基于ZigBee的智能家庭网关控制

　引言

　　随着网络技术和现代通信技术的发展，家庭网络化已经成为家庭现代化的趋势。家庭网络可视为一种分布式网络，通过家庭实现对普通家电终端的远程控制是未来的发展趋势，冈此家庭是整个家庭网络的核心，它主要实现网络接入、远程控制以及连接家庭内部异构子网等功能。其中无线是一个需要解决的关键问题。

　　目前无线主要有IrDA、 、无线USB、蓝牙、Z-Wave。在以上技术中，IrDA技术最具有成本优势且协议简单，但传输方向单一，不能组网。 WirelessUSB的成本较高，主要用于传输高速多媒体数据，不适合家庭的控制应用。蓝牙技术主要用于传输语音，如果将其应用在家庭网关控制，将带来传输距离受限和控制协议复杂等问题。Z-Wave是从标准中精简而来，但该技术目前尚不支持全球通用的2．4 GHz频段。 技术在传输距离、可靠性以及组网能力方面都极具优势，本文利用ZigBee技术对无线家庭网关进行研究。

　　1 无线智能家庭网关控制技术的结构设计

　　1．1 家庭网关组网技术的选择

　　ZigBee技术是一种新兴的远距离、低复杂度、低功耗、低数据速率、低成本的双向无线通信技术。ZigBee技术的低数据速率特点，适合于承载数据流量较小和QoS的要求不高的业务，因此，ZigBee技术是最适合智能家居系统的组网技术。对于智能家居系统来说，该网络自身是一个动态系统，不断与外界环境相互影响，网络中传输的数据量不大，网络节点多，要求低功耗，因此家庭无线网关利用ZigBee技术，其拓扑结构采用星型结构组网。

　　1．2 家庭网关的无线组网设计

　　基于ZigBee技术的家庭网关系统结构框图如图1所示，家庭网关和若干个无线通信ZigBee节点模块组成星形结构的家庭传输网络。家庭网关是网络协调器，它主导网络的建立，监督网络的正常运行，配置存储空间，实现网络初始化、数据采集、设备控制等功能。另外，它配置16位本地地址给设备以节省带宽。其他的无线通信ZigBee模块只能与家庭网关之间进行通信，实现状态采集、查询响应、设备控制等。智能家庭网关是一个智能的嵌入式网络系统，包括硬件和软件两部分。

　　1．3 智能家庭网关硬件结构设计方案

　　硬件部分需要提供多种多样的网络接口类型与控制接口，主要由主控制器、GPRS模块和ZigBee射频通信模块3部分组成，其结构框图如图2所示。

　　主控制器CPU控制各种各样的接口，包括以太网接口、USB接口、ADSL接口、WLAN接口等。主控制器采用三星公司的ARM9微处理器 S3C24-10X，它具有外围扩展功能模块，能够实现高速处理。GPRS模块采用Siemens公司的TC35终端，通过串口与CPU相连，实现与 Internet。的连接。ZigBee射频收发模块采用Chipcon AS公司的CC2420芯片．控制家庭网内具备ZigBee标准接口的家用电器。在家电控制器上加载ZigBee无线通信模块成为家庭分布式网络的终端设备。

　　2 无线智能家庭网关控制技术的实现

　　在选定了家庭网关的硬件平台后，家庭网关便有了自己的物理载体，但仅仅是硬件部分，并不能实现家庭网关所应具有的功能，还需要有建立在硬件平台之上的软件控制系统。
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