zigbee智能家居控制系統(tǒng)原理

隨著經(jīng)濟(jì)水平的提高，人們對于生活的要求也越來越高，想要更加舒適便捷的家居生活，而智能家居發(fā)展的意義非常重大，其產(chǎn)品的流通需要基于互通的標(biāo)準(zhǔn)。從工業(yè)領(lǐng)域到民用市場應(yīng)用開拓，ZigBee模塊作為家庭控制通訊的重要角色登上智能家居的舞臺。那么，你知道zigbee智能家居控制系統(tǒng)原理是什么嗎？下面跟小編一起來看看吧！

zigbee智能家居控制系統(tǒng)原理

ZigBee實(shí)際是一種短距離、低功耗的無線通信技術(shù)，名稱來源于ZigZag--一種蜜蜂的肢體語言。當(dāng)蜜蜂新發(fā)現(xiàn)一片花叢后會用特殊舞蹈來告知同伴發(fā)現(xiàn)的食物種類及位置等信息，是蜜蜂群體間一種簡單、高效的傳遞信息方式，因此ZigBee也被成為“紫蜂協(xié)議”。

這樣解釋可能還是難以讓人明白。簡單說，ZigBee是一種類似于WiFi和藍(lán)牙的通信協(xié)議，能夠讓設(shè)備與設(shè)備之間實(shí)現(xiàn)無線通信。而不同的是，雖然都是無線通信技術(shù)，ZigBee在智能家居領(lǐng)域卻有著獨(dú)特優(yōu)勢，如功耗低(發(fā)射功率僅為1mW)、連接設(shè)備多(理論上可達(dá)六萬多個(gè))、安全性高(AES-128加密算法)等等。

具體點(diǎn)來說就是：其特點(diǎn)是近距離、低復(fù)雜度、自組織、低功耗、低數(shù)據(jù)速率。主要適合用于自動控制和遠(yuǎn)程控制領(lǐng)域，可以嵌入各種設(shè)備。

ZigBee是部署無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的新技術(shù)。它是一種短距離、低速率的無線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)。是介于無線標(biāo)記技術(shù)和BlueTooth之間的提案。ZigBee一詞源自蜜蜂群在發(fā)現(xiàn)花粉位置時(shí)，通過跳ZigZag形舞蹈來告知同伴，達(dá)到交換信息的目的。借此稱呼一種專注于低功耗、低成本、低復(fù)雜度、低速率的近程無線網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)。

1、zigbee智能家居的優(yōu)勢：

（1）數(shù)據(jù)傳輸速率低：10KB/秒～250KB/秒，專注于低傳輸應(yīng)用。

（2）功耗低：在低功耗模式下，兩節(jié)普通5號電池可使用6～24Month。

（3）成本低：ZigBee傳輸速率低，協(xié)議簡單，所以大大降低了成本。

（4）網(wǎng)絡(luò)容量大：網(wǎng)絡(luò)可容納65,000個(gè)設(shè)備。

（5）時(shí)延短：典型搜索設(shè)備時(shí)延為30ms，休眠激活時(shí)延為15ms，活動設(shè)備信道接入時(shí)延為15ms。

（6）網(wǎng)絡(luò)的自組織、自愈能力強(qiáng)，通信可靠。

（7）數(shù)據(jù)安全：ZigBee提供了數(shù)據(jù)完整性檢查和鑒權(quán)功能，采用AES-128加密算法(美國新加密算法，是目前最好的文本加密算法之一)，各個(gè)應(yīng)用可靈活確定其安全屬性。

（8）抗干擾性：ZigBee在低信噪比的環(huán)境下ZigBee具有很強(qiáng)的抗干擾性能。

2、zigbee智能家居的應(yīng)用：

（1）低功耗，低成本；

（2）較低的報(bào)文吞吐率；

（3）需要支持大型網(wǎng)絡(luò)接點(diǎn)的數(shù)量級；

（4）對通信服務(wù)質(zhì)量QoS要求不高（甚至無QoS）；

（5）需要可選擇的安全等級（采用AES-128），

（6）需要多方面的較復(fù)雜的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)應(yīng)用；

（7）要求高的網(wǎng)絡(luò)自組織、自恢復(fù)能力。

3、ZigBee與WLAN的對比

（1）ZigBee技術(shù)在相同的環(huán)境中，ZIGBEE抗干擾性能遠(yuǎn)遠(yuǎn)好于藍(lán)牙和WLAN。

（2）ZigBee的抗干擾性能是藍(lán)牙、WLAN和FSK的1000倍。

（3）ZIGBEE技術(shù)的抗干擾設(shè)計(jì)：ZIGBEE在物理層采用高處理增益的直序/頻率快變DS/FA技術(shù)（DirectSequence/FrequencyAgility）。

（4）ZIGBEE的處理增益最大，抗干擾和抗多徑時(shí)延擴(kuò)展的能力也越強(qiáng)。

（5）ZIGBEE具備的頻率快變就是改變頻率，以避開從一個(gè)已知干擾源或信號源來的影響的能力。

（6）ZigBee可靠鏈接：ZigBee技術(shù)RF物理層上的設(shè)計(jì)保證了較強(qiáng)的抗干擾能力和通信可靠性；ZigBee技術(shù)在通信協(xié)議上的可靠設(shè)計(jì)，保證了較強(qiáng)的抗干擾能力和通信可靠性。

（7）ZigBee工作頻段靈活性：使用頻段為2.4GHz、868MHz（歐洲）和915MHz（美國），均為免執(zhí)照（免費(fèi)）的頻段。

zigbee對智能家居的重要性

智能家居，智能家居背后的全部理念是讓一切都與所有事物保持聯(lián)系，讓您在設(shè)備保持通知的同時(shí)隨時(shí)了解情況。這可能是您的照明與您的安全攝像頭對話，或者您的智能咖啡機(jī)在您起床時(shí)打開。物聯(lián)網(wǎng)可能是一個(gè)相當(dāng)無用的術(shù)語，但實(shí)際上，這就是正在發(fā)生的事情，一切都是連通的，這意味著信息可以共享，你的生活可以被控制而無需單獨(dú)訪問每件事物。

