zigbee智能家居控制系统原理
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发布时间：2024-09-12 12:31
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时间：2024-09-12 13:45
zigbee智能家居控制系统原理
ZigBee实际是一种短距离、低功耗的无线通信技术，名称来源于ZigZag--一种蜜蜂的肢体语言。当蜜蜂新发现一片花丛后会用特殊舞蹈来告知同伴发现的食物种类及位置等信息，是蜜蜂群体间一种简单、高效的传递信息方式，因此ZigBee也被成为“紫蜂协议”。
这样解释可能还是难以让人明白。简单说，ZigBee是一种类似于WiFi和蓝牙的通信协议，能够让设备与设备之间实现无线通信。而不同的是，虽然都是无线通信技术，ZigBee在智能家居领域却有着独特优势，如功耗低(发射功率仅为1mW)、连接设备多(理论上可达六万多个)、安全性高(AES-128加密算法)等等。
具体点来说就是：其特点是近距离、低复杂度、自组织、低功耗、低数据速率。主要适合用于自动控制和远程控制领域，可以嵌入各种设备。
ZigBee是部署无线传感器网络的新技术。它是一种短距离、低速率的无线网络技术。是介于无线标记技术和BlueTooth之间的提案。ZigBee一词源自蜜蜂群在发现花粉位置时，通过跳ZigZag形舞蹈来告知同伴，达到交换信息的目的。借此称呼一种专注于低功耗、低成本、低复杂度、低速率的近程无线网络通信技术。
1、zigbee智能家居的优势：
（1）数据传输速率低：10KB/秒～250KB/秒，专注于低传输应用。
（2）功耗低：在低功耗模式下，两节普通5号电池可使用6～24Month。
（3）成本低：ZigBee传输速率低，协议简单，所以大大降低了成本。
（4）网络容量大：网络可容纳65,000个设备。
（5）时延短：典型搜索设备时延为30ms，休眠激活时延为15ms，活动设备信道接入时延为15ms。
（6）网络的自组织、自愈能力强，通信可靠。
（7）数据安全：ZigBee提供了数据完整性检查和鉴权功能，采用AES-128加密算法(美国新加密算法，是目前最好的文本加密算法之一)，各个应用可灵活确定其安全属性。
（8）抗干扰性：ZigBee在低信噪比的环境下ZigBee具有很强的抗干扰性能。
2、zigbee智能家居的应用：
（1）低功耗，低成本；
（2）较低的报文吞吐率；
（3）需要支持大型网络接点的数量级；
（4）对通信服务质量QoS要求不高（甚至无QoS）；
（5）需要可选择的安全等级（采用AES-128），
（6）需要多方面的较复杂的网络拓扑结构应用；
（7）要求高的网络自组织、自恢复能力。
3、ZigBee与WLAN的对比
（1）ZigBee技术在相同的环境中，ZIGBEE抗干扰性能远远好于蓝牙和WLAN。
（2）ZigBee的抗干扰性能是蓝牙、WLAN和FSK的1000倍。
（3）ZIGBEE技术的抗干扰设计：ZIGBEE在物理层采用高处理增益的直序/频率快变DS/FA技术（DirectSequence/FrequencyAgility）。
（4）ZIGBEE的处理增益最大，抗干扰和抗多径时延扩展的能力也越强。
（5）ZIGBEE具备的频率快变就是改变频率，以避开从一个已知干扰源或信号源来的影响的能力。
（6）ZigBee可靠链接：ZigBee技术RF物理层上的设计保证了较强的抗干扰能力和通信可靠性；ZigBee技术在通信协议上的可靠设计，保证了较强的抗干扰能力和通信可靠性。
（7）ZigBee工作频段灵活性：使用频段为2.4GHz、868MHz（欧洲）和915MHz（美国），均为免执照（免费）的频段。
