ZigBee与智慧家居-ZigBee方案的详细讲解

看过电影《钢铁侠》的朋友应该对影片里面小唐尼的别墅“自由之城”不会陌生，不论是充满未来科技感的整体外观设计，还是以智能AI“贾维斯”为核心的智能系统，无不让人产生一种想要切身体会的冲动。其实，在万物互联的浪潮下，随着技术和产品的不断创新与发展，智慧家居已经在逐步融入我们的生活中，潜移默化的改变着我们的生活方式，相信不久的将来，影片中展示的生活场景也会在我们身边得以体现。

现在，让亿佰特带大家去看看智慧家居的实现方式吧。智慧家居作为物联网概念中的一个具体应用场景，其第一步要解决的便是各种家居、电器之间的信息沟通问题（M2M），其中，ZigBee是比较被看好的数种技术之一。

ZigBee技术是一种具有统一技术标准的短距离无线通信技术，诞生于2003年，其物理层和数据链路层协议为IEEE 802.15.4协议标准，网络层和安全层由ZigBee联盟制定，应用层的开发应用根据用户的应用需要，对其进行开发利用，因此该技术能够为用户提供机动、灵活的组网方式。

根据IEEE 802.15.4协议标准，ZigBee的工作频段分为3个频段，这3个工作频段相距较大，而且在各频段上的信道数据不同，因而，在该项技术标准中，各频段上的调制方式和传输速率不同。3个频段分别为 868MHz，915MHz和2.4GHz，其中2.4GHz频段上分为16个信道，该频段为全球通用的工业、科学、医学（indus- trial，scientific and medical，ISM）频段，该频段为免付费、免申请的无线电频段，在该频段上，数据传输速率为 250Kb／s；另外两个频段为915／868MHz，其相应的信道个数分别为10个和1个，传输速率分别为40Kb／s和20Kb／s，868MHz和 915MHz无线电使用直接序列扩频技术和二进制相移键控（BPSK）调制技术。2.4GHz无线电使用DSSS和偏移正交相移键控（O－QPSK）。

在组网性能上，ZigBee可以构造为星形网络或者点对点对等网络，在每一个ZigBee组成的无线网络中，连接地址码分为16b短地址或者64b长地址，可容纳的最大设备个数分别为216和264个，具有较大的网络容量。在无线通信技术上，采用CSMA－CA方式，有效地避免了无线电载波之间的冲突，此外，为保证传输数据的可靠性，建立了完整的应答通信协议。

ZigBee设备为低功耗设备，通常情况下，其发射输出为 0～3.6dBm，节点通信距离为30～70m，可通过路由转发方式扩展有效通信距离（Zigbee网关），具有能量检测和链路质量指示能力，根据检测结果，设备可以自动调整发射功率，在保证通信链路质量的条件下，最小地消耗设备能量。为保证ZigBee设备之间通信数据的安全保密性，ZigBee技术采用了密钥长度为128位的加密算法，对所传输的数据信息进行加密处理。

低功耗、低成本、自主组网及路由等特点，使得Zigbee技术在智慧家居中得以一展身手，就一般家庭而言，Zigbee可在如下方面应用：

①空调系统的温度控制器，灯光、窗帘的自动控制。②老年人与行动不便者的紧急呼叫器。③电视与音响的万用遥控器，无线键盘、滑鼠、摇杆，玩具。④烟雾侦测器。⑤智慧型RFID标签。

同时，业内上游厂家也在不断更新产品以支持Zigbee产品的开发，德州仪器(TI)日前宣布推出两款基于体声波(BAW)的全新嵌入式处理器和模拟芯片，CC2652RB SimpleLink无线微控制器(MCU)与LMK05318网络同步器时钟。在业内，TI首次将BAW谐振器技术用于集成时钟功能，CC2652RB作为业界先进的无外置石英晶振的无线MCU，TI在方形扁平无引脚(QFN)封装内集成了一个BAW谐振器，无需外置高速48MHz晶体，频率稳定性可达+/-40ppm，同时有效降低PCB板使用空间（10%~15%）,其在单芯片上支持Zigbee、Thread、低功耗蓝牙及私有2.4GHz连接解决方案。

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