zigbee技术在智能家居中的应用

发布者：智家网
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2021-05-24 10:00:31

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　　市场对智能家居设备的需求不断增长，联盟也毫不懈怠地通过Zigbee标准推动物联网的开放性和互操作性，并引领基于IP的发展道路。如今，越来越多的企业开始采用zigbee协议，华为、中兴、海尔、小米等公司在智能家居行业的布局，都不约而同地选择了zigbee技术通讯协议。那么zigbee技术在智能家居中的应用都有哪些呢？它有着怎样的优势呢？

zigbee技术在智能家居中的应用

　　Zigbee应用在智能家居行业自于无线传感器网与智能家具的基本属性所决定的。因为智能家居的基本属性包括：第一个全天候、第二个全区域、第三个全功能。Zigbee还有更强的整合能力，解决传统需求，最终达到优化生活方式的目的。智能家居的全天候工作都是要求我们整个系统，不受白天黑夜的限制，从唤醒用户到送出门上班，从迎接客户回家到陪伴用户入睡，智能家居一直在工作着，甚至当客户入睡也要随时听候吩咐。如果用户夜间起床，智能夜灯自动启动。Zigbee技术用在智能家居最大的优点就是全区域，Zigbee的节点数越多越多稳定，用户在家中任何区域都可以与智能家居进行交互并享受相应的功能，甚至不在家中的时候也可以进行远程查看和控制，其广泛的交互区域和互动能力也是一般传统家居功能不能比拟的。

　　目前，Zigbee联盟网站列出了约数百种可用于家庭自动化的设备。家庭自动化Zigbee设备包括所有常见的IoT家庭设备，例如智能灯泡，智能开关，智能锁，运动传感器和智能恒温器等等。

　　Zigbee非常适合家庭环境，家里大多数设备之间的距离基本上应在10至100米之间。市场上已经推测Zigbee产品的主要公司包括三星，博世，霍尼韦尔，德州仪器和亚马逊。实际上，亚马逊的Echo Plus带有内置的Zigbee模块来控制Zigbee设备。三星的SmartThings设备也使用Zigbee进行通信（当然，它们还支持Z-wave）。总之，Zigbee是一种低功耗低数据传输网络协议，基于Zigbee协议的设备可以轻松添加到网络以相互通信。非常适用于家庭自动化之类的应用，这些应用中的设备之间不需要经常通信，并且彼此之间的距离很近，传输数据量也非常小。Zigbee的内置省电功能也是一项非常好的功能，使得设备的电池续航时间比其他网络协议更长。也因此，Zigbee也得到了越来越多家庭自动化企业的支持。

　　ZigBee技术本质上是一种速率比较低的双向无线网络技术，其由IEEE.802.15.4无线标准开发而来，拥有低复杂度和短距离以及低成本和低功耗等优点。其使用了2.4GHz频段，这个标准定义了ZigBee技术在IEEE.802.15.4标准媒体上支持的应用服务。ZigBee联盟的主要发展方向是建立一个基础构架，这个构架基于互操作平台以及配置文件，并拥有低成本和可伸缩嵌入式的优点。搭建物联网开发平台，有利于研究成果的转化和产学研对，是实现物联网的简单途径。

　　ZigBee无线通信技术在智能家居中的应用主要表现为：其一，打造整体性ARM，以实现对不同家居的智能控制；其二，选择合理区域安装ZigBee路由设备，建立起其与对应网络的有效连接；其三，对一系列终端设备开展ZigBee模块合理安装，以实现不同信息的有效交互。在实践应用中，可采取适用的控制手段，诸如遥控器控制、声音控制等，举个例子，可通过远程遥控对欧科智能锁等进行指令控制，掌控它的开关门锁；可通过声音指令以实现对电视机的开机或关机操作，等等。为了确保控制的高效性，应当保证信号口的有效连接，唯有如此方可实现对家居设备的有效控制。将ZigBee无线通信技术应用于智能家居领域，一方面可提高家居操作的便捷性，缩减家居成本；另一方面可提高人们的生活居住体验，切实彰显该项技术的实用性。除此之外，ZigBee无线通信技术还可实现有效的信号抗干扰功能，为人们创造便利的同时，还可缩减对其他用户造成的信号干扰。

