基于ZigBee的智能家庭網關控制

　引言

　　隨著網絡技術和現代通信技術的發展，家庭網絡化已經成為家庭現代化的趨勢。家庭網絡可視為一種分布式網絡，通過無線家庭網關實現對普通家電終端的遠程控制是未來的發展趨勢，岡此無線家庭網關是整個家庭網絡的核心，它主要實現網絡接入、遠程控制以及無線連接家庭內部異構子網等功能。其中無線網關控制技術是一個需要解決的關鍵問題。

　　目前無線控制技術主要有IrDA、 ZigBee、無線USB、藍牙、Z-Wave。在以上技術中，IrDA技術最具有成本優勢且協議簡單，但傳輸方向單一，不能組網。 WirelessUSB的成本較高，主要用于傳輸高速多媒體數據，不適合智能家庭的控制應用。藍牙技術主要用于傳輸語音，如果將其應用在智能家庭網關控制，將帶來傳輸距離受限和控制協議復雜等問題。Z-Wave是從ZigBee標準中精簡而來，但該技術目前尚不支持全球通用的2．4 GHz頻段。 ZigBee技術在傳輸距離、可靠性以及組網能力方面都極具優勢，本文利用ZigBee技術對智能無線家庭網關控制技術進行研究。

　　1 無線智能家庭網關控制技術的結構設計

　　1．1 家庭網關組網技術的選擇

　　ZigBee技術是一種新興的遠距離、低復雜度、低功耗、低數據速率、低成本的雙向無線通信技術。ZigBee技術的低數據速率特點，適合于承載數據流量較小和QoS的要求不高的業務，因此，ZigBee技術是最適合智能家居系統的組網技術。對于智能家居系統來說，該網絡自身是一個動態系統，不斷與外界環境相互影響，網絡中傳輸的數據量不大，網絡節點多，要求低功耗，因此家庭無線網關利用ZigBee技術，其拓撲結構采用星型結構組網。

　　1．2 家庭網關的無線組網設計

　　基于ZigBee技術的家庭網關系統結構框圖如圖1所示，家庭網關和若干個無線通信ZigBee節點模塊組成星形結構的家庭傳輸網絡。家庭網關是網絡協調器，它主導網絡的建立，監督網絡的正常運行，配置存儲空間，實現網絡初始化、數據采集、設備控制等功能。另外，它配置16位本地地址給設備以節省帶寬。其他的無線通信ZigBee模塊只能與家庭網關之間進行通信，實現狀態采集、查詢響應、設備控制等。智能家庭網關是一個智能的嵌入式網絡系統，包括硬件和軟件兩部分。

　　1．3 智能家庭網關硬件結構設計方案

　　硬件部分需要提供多種多樣的網絡接口類型與控制接口，主要由主控制器、GPRS模塊和ZigBee射頻通信模塊3部分組成，其結構框圖如圖2所示。

　　主控制器CPU控制各種各樣的接口，包括以太網接口、USB接口、ADSL接口、WLAN接口等。主控制器采用三星公司的ARM9微處理器 S3C24-10X，它具有外圍擴展功能模塊，能夠實現高速處理。GPRS模塊采用Siemens公司的TC35終端，通過串口與CPU相連，實現與 Internet。的連接。ZigBee射頻收發模塊采用Chipcon AS公司的CC2420芯片．控制家庭網內具備ZigBee標準接口的家用電器。在家電控制器上加載ZigBee無線通信模塊成為家庭分布式網絡的終端設備。

　　2 無線智能家庭網關控制技術的實現

　　在選定了家庭網關的硬件平臺后，家庭網關便有了自己的物理載體，但僅僅是硬件部分，并不能實現家庭網關所應具有的功能，還需要有建立在硬件平臺之上的軟件控制系統。
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