物联网时代的家庭应用.ppt

1、深圳中科讯联科技有限公司,物联网时代的家庭应用,2010年7月27日 张明宇,物联网时代的家庭应用,物联网的由来,1,ZigBee发展历程,2,ZigBee与其它技术比较,4,物联网的家庭应用,5,网联网的由来,20世纪90年代初，美国在海湾发动了第一海湾战争，代号“沙漠风暴”。 相比二战、朝鲜战争、越南战争，美国国内对战争要求日益提高，对伤亡的要求几近苛刻。迫使美军大量应用高科技到军事领域，大量降低伤亡率。 其中战场侦查是高危战术活动，同时又是必不可少的战争胜利关键，美军面临挑战,网联网的由来,大量制造低功耗、小体积、大数量、低成本传感器，通过侦查飞机、无人飞机，甚至火炮，成千上万的投放到敌

2、方阵地，收集气温、湿度、声音、风力、气体、土壤化学分析等关键情报信息。 然后通过这些传感器自动构建的复杂无线网络，往后方大量传送战场情报，然后分析利用，真正做到“知己知彼、百战不殆”，创造“零伤亡”奇迹。,网联网的由来,军事优先 当代科技最先进的关键技术，总是在第一时间应用在军事领域，以满足美国这样国家的最直接国家利益。比如，Internet最先应用是1969年的美国国防部。 领先二十年 业界大量专家通过总结，得出了领先二十年的一个不成文规律。就是说，二十年前最尖端的军事科技，会在二十年后的民用科技领域大规模开始流行。60年代末、70年代初的Internet，就是在80年末、90年代初开始流行

3、。“物联网”也不例外。,网联网的由来,大量传感器自动构建的复杂无线网络，他们之间的通信协议尤为重要。 在中距离的无线网络传输协议中，比较流行的有蓝牙（Bluetooth）、Wi-fi、Wapi等等，百花齐放，但都各有优缺点。比如，在蓝牙技术的使用过程中，人们发现蓝牙技术尽管有许多优点，但仍存在许多缺陷。,ZigBee的由来,对工业，家庭自动化控制和遥测遥控领域而言，蓝牙技术显得太复杂，功耗大，距离近，组网规模太小而工业自动化对无线通信的需求越来越强烈。正因此，经过人们长期努力，Zigbee协议在2003年中通过后，于2004正式问世了。 Zigbee协议就是物联网时代的核心通信协议，是早期军事

4、技术的标准化后的产品。,物联网时代的家庭应用,网联网的由来,1,ZigBee发展历程,2,ZigBee与其它技术比较,4,物联网的家庭应用,5,ZigBee无线网络技术发展历程,1、ZigBee的前身是1998年由INTEL、IBM等产业巨头发起的“HomeRFLite”技术。 2、2000年12月成立了工作小组起草IEEE 802.15.4标准 3、Zigbee联盟成立于2001年8月。2002年下半年，英国Invensys公司、日本三菱电气公司、美国摩托罗拉公司以及荷兰飞利浦半导体公司四大巨头共同宣布加盟“Zigbee联盟”，以研发名为“Zigbee”的下一代无线通信标准，这一事件成为该项

5、技术发展过程中的里程碑。,ZigBee无线网络技术发展历程,4、2004年12月ZigBee1.0标准(又称为ZigBee2004)敲定，这使得ZigBee有了自己的发展基本标准。 5、2005年9月公布ZigBee1.0标准并提供下载。在这一年里，华为技术有限公司和IBM公司加入了ZigBee联盟。但是基于该版本的应用很少，与后面的版本也不兼容。 6、2006年12月进行标准修订，推出ZigBee1.1版(又称为ZigBee2006)。该协议虽然命名为ZigBee1.1，但是与ZigBee1.0版是不兼容的。,ZigBee无线网络技术发展历程,7、2007年10月完成再次修订(称为ZigBe

6、e2007/PRO)。能够兼容之前的ZigBee2006版本，并且加入了ZibgeePRO部分，此时ZigBee联盟更加专注于以下三个方面： 1)、家庭自动化(Home Automation；HA)； 2)、建筑/商业大楼自动化(Building Automation；BA)； 3)、先进抄表基础建设(Advanced Meter Infrastructure；AMI)；,物联网时代的家庭应用,物联网的由来,1,ZigBee发展历程,2,ZigBee与其它技术比较,4,物联网的家庭应用,5,ZigBee特性介绍,1、ZigBee技术特点： ZigBee技术致力于提供一种廉价的固定、便携或移动设

