強烈。正因此，經(jīng)過人們長期努力，Zigbee協(xié)議在2003年中通過后，于2004正式問世了。 Zigbee協(xié)議就是物聯(lián)網(wǎng)時代的核心通信協(xié)議，是早期軍事技術的標準化后的產(chǎn)品。物聯(lián)網(wǎng)時代的家庭應用網(wǎng)聯(lián)網(wǎng)的由來1ZigBee發(fā)展歷程2

ZigBee特性介紹3

ZigBee與其它技術比較4

物聯(lián)網(wǎng)的家庭應用5ZigBee無線網(wǎng)絡技術發(fā)展歷程1、ZigBee的前身是1998年由INTEL、IBM等產(chǎn)業(yè)巨頭發(fā)起的“HomeRFLite”技術。2、2000年12月成立了工作小組起草IEEE802.15.4標準3、Zigbee聯(lián)盟成立于2001年8月。2002年下半年，英國Invensys公司、日本三菱電氣公司、美國摩托羅拉公司以及荷蘭飛利浦半導體公司四大巨頭共同宣布加盟“Zigbee聯(lián)盟”，以研發(fā)名為“Zigbee”的下一代無線通信標準，這一事件成為該項技術發(fā)展過程中的里程碑。ZigBee無線網(wǎng)絡技術發(fā)展歷程4、2004年12月ZigBee1.0標準(又稱為ZigBee2004)敲定，這使得ZigBee有了自己的發(fā)展基本標準。5、2005年9月公布ZigBee1.0標準并提供下載。在這一年里，華為技術有限公司和IBM公司加入了ZigBee聯(lián)盟。但是基于該版本的應用很少，與后面的版本也不兼容。6、2006年12月進行標準修訂，推出ZigBee1.1版(又稱為ZigBee2006)。該協(xié)議雖然命名為ZigBee1.1，但是與ZigBee1.0版是不兼容的。ZigBee無線網(wǎng)絡技術發(fā)展歷程7、2007年10月完成再次修訂(稱為ZigBee2007/PRO)。能夠兼容之前的ZigBee2006版本，并且加入了ZibgeePRO部分，此時ZigBee聯(lián)盟更加專注于以下三個方面：

1)、家庭自動化(HomeAutomation；HA)；

2)、建筑/商業(yè)大樓自動化(BuildingAutomation；BA)；3)、先進抄表基礎建設(AdvancedMeterInfrastructure；AMI)；物聯(lián)網(wǎng)時代的家庭應用物聯(lián)網(wǎng)的由來1ZigBee發(fā)展歷程2

ZigBee特性介紹3

ZigBee與其它技術比較4

物聯(lián)網(wǎng)的家庭應用5

ZigBee特性介紹1、ZigBee技術特點：ZigBee技術致力于提供一種廉價的固定、便攜或移動設備使用的極低復雜度、成本和功耗的低速率無線通信技術。這種無線通信技術具有如下特點：1)數(shù)據(jù)傳輸速率低只有10～250Kb／s，專注于低傳輸速率應用。無線傳感器網(wǎng)絡不傳輸語音、視頻之類的大數(shù)據(jù)量的采集數(shù)據(jù)，僅僅傳輸一些采集到的溫度、濕度之類的簡單數(shù)據(jù)。

ZigBee特性介紹2）功耗低工作模式情況下，ZigBee技術傳輸速率低，傳輸數(shù)據(jù)量很小，因此信號的收發(fā)時間很短，其次在非工作模式時，ZigBee節(jié)點處于休眠模式，耗電量僅僅只有1μW。設各搜索時延一般為30ms，休眠激活時延為15ms，移動設備時延為15ms。由于工作時間較短、收發(fā)信息功耗較低且采用了休眠模式，使得ZigBee設備非常省電，ZigBee節(jié)點的電池工作時間可以長達6個月到2年左右。同時，由于電池時間取決于很多因素，例如電池種類、容量和應用場合，ZigBee技術在協(xié)議上對電池使用也作了優(yōu)化。對于典型應用，堿性電池可以使用數(shù)年，對于某些工作時間短的情況，電池的壽命甚至可以超過1年。

ZigBee特性介紹3）數(shù)據(jù)傳輸可靠

ZigBee的介質(zhì)鏈路層（MAC層）采用CSMA－CA碰撞避免機制。在這種完全確認的數(shù)據(jù)傳輸機制下，當有數(shù)據(jù)傳送需求時則立刻傳送，發(fā)送的每個數(shù)據(jù)包都必須等待接收方的確認信息，并進行確認信息回復，若沒有得到確認信息的回復就表示發(fā)生了碰撞，將再傳一次，采用這種方法可以提高系統(tǒng)信息傳輸?shù)目煽啃浴Ｍ瑫r為需要固定帶寬的通信業(yè)務預留了專用時隙，避免了發(fā)送數(shù)據(jù)時的竟爭和沖突。同時ZigBee針對時延敏感的應用做了優(yōu)化，通信時延和休眠狀態(tài)激活的時延都非常短。

ZigBee特性介紹4）網(wǎng)絡容量大

ZigBee的低速率、低功耗和短距離傳輸?shù)奶攸c使它非常適宜支持簡單器件。ZigBee定義了兩種器件：全功能器件（FFD）和簡化功能器件（RFD）。網(wǎng)絡協(xié)調(diào)器（coordinator）是一種全功能器件，而網(wǎng)絡節(jié)點通常為簡化功能器件。如果通過網(wǎng)絡協(xié)調(diào)器組建無線傳感器網(wǎng)絡，整個網(wǎng)絡最多可以支持超過65000個ZigBee網(wǎng)絡節(jié)點，再加上各個網(wǎng)絡協(xié)調(diào)器可互相連接，整個ZigBee網(wǎng)絡節(jié)點的數(shù)目將十分可觀。

ZigBee特性介紹5）自動動態(tài)組網(wǎng)、自主路由 網(wǎng)絡中除協(xié)調(diào)設備外，其它節(jié)點加入或退出網(wǎng)絡，都不會對整個網(wǎng)絡的運行產(chǎn)生沖擊。6）安全性 采用屬于高級加密標準（AES）的對稱密碼，AES可以用來保護數(shù)據(jù)凈荷和防止攻擊者冒充合法器件。7）實現(xiàn)成本低 ZigBee協(xié)議免專利費用，工作在免費頻段，芯片在2-3美元。無線傳感器網(wǎng)絡中可以具有成千上萬的節(jié)點，因此成本顯得格外重要。

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物聯(lián)網(wǎng)的家庭應用5中科訊聯(lián)構成深圳市訊方通信技術有限公司業(yè)務分布業(yè)務分布業(yè)務分布通信行業(yè)軟件支付類軟件軟件外包通信工程服務高校通信實驗平臺物聯(lián)網(wǎng)應用移動支付軟件RF-SIM配套設備中科院深圳先進技術研究院深圳市康索特軟件有限公司深圳中科訊聯(lián)科技有限公司本部兩種解決方案接觸界面非接觸界面(U)SIM:通信功能RF:支付等應用功能中科訊聯(lián)有兩種2.4G一體化卡：基于Gazell、ZigBee的雙界面射頻SIM卡移動支付解決方案YooCan卡

ZigBee與其它技術比較由于短距離的通信方案較多，下面選取NORDIC公司的nrf24L01無線通信方案與ST公司提供的ZigBee無線通信解決方案進行比較