zigbee对智能家居的重要性
智能家居，智能家居背后的全部理念是让一切都与所有事物保持联系，让您在设备保持通知的同时随时了解情况。这可能是您的照明与您的安全摄像头对话，或者您的智能咖啡机在您起床时打开。物联网可能是一个相当无用的术语，但实际上，这就是正在发生的事情，一切都是连通的，这意味着信息可以共享，你的生活可以被控制而无需单独访问每件事物。
所有这些连接的设备都由单个网络上的自动系统处理。结果？借助智能应用和设备，您拥有智能家居。但只有一个问题：许多公司制造这些不同的设备。为了让它们在单个网络上协同工作，您必须使用单一的通用语言。这就是ZigBee的用武之地。
什么是ZigBee？ZigBee基于IEEE的802.15.4个人区域网络标准。您需要知道的是，ZigBee是一种已经存在十多年的规范，并且它被广泛认为是Wi-Fi和蓝牙的替代品，适用于某些应用，包括不需要大量带宽的低功耗设备，像你的智能家居传感器。
一个典型的例子是你有一个支持ZigBee的灯泡和一个支持ZigBee的灯开关，你想要灯开关来控制灯泡。使用ZigBee，这两种设备，即使它们来自不同的制造商，会说一种共同的语言，因此没有通信障碍。
ZigBee并不专注于点对点通信，例如蓝牙，其中一个高功率设备在短距离内将数据发送到另一个高功率设备，使其在网状网络中运行，这就是为什么它对于智能家居。
实际上，对于将智能家庭整合在一起的客户来说，支持ZigBee协议的设备可能仍然是孤立的，但随着我们向前发展，有更多设备想要充当中央控制器，为您的智能设备提供更少的无线协议一个明显的优势，特别是如果它意味着您可以避免将大量集线器连接到您的路由器。
什么是网状网络？网状网络是当网络连接在无线节点之间展开时，这些无线节点可以彼此通信并在大区域上共享网络连接。将节点视为小型发射器，其功能与无线路由器相同，ZigBee支持网状网络的能力意味着它可以提高数据传输范围并提供更高的稳定性（即使单个连接节点出现故障也无法工作）。
使用ZigBee，您可能拥有一个控制其他连接节点的主协调器节点，例如AmazonEchoPlus。如果一个节点由于某种原因而失败并且不能与网状网络上的第二节点通信，则主节点和第二节点可以通过链接到范围内的第三节点来进行通信。每个节点都充当各种中继器，并且所有节点在数据分布中协作，因此叫网状网络。ZigBee在单个网络上支持多达65,000个节点。
什么设备使用ZigBee？所以现在你知道ZigBee是什么，值得运行与ZigBee一起使用的设备。仅仅因为他们使用这种无线网络标准并不能立即意味着事情会协调一致，毕竟，你可能没有一个控制应用程序知道所有这些设备是什么。
以下是智能家居中ZigBee的一些大用户：亚马逊，康卡斯特，霍尼韦尔，华为，飞利浦，SmartThings，德州仪器，亚马逊，贝尔金，宜家，路创，诺基亚，欧司朗，博世，Indesit公司，三星，威卢克斯，Humax公司，松下，美诺。
仅仅因为一家公司使用该协议，并不意味着它会立即发挥出色。飞利浦Hue使用ZigBee连接其灯泡，但这并不意味着您可以添加来自不同制造商的其他灯泡。
然而，随着AmazonEchoPlus的发布，我们如何处理ZigBee设备有了很大的变化，因为您可以让Alexa控制所有这些不同类型的设备，而无需每个制造商的集线器或应用程序。可以告诉EchoPlus搜索设备，例如，可以找到飞利浦Hue灯泡并且能够控制它，而不需要飞利浦的任何输入。
AmazonEcho设备很有趣（以及GoogleHome或AppleHomeKit），因为它们是智能AI设备，可以控制更多。例如，EchoPlus可以直接控制ZigBee设备，但也可以让您启用控制其他标准运行设备的技能，例如环形视频门铃。