7、备使用的极低复杂度、成本和功耗的低速率无线通信技术。这种无线通信技术具有如下特点： 1)数据传输速率低 只有10250Kbs，专注于低传输速率应用。无线传感器网络不传输语音、视频之类的大数据量的采集数据，仅仅传输一些采集到的温度、湿度之类的简单数据。,ZigBee特性介绍,2）功耗低 工作模式情况下，ZigBee技术传输速率低，传输数据量很小，因此信号的收发时间很短，其次在非工作模式时，ZigBee节点处于休眠模式，耗电量仅仅只有1W。设各搜索时延一般为30ms，休眠激活时延为15ms，移动设备时延为15ms。由于工作时间较短、收发信息功耗较低且采用了休眠模式，使得ZigBee设备非常省电，Z

8、igBee节点的电池工作时间可以长达6个月到2年左右。同时，由于电池时间取决于很多因素，例如电池种类、容量和应用场合，ZigBee技术在协议上对电池使用也作了优化。对于典型应用，碱性电池可以使用数年，对于某些工作时间短的情况，电池的寿命甚至可以超过1年。,ZigBee特性介绍,3）数据传输可靠 ZigBee的介质链路层（MAC层）采用CSMACA碰撞避免机制。在这种完全确认的数据传输机制下，当有数据传送需求时则立刻传送，发送的每个数据包都必须等待接收方的确认信息，并进行确认信息回复，若没有得到确认信息的回复就表示发生了碰撞，将再传一次，采用这种方法可以提高系统信息传输的可靠性。同时为需要固定带

9、宽的通信业务预留了专用时隙，避免了发送数据时的竟争和冲突。同时ZigBee针对时延敏感的应用做了优化，通信时延和休眠状态激活的时延都非常短。,ZigBee特性介绍,4）网络容量大 ZigBee的低速率、低功耗和短距离传输的特点使它非常适宜支持简单器件。ZigBee定义了两种器件：全功能器件（FFD）和简化功能器件（RFD）。网络协调器（coordinator）是一种全功能器件，而网络节点通常为简化功能器件。如果通过网络协调器组建无线传感器网络，整个网络最多可以支持超过65000个ZigBee网络节点，再加上各个网络协调器可互相连接，整个ZigBee网络节点的数目将十分可观。,ZigBee特性介

10、绍,5）自动动态组网、自主路由 网络中除协调设备外，其它节点加入或退出网络，都不会对整个网络的运行产生冲击。 6）安全性 采用属于高级加密标准（AES）的对称密码，AES可以用来保护数据净荷和防止攻击者冒充合法器件。 7）实现成本低 ZigBee协议免专利费用，工作在免费频段，芯片在2-3美元。无线传感器网络中可以具有成千上万的节点，因此成本显得格外重要。,物联网时代的家庭应用,物联网的由来,1,ZigBee发展历程,2,ZigBee与其它技术比较,4,物联网的家庭应用,5,中科讯联构成,深圳市讯方通信技术有限公司,通信行业软件,支付类软件,软件外包,通信工程服务,高校通信实验平台,物联网应用

11、,移动支付软件,RF-SIM,配套设备,深圳市康索特软件有限公司,深圳中科讯联科技有限公司,两种解决方案,接触界面,非接触界面,(U)SIM:通信功能,RF:支付等应用功能,中科讯联有两种2.4G一体化卡：基于Gazell、ZigBee的双界面射频SIM卡移动支付解决方案,YooCan卡,ZigBee与其它技术比较,由于短距离的通信方案较多，下面选取NORDIC公司的nrf24L01无线通信方案与ST公司提供的ZigBee无线通信解决方案进行比较，进一步了解ZigBee。,ZigBee与其它技术比较,结论： 1、ZigBee的功耗明显大于 nrf24L01； 2、zigbee采用的是IEEE8

12、02.15.4标准协议，但 nrf24L01采用的协议属于企业标准； 3、在开发工作量上，zigbee比nrf24L01开发工作量大。 4、在兼容性方面，ZigBee明显占据优势。只要设备遵行IEEE802.15.4协议都能够顺利加入ZigBee网络。但nrf24L01