科研项目申请书

大学生科研训练计划项目

申报书

项目名称：适于智能家居的无线自组网低功耗特性研究负责人：许耀华

所在单位：大学电子信息工程学院

起止时间：2013.3-2015.3

联系：

电子信箱：

申报时间：2013.2

大学教务处制表

填表须知

一、《大学大学生科研训练计划项目申报书》要按顺序逐项填写，容要实事，表达要明确、严谨。空缺项要填“无”。要求一律用A4纸打印，于左侧装订成册。

二、《大学大学生科研训练计划项目申报书》由项目负责人所在单位初审，签署意见后，一式一份（均为原件），报送教务处实践教学中心。

二、所立项目研究容

物联网通过各种前端信息传感器，把观测的对象与互联网连接起来，进行信息交换和通信，以实现智能化监控和管理。它是智能感知、识别、普适计算、泛在网络的融合，被称为继计算机、互联网之后世界信息产业发展的第三次浪潮。

随着新兴无线传感网发展起来的ZigBee通信技术主要应用在短距离通信且数据传输速率不高的设备之间。可实现几百个终端节点联网，实现多跳远距离、大面积覆盖，支持游戏、消费电子、仪器和家庭自动化应用。ZigBee通信特点是低功耗、高可靠性、强抗干扰性，布网容易，通过无线中继器可以非常方便地扩大网络覆盖围，本申请项目主要研究智能家居应用中对无线通信模块的两大方面要求：自组网能力及低功耗特性，通过分析现有通用物联网无线芯片的特性，根据不同芯片的硬件物理功耗控制特性及软件协议栈支持特性作对比，选择和开发更简单、低功耗、更安全的短距离无线通信手段。

主要研究容有以下三个部分组成：

1.收集分析现有通用物联网无线芯片的无线组网特性、低功耗控制特性；（调研）

（1）芯片硬件物理功耗控制特性对比分析研究；

（2）软件支持协议栈及组网能力特性分析研究；

2.低功耗短距离无线通信电路开发；（研发）

3.开发电路实际家居环境现场性能测试、分析总结。（测试、总结）

具体研究容：

1.收集分析现有通用物联网无线芯片的无线组网特性、低功耗控制特性：

目前物联网常用三种免费频段433MHz、780MHz、2.4GHz：

433 MHz频段芯片：目前已有成熟商用芯片的如：Ti公司CC1xxx系列，Ralink，Realtek，Airoha公司等。CC1000发射频率是通过部的频率合成器来配置的，可配置的围为300~1000MHz，适合应用跳频协议，一般可配出10或20个频点；芯片灵敏度为一109dBm，并可自动校准，可编程输出功率为20dBm~l0dBm，通信速率可达76 Kbps。

780 MHz频段芯片：目前成熟商用的已有Atmel公司针对中国WPAN 780MHZ

频段专门开发的Zigbee应用芯片AT86RF212。

2.4 GHz频段低功率无线收发芯片：比如Ti公司CC24xx、CC25xx系列；Nordic

公司的nRF24xx系列等。

基于以上三种不同频段的芯片，研究他们的功耗特性。

（1）芯片硬件物理功耗控制特性对比分析研究；：

智能家居应用中许多都是电池供电，电路在不活动时要作严格低功耗控制，功

耗主要和以下几个方面有关

✓芯片及电路在正常工作及休眠时的功耗大小

✓正常工作转休眠的控制；

✓由休眠唤醒，转为正常工作状态的控制方式

要从以上对具体复杂环境的通信传输条件分析中得出对无线传输有利的条件，以及不利的条件，选择相应合适的传输频段。

（2）软件支持协议栈及组网能力特性分析研究：

✓芯片对无线自组网组网协议栈支持能力对比；

✓支持的无线自组网规模及特性分析研究；

2、开发电路低功耗短距离无线通信电路开发；（研发）

基于以上调研，开展无线通信电路的开发，结合物联网的典型家居应用，关注模块

的组网能力及低功耗特性两个主要方面。

3、开发电路实际家居环境现场性能测试、分析总结。（测试、总结）

选择有代表性的家庭或楼层环境进行现场测试，收集测试数据及结果，改进通信电

路，并对传输性能进行分析比较，形成研究报告，汇报总结。着重以下两个方面性能：

（1）自组网能力指标测试；

（2）满足组网性能指标下的电路低功耗特性测试；