ZigBee技術(shù)在家庭認知傳感網(wǎng)中的應用

從形態(tài)上來(lái)說(shuō)，基于廣電網(wǎng)絡(luò )的家庭智能網(wǎng)關(guān)可以采用兩種形式：
第一種是硬網(wǎng)關(guān)形式，家庭網(wǎng)關(guān)作為類(lèi)似機頂盒伴侶或家庭智能信息終端等獨立設備存在。通過(guò)提供豐富的有線(xiàn)無(wú)線(xiàn)接口(LAN、USB、Wi-Fi、ZigBee、藍牙等)，實(shí)現與機頂盒實(shí)時(shí)通信。
第二種是軟網(wǎng)關(guān)形式，通過(guò)將相關(guān)應用程序移植到機頂盒內部，實(shí)現硬網(wǎng)關(guān)同等功能，控制部分通過(guò)如ZigBee、Wi-Fi對等網(wǎng)完成。這種形式下，用戶(hù)使用一個(gè)數字機頂盒就可以實(shí)現廣電網(wǎng)物聯(lián)網(wǎng)的所有應用功能。
2．2 組網(wǎng)模式
在基于ZigBee的家庭認知傳感網(wǎng)構建中，植入ZigBee模塊的機頂盒作為家庭網(wǎng)關(guān)，同時(shí)作為ZigBee網(wǎng)絡(luò )協(xié)調器，與網(wǎng)絡(luò )中各子節點(diǎn)進(jìn)行通訊。其他如植入ZigBee無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò )收發(fā)模塊的家用設備，或者市場(chǎng)上目前已出現的內嵌ZigBee模塊設備作為子節點(diǎn)，負責控制信令或感知數據的收發(fā)。
機頂盒上電后，家庭設備子節點(diǎn)將自動(dòng)加入ZigBee網(wǎng)絡(luò )，工作過(guò)程如下：
(1)ZigBee協(xié)調器(機頂盒)成功創(chuàng )建ZigBee網(wǎng)絡(luò )，等待終端節點(diǎn)加入；
(2)終端節點(diǎn)及傳感器上電后，通過(guò)信道掃描、能量檢測等手段，自動(dòng)查找存在的ZigBee網(wǎng)絡(luò )，找到后加入網(wǎng)絡(luò )，機頂盒向子節點(diǎn)分配短地址及長(cháng)地址；
(3)機頂盒MCU保存節點(diǎn)地址信息；
(4)當用戶(hù)需要控制某終端節點(diǎn)時(shí)，在電視屏幕或移動(dòng)終端上進(jìn)行選擇(比如測量室內溫度)，機頂盒通過(guò)提取溫度傳感器子節點(diǎn)的相應地址，向其節點(diǎn)發(fā)送指令；
(5)溫度傳感器子節點(diǎn)收到指令后，對室內溫度進(jìn)行測量，并返回給機頂盒，最終顯示在電視機屏幕上。
其中，家庭網(wǎng)絡(luò )中不同位置的ZigBee模塊需要設置不同的運行模式，以執行如下的不同功能；
(1)將機頂盒內的ZigBee模塊設置為接收／發(fā)送模式，用于接收來(lái)自其他ZigBee的信息，并將機頂盒控制信息發(fā)送到其他ZigBee；
(2)將與家用設備連接的ZigBee置于接收狀態(tài)，當接收到控制指令時(shí)，控制家電執行操作；
(3)將與傳感器連接的ZigBee置于發(fā)送狀態(tài)，將采集的數據發(fā)送至機頂盒。
2．3 性能指標
不同房間由于墻的阻擋，會(huì )影響信號，需要考慮模塊的發(fā)射功率和接收靈敏度。文獻在無(wú)障礙和有障礙的情況下分別就ZigBee的丟包率進(jìn)行了測試，結果表明，ZigBee節點(diǎn)如果無(wú)障礙傳輸80 m，丟包率1％；傳輸距離30 m，間隔一堵墻丟包率為0，間隔兩堵墻為1％，間隔三堵墻為35％。按照這個(gè)結論，普通商品房(間隔不會(huì )超過(guò)兩堵墻)內ZigBee的丟包率應該沒(méi)有問(wèn)題。但是實(shí)際操作中需要針對不同的ZigBee模塊進(jìn)行相關(guān)性能確認，這也是我們的后期工作之一。

3 結語(yǔ)
ZigBee技術(shù)還在不斷完善，它所具有的低功耗、低成本、使用便捷等顯著(zhù)的技術(shù)優(yōu)勢，使它必將有著(zhù)廣闊的應用前景。ZigBee聯(lián)盟預言在未來(lái)的四到五年內，每個(gè)家庭將擁有50個(gè)ZigBee器件，最后將達到每個(gè)家庭150個(gè)。相信存不久的將來(lái)，基于ZigBee技術(shù)的廣電網(wǎng)智能家居產(chǎn)品會(huì )走進(jìn)全球每家每戶(hù)，在提高我們的生活質(zhì)量方面作出突出的貢獻。