　　在智能家居实际应用场景中，采用基于ZigBee标准的ZHA、ZLL和透传标准协议，可实现不同设备间的互联互通，超高效率地扩大了产品的兼容性。在智能家居无线通信网络中，任何无线设备节点都可以作为中继路由的节点，网络中的每个节点都可以发送和接收信号，每个节点都可以与一个或者多个对等节点进行直接通信。这种结构的最大好处在于，即使中间有任意节点出现故障，但数据也都可以自动选择另一条路由链路来进行通信传输，极大的保证了数据安全有效的传输。与传统的有线式网络相比，无线zigbee网络通讯节省了节点之间的布线要求，需要添加任意新的设备，只需要简单地接上电源就可以了，添加或移动设备时，网络会自动发生拓扑变化，并且自动调整通信路由，以获取最佳有效的传输路径。让用户使用更加简单、方便。

　　具体来说，ZigBee应用于照明控制、环境控制、自动读表系统、各类窗帘智能控制、烟雾传感器、温度湿度感应器、医疗监控系统、大型空调系统、内置家居控制的机顶盒及万能遥控器、暖气控制和社区、楼宇自动化等等。而且ZigBee技术在智能家居中的应用，具有以下优点：

　　1、抗干扰力强

　　ZigBee收发模块使用的是2.4G直序扩频技术，比起一般FSK，ASK和跳频的数传电台来，具有更好的抗干扰能力；

　　2、保密性好

　　ZigBee提供了数据完整性检查和鉴权功能，加密算法采用通用的AES-128，长达128位的密码给ZigBee信号传输的保密性提供了保障；

　　3、可扩展性强

　　ZigBee组网容易，自恢复能力强，因此，便于在智能家居中进行扩展，增加新设备，操作简便。

zigbee与wifi谁更适用于智能家居

　　Zigbee的组网方式、成本功耗开销都很适合智能家居应用。Zigbee作为短距离、低功耗的无线通信协议，最大的优势就是可以自动组成一个设备网络，将各个设备直接的数据传输联动起来，但在这个自组网络中需要一个中心节点来管理整个Zigbee网络，也就意味着在Zigbee设备网络中必须要有一个类似于“路由器”的组件，将各个设备连接到一起，实现Zigbee设备之间的联动效应。此外，Zigbee的接入上限也非常高，理论上，Zigbee的网络节点数最高可达65000个！除了优势之外，Zigbee的劣势也不少，对于用户来说Zigbee的安装门槛还是存在的是，因为大多数Zigbee设备都是不自带网关，所以单一Zigbee设备基本上都是无法被我们手机直接控制的，需要一个网关作为设备与手机之间的连接枢纽。

　　Wifi相信大家对WiFi都非常熟悉了，毕竟大家手机中的内置网络协议都是适配WiFi的。相比较Zigbee而言，WiFi的优势就是速度比较快，传输数据大，同时用户的首次体验非常良好。附带WiFi的智能设备可以轻易与手机进行连接，不需要像Zigbee设备一样，有网关的情况下Zigbee设备才能与手机进行连接。Wi-Fi优点是速度相对较快，能够无需网桥直接接入互联网，而且可以无缝与手机进行上网通讯，

　　而WiFi的主要缺点在于功耗问题，一般WiFi设备的待机功耗大约在1W左右，而BLE设备以及Zigbee设备的一般待机功耗都是在0.1W以内，相比而言，WiFi设备的功耗高出了不少。此外，WiFi智能设备的接入数量也是个比较大的问题，理论上，WiFi接入数量上限主要是由路由器的节点数决定的。就目前家用路由器而言，如果有数十个以上的电子设备需要连接路由器中，路由器就基本承受不了，甚至连WiFi基本都连不上。

zigbee技术主要能提供哪些方面的应用

　　近年来，各种无线通信技术迅猛发展，极大提高了人们的工作效率和生活质量。然而，在日常生活中，我们仍然被各种电缆所束缚，能否在近距离范围内实现各种设备之间的无线通信？纵观目前发展较成熟的几大无线通信技术，往往比较复杂，不但耗费较多资源，成本也比较高，并不适用于短距离无线通信的场合。蓝牙技术的出现使得短距离无线通信成为可能，但是其协议较复杂、功耗高、成本高等特点不太适用于要求低成本、低功耗的工业控制和家庭网络。本文介绍了一种复杂度、成本和功耗都很低的低速率短距离无线接入技术——ZigBee。该技术主要针对低速率传感器网络而提出，它能够满足小型化、低成本设备（如温度调节装置、照明控制器、环境检测传感器等）的无线联网要求，能广泛地应用于工业、农业和日常生活中。

