世界上第一幢智能建筑1984 年在美國出現后，家居環境智能化已成為當前的社會主流，隨著人們生活節奏的加快和生活壓力的加大，智能家居成為人們追求舒適生活的必要途徑。智能家居網絡是指在家庭內部通過一定的傳輸介質（ 如電力線、雙絞線、同軸電纜、無線電、紅外等） 將各種電氣設備和電氣子系統連接起來，采用統一的通信協議，對內實現資源控制，對外能通過網關設備與外部互連進行信息交換的網絡系統。文中提出了通過ZigBee 無線組網技術構建智能家居系統底層網絡的方案。目的在于使智能家居系統的底層網絡構建變得簡單快速，進而使整個智能家居系統具備快速部署和易擴展的特性。

1 網絡結構概述

文中設計的智能家居系統基層網絡采用ZigBee無線組網技術實現家居系統內部網絡，基礎網絡結構采用星型拓撲結構。通過ZigBee 無線通訊模塊與智能家電以及傳感器構成家居內部網絡的終端設備； 使用FFD（ Full Function Device） 設備為家居內部ZigBee網絡的中心協調器，負責建立和維護網絡； 在中心協調器與中央控制服務器之間使用RS232 串口通信實現連接，并通過PC 機與互聯網相連，系統結構如圖1 所示。作為智能家居系統的底層基礎網絡，家居內部ZigBee 無線網絡可以實現的功能有： （ 1） 收集家庭環境內部的數據和信息。（ 2） 對于終端設備上傳的簡單情況做初步的預處理。（ 3） 匯總基礎網絡信息，通過RS232 串口通訊協議將數據上傳到中央控制服務器。

圖1 系統結構圖

2 ZigBee 技術

ZigBee 是基于IEEE802. 15. 4 標準制定的一種短距離、低功耗的無線個人網絡通信協議，具有近距離、低復雜度、自組織、低功耗、低數據速率、低成本的特點。

ZigBee 協議棧是以OSI（Open Systems Interconnection）七層結構為參考建立起來的，為簡化協議棧，ZigBee 協議棧由4 個層結構組成，即物理層、MAC 層、網絡層和應用層，ZigBee 協議棧結構如圖2 所示。

圖2 ZigBee 協議棧結構圖

（ 1） 物理層： 主要功能是啟動和關閉無線電收發機、當前頻道內的能量監測、接收包連接質量指示、為CSMA - CA 確認清除頻道、頻道頻率選擇、數據傳輸和接收。

（ 2） 介質接入控制層（ MAC 層） : MAC 層負責維護物理無線電頻道的接口，任務包括： 對于協調器要負責產生網絡信標、對網絡信標進行同步、維護個人局域網的加入和離開、維護設備安全、利用CSMA - CA 機制進行頻道管理、處理與維護GTS 機制、在MAC 實體內部保證可靠的連接等。

（ 3） 網絡層： ZigBee 網絡層由ZigBee 聯盟自行定義，負責為無線網絡提供建立、加入和離開網絡，進行路由轉發等功能。

（ 4） 應用層： 由用戶根據需要來自行開發，概括來說，應用層要實現的功能為： 維持節點功能，發現該節點附近的其他工作節點，維護和管理多個節點之間的通信。

3 ZigBee 基層網絡硬件

3. 1 ZigBee 數傳模塊介紹

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