所有這些連接的設(shè)備都由單個(gè)網(wǎng)絡(luò)上的自動系統(tǒng)處理。結(jié)果？借助智能應(yīng)用和設(shè)備，您擁有智能家居。但只有一個(gè)問題：許多公司制造這些不同的設(shè)備。為了讓它們在單個(gè)網(wǎng)絡(luò)上協(xié)同工作，您必須使用單一的通用語言。這就是ZigBee的用武之地。

什么是ZigBee？ZigBee基于IEEE的802.15.4個(gè)人區(qū)域網(wǎng)絡(luò)標(biāo)準(zhǔn)。您需要知道的是，ZigBee是一種已經(jīng)存在十多年的規(guī)范，并且它被廣泛認(rèn)為是Wi-Fi和藍(lán)牙的替代品，適用于某些應(yīng)用，包括不需要大量帶寬的低功耗設(shè)備，像你的智能家居傳感器。

一個(gè)典型的例子是你有一個(gè)支持ZigBee的燈泡和一個(gè)支持ZigBee的燈開關(guān)，你想要燈開關(guān)來控制燈泡。使用ZigBee，這兩種設(shè)備，即使它們來自不同的制造商，會說一種共同的語言，因此沒有通信障礙。

ZigBee并不專注于點(diǎn)對點(diǎn)通信，例如藍(lán)牙，其中一個(gè)高功率設(shè)備在短距離內(nèi)將數(shù)據(jù)發(fā)送到另一個(gè)高功率設(shè)備，使其在網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)中運(yùn)行，這就是為什么它對于智能家居。

實(shí)際上，對于將智能家庭整合在一起的客戶來說，支持ZigBee協(xié)議的設(shè)備可能仍然是孤立的，但隨著我們向前發(fā)展，有更多設(shè)備想要充當(dāng)中央控制器，為您的智能設(shè)備提供更少的無線協(xié)議一個(gè)明顯的優(yōu)勢，特別是如果它意味著您可以避免將大量集線器連接到您的路由器。

什么是網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)？網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)是當(dāng)網(wǎng)絡(luò)連接在無線節(jié)點(diǎn)之間展開時(shí)，這些無線節(jié)點(diǎn)可以彼此通信并在大區(qū)域上共享網(wǎng)絡(luò)連接。將節(jié)點(diǎn)視為小型發(fā)射器，其功能與無線路由器相同，ZigBee支持網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)的能力意味著它可以提高數(shù)據(jù)傳輸范圍并提供更高的穩(wěn)定性（即使單個(gè)連接節(jié)點(diǎn)出現(xiàn)故障也無法工作）。

使用ZigBee，您可能擁有一個(gè)控制其他連接節(jié)點(diǎn)的主協(xié)調(diào)器節(jié)點(diǎn)，例如AmazonEchoPlus。如果一個(gè)節(jié)點(diǎn)由于某種原因而失敗并且不能與網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)上的第二節(jié)點(diǎn)通信，則主節(jié)點(diǎn)和第二節(jié)點(diǎn)可以通過鏈接到范圍內(nèi)的第三節(jié)點(diǎn)來進(jìn)行通信。每個(gè)節(jié)點(diǎn)都充當(dāng)各種中繼器，并且所有節(jié)點(diǎn)在數(shù)據(jù)分布中協(xié)作，因此叫網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)。ZigBee在單個(gè)網(wǎng)絡(luò)上支持多達(dá)65,000個(gè)節(jié)點(diǎn)。

什么設(shè)備使用ZigBee？所以現(xiàn)在你知道ZigBee是什么，值得運(yùn)行與ZigBee一起使用的設(shè)備。僅僅因?yàn)樗麄兪褂眠@種無線網(wǎng)絡(luò)標(biāo)準(zhǔn)并不能立即意味著事情會協(xié)調(diào)一致，畢竟，你可能沒有一個(gè)控制應(yīng)用程序知道所有這些設(shè)備是什么。

以下是智能家居中ZigBee的一些大用戶：亞馬遜，康卡斯特，霍尼韋爾，華為，飛利浦，SmartThings，德州儀器，亞馬遜，貝爾金，宜家，路創(chuàng)，諾基亞，歐司朗，博世，Indesit公司，三星，威盧克斯，Humax公司，松下，美諾。

僅僅因?yàn)橐患夜臼褂迷搮f(xié)議，并不意味著它會立即發(fā)揮出色。飛利浦Hue使用ZigBee連接其燈泡，但這并不意味著您可以添加來自不同制造商的其他燈泡。

然而，隨著AmazonEchoPlus的發(fā)布，我們?nèi)绾翁幚鞿igBee設(shè)備有了很大的變化，因?yàn)槟梢宰孉lexa控制所有這些不同類型的設(shè)備，而無需每個(gè)制造商的集線器或應(yīng)用程序?？梢愿嬖VEchoPlus搜索設(shè)備，例如，可以找到飛利浦Hue燈泡并且能夠控制它，而不需要飛利浦的任何輸入。

AmazonEcho設(shè)備很有趣（以及GoogleHome或AppleHomeKit），因?yàn)樗鼈兪侵悄蹵I設(shè)備，可以控制更多。例如，EchoPlus可以直接控制ZigBee設(shè)備，但也可以讓您啟用控制其他標(biāo)準(zhǔn)運(yùn)行設(shè)備的技能，例如環(huán)形視頻門鈴。

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