　　ZigBee技术的特点及应用

　　ZigBee技术主要用于无线个域网（WPAN），是基于IEEE802.15.4无线标准研制开发的。IEEE802.15.4定义了两个底层，即物理层和媒体接入控制（MediaAccess Control，MAC）层；ZigBee联盟则在IEEE 802.15.4的基础上定义了网络层和应用层。ZigBee联盟成立于2001年8月，该联盟由Invensys、三菱、摩托罗拉、飞利浦等公司组成，如今已经吸引了上百家芯片公司、无线设备公司和开发商的加入，其目标市场是工业、家庭以及医学等需要低功耗、低成本、对数据速率和QoS（服务质量）要求不高的无线通信应用场合。

　　ZigBee这个名字来源于蜂群的通信方式：蜜蜂之间通过跳Zigzag形状的舞蹈来交互消息，以便共享食物源的方向、位置和距离等信息。与其它无线通信协议相比，ZigBee无线协议复杂性低、对资源要求少，主要有以下特点：

　　低功耗：这是ZigBee的一个显着特点。由于工作周期短、收发信息功耗较低、以及采用了休眠机制，ZigBee终端仅需要两节普通的五号干电池就可以工作六个月到两年。

　　低成本：协议简单且所需的存储空间小，这极大降低了ZigBee的成本，每块芯片的价格仅2美元，而且ZigBee协议是免专利费的。

　　时延短：通信时延和从休眠状态激活的时延都非常短。设备搜索时延为30ms，休眠激活时延为15ms，活动设备信道接入时延为15ms。这样一方面节省了能量消耗，另一方面更适用于对时延敏感的场合，例如一些应用在工业上的传感器就需要以毫秒的速度获取信息，以及安装在厨房内的烟雾探测器也需要在尽量短的时间内获取信息并传输给网络控制者，从而阻止火灾的发生。

　　传输范围小：在不使用功率放大器的前提下，ZigBee节点的有效传输范围一般为10-75m，能覆盖普通的家庭和办公场所。

　　数据传输速率低：2.4GHz频段为250kb/s，915MHz频段为40kb/s，868MHz频段只有20kb/s。

　　数据传输的可靠性由于ZigBee采用了碰撞避免机制，同时为需要固定带宽的通信业务预留了专用时隙，从而避免了发送数据时的竞争和冲突。MAC层采用完全确认的数据传输机制，每个发送的数据包都必须等待接收方的确认信息，保证了节点之间传输信息的高可靠性。ZigBee的出现将给人们的工作和生活带来极大的方便和快捷，它以其低功耗、低速率、低成本的技术优势，适合的应用领域主要有：

　　家庭和建筑物的自动化控制：照明、空调、窗帘等家具设备的远程控制以使其更加节能、便利，烟尘、有毒气体探测器等可自动监测异常事件以提高安全性；

　　消费性电子设备：电视、DVD、CD机等电器的远程遥控（含ZigBee功能的手机就可以支持主要遥控器功能）。

　　PC外设：无线键盘、鼠标、游戏操纵杆等；

　　工业控制：利用传感器和ZigBee网络使数据的自动采集、分析和处理变得更加容易；

　　医疗设备控制：医疗传感器、病人的紧急呼叫按钮等；

　　由于更具网络的特点和结构，ZigBee 网络被广泛应用于家庭自动化、家庭安全、工业现场控制、环境控制、医疗护理、交通运输等各个领域。ZigBee技术，可以把这些电子电器设备都联系起来，组成一个网络，甚至可以通过网关连接到Internet，这样用户就可以方便的在任何地方监控自己家里的情况，并且省却了在家里布线的烦恼。以上为大家介绍的zigbee技术在智能家居中的应用就先到这里了，感谢关注！