智能家居系统关键技术

Addressing/Discovering ZigBee Nodes
Addressing ZigBee Nodes: • optimized unique 64 bit address (IEEE 802.15.4) • 16 bit network address (65536 devices) Device Discovery • unicast (NWK id known), broadcast (NWK id unknown) • ZBC-/ZBR-Response: IEEE address + NWK address + all known network addresses Binding • creating logical links between 2 or more end devices
智能家居（iHome）关键技术
中嵌协会/物联网产业协会 副秘书长 微软嵌入式最有价值专家（MVP）
北京中芯优电信息技术有限公司 www.top-elec.com
蒙洋
智能家居关键技术
嵌入式计算机技术 无线通信技术 弱电控制技术 无线传感器技术 云计算技术
Windows Embedded Compact 7
Zigbee Architecture
ZigBee Node-Types
ZigBee Coordinator (ZBC) (IEEE 802.15.4 FFD)
• only one in a network • initiates network • stores information about the network • all devices communicate with the ZBC • routing functionality • bridge to other networks
Wireless Control that Simply Works
PC & PERIPHERALS
mouse keyboard joystick
INDUSTRIAL CONTROL
RESIDENTIAL/ LIGHT COMMERCIAL CONTROL
security HVAC lighting control access control lawn & garden irrigation
Topologies
Mesh-Topology
Topologies
Tree-Topology
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公司介绍
北京中芯优电信息技术有限公司是一家蓬勃发展的高新技术企业，提供 专业、优质的嵌入式产品及无线传感器网络解决方案。 中芯优电立足于嵌入式技术和物联网的应用和研发，精通多种先进处理 器和智能无线传感器网络的产品研发和方案设计，主要以ARM、XScale、 FPGA为处理器提供硬件平台，以微软嵌入式系统为平台OS，提供专业 的嵌入式产品解决方案。 中芯优电自主研发的以嵌入式工业控制板和工业平板电脑为主控单元， 无线传感器网络为信息传递媒介的智能信息采集系统，广泛应用于市政、 安全、交通、物流、定位及环境监测等领域。 公司地处北京市中关村北航科技园，有着得天独厚的技术优势和人力资 源，目前拥有一支朝气蓬勃的软、硬件研发团队和工程技术团队。 中芯优电的目标是打造全球知名的无线传感网络应用平台，成为中国最 优秀的无线传感网络平台和应用服务提供商。
Zigbee必须完成的使命
• 建立强壮，稳定，低能耗，相对独立的网络 • 强壮：能够很大程度上抵抗外界的干扰，能够 在一定程度上对网络进行修复和重建 • 稳定：能够长时间的稳定的工作，在发生突发 情况时能够进行预警 • 低能耗：让节点在电池供电的情况下长时间工 作 • 相对独立：必须使得在小空间范围内同一频段 下多个Zigbee网络能够相互独立的通信
目前推动Zigbee标准的主要厂商包括Mitsubishi、Motorola 与 Philips，以及20多家的IC设计制造与系统厂商。
ZigBee Applications
security HVAC AMR lighting control access control TV VCR DVD/CD remote
• Beacon period (ms-m)
Beacon-Mode
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Traffic-Modes
1. Non-Beacon mode: • coordinator/routers have to stay awake (robust power supply needed) • heterogeneous network • asymmetric power
无线节点优势
所有节点同开、同关 网络自修复，只要存在一个路由器或者协调 器存在，网络一直存在，任何一个或者多个 节点的故障都不会影响其他的节点工作 节点采用中断方式，最大程度提高使用效率 节点之间的自主通信，实现场景联动 不必考虑上电顺序
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
Traffic-Modes
1. Beacon mode: • beacon send periodically • Coordinator and end device can go to sleep • Lowest energy consumption
• Precise timing needed
Addressing/Binding ZigBee Endpoints
Traffic-Types
1. Data
is periodic • application dictates rate 2. Data is intermittent • application or stimulus dictates rate (optimun power savings) 3. Data is repetitive (fixed rate a priori) • device gets guaranteed time slot
智能网关： 核心CPU：ARM11或Cortex-A8 操作系统：Windows Embedded Compact 7 输出接口：HDMI高清输出 LCD和触摸：电容触屏，支持多点触摸 人机界面：Silverlight 技术 网络接口：WiFi、3G网络通信和zigbee通信
精美的人机界面体验
ZigBee Node-Types
ZigBee End Device (ZBE) (IEEE 802.15.4 RFD)
• optimized for low power consumption • cheapest device type • communicates only with the coordinator • sensor would be deployed here
TU Dresden, 12.11.06 ZigBee – Short range comunication slide 10 of 56
ZigBee Node-Types
ZigBee Router (ZBR) (IEEE 802.15.4 FFD)
• optional component • routes between nodes • extends network coverage • manages local address allocation/deallocation
什么是ZigBee无线网络
在物品中置入一个低耗电量以及低成本的无线模块来达到 存取信息以及进行控制的技术。 ZigBee技术是一种无线传输技术，符合IEEE802.15.4标准， 工作频率为868MHz （欧洲） 、915MHz(美国)或2.4GHz。强
调低成本、低耗电、双向传输、感应网络功能等特色。
BUILDING AUTOMATION
CONSUMER ELECTRONICS
patient monitoring fitness PERSONAL monitoring HEALTH CARE asset mgt process control environmenta l energy mgt
ZigBee
采用Cortex-A8处理器， 配合图形加速功能 采用Silverlight 技术，强 大人机界面 HDMI高清输出
无线传输 (Wireless Communication)
RF （无线电波）：100~600 MHz, etc. 802.11b/g(WiFi)：无线Internet布建、笔记本电脑 支持TCP/IP、eathernet等，使用2.4GHz 802.11b/11Mbps、802.11g/54Mbps ，1Mbps传输距离可达570公尺 Router/Bridge IEEE802.15.4（ZigBee）：家电、计算机、传感器，游戏和玩具 2.4GHz、868MHz（欧洲）以及915MHz（美国） 传输距离规格值75米/传输速率介于20kbps～250kbps之间 低耗电待机模式下使用2颗5号电池可驱动6个月 IEEE802.15.1（Bluetooth）：手机、打印机、汽车、医疗设备 技术诞生于10年前，解决数据短距离无线传输。2.4GHz 选用依据：带宽、传输率、获取容易、使用方便、长期使用经济、技术经 验普及等因素