ZigBee技术在家庭认知传感网中的应用
充分利用现有数字机顶盒的上传通道,以数字机顶盒为家庭网关推广智能家居是广电网络运营商的不二选择。在新型数字机顶盒中预先植入ZigBee、Wi-Fi等模块,图1所示是一个家庭网关系统的基本架构,该系统可以充分利用各自的模块优势,在未来的智能家居市场竞争中站稳脚跟。本文引用地址://m.amcfsurvey.com/article/155058.htm
从形态上来说,基于广电网络的家庭智能网关可以采用两种形式:
第一种是硬网关形式,家庭网关作为类似机顶盒伴侣或家庭智能信息终端等独立设备存在。通过提供丰富的有线无线接口(LAN、USB、Wi-Fi、ZigBee、蓝牙等),实现与机顶盒实时通信。
第二种是软网关形式,通过将相关应用程序移植到机顶盒内部,实现硬网关同等功能,控制部分通过如ZigBee、Wi-Fi对等网完成。这种形式下,用户使用一个数字机顶盒就可以实现广电网物联网的所有应用功能。
2.2 组网模式
在基于ZigBee的家庭认知传感网构建中,植入ZigBee模块的机顶盒作为家庭网关,同时作为ZigBee网络协调器,与网络中各子节点进行通讯。其他如植入ZigBee无线网络收发模块的家用设备,或者市场上目前已出现的内嵌ZigBee模块设备作为子节点,负责控制信令或感知数据的收发。
机顶盒上电后,家庭设备子节点将自动加入ZigBee网络,工作过程如下:
(1)ZigBee协调器(机顶盒)成功创建ZigBee网络,等待终端节点加入;
(2)终端节点及传感器上电后,通过信道扫描、能量检测等手段,自动查找存在的ZigBee网络,找到后加入网络,机顶盒向子节点分配短地址及长地址;
(3)机顶盒MCU保存节点地址信息;
(4)当用户需要控制某终端节点时,在电视屏幕或移动终端上进行选择(比如测量室内温度),机顶盒通过提取温度传感器子节点的相应地址,向其节点发送指令;
(5)温度传感器子节点收到指令后,对室内温度进行测量,并返回给机顶盒,最终显示在电视机屏幕上。
其中,家庭网络中不同位置的ZigBee模块需要设置不同的运行模式,以执行如下的不同功能;
(1)将机顶盒内的ZigBee模块设置为接收/发送模式,用于接收来自其他ZigBee的信息,并将机顶盒控制信息发送到其他ZigBee;
(2)将与家用设备连接的ZigBee置于接收状态,当接收到控制指令时,控制家电执行操作;
(3)将与传感器连接的ZigBee置于发送状态,将采集的数据发送至机顶盒。
2.3 性能指标
不同房间由于墙的阻挡,会影响信号,需要考虑模块的发射功率和接收灵敏度。文献在无障碍和有障碍的情况下分别就ZigBee的丢包率进行了测试,结果表明,ZigBee节点如果无障碍传输80 m,丢包率1%;传输距离30 m,间隔一堵墙丢包率为0,间隔两堵墙为1%,间隔三堵墙为35%。按照这个结论,普通商品房(间隔不会超过两堵墙)内ZigBee的丢包率应该没有问题。但是实际操作中需要针对不同的ZigBee模块进行相关性能确认,这也是我们的后期工作之一。
3 结语
ZigBee技术还在不断完善,它所具有的低功耗、低成本、使用便捷等显著的技术优势,使它必将有着广阔的应用前景。ZigBee联盟预言在未来的四到五年内,每个家庭将拥有50个ZigBee器件,最后将达到每个家庭150个。相信存不久的将来,基于ZigBee技术的广电网智能家居产品会走进全球每家每户,在提高我们的生活质量方面作出突出的贡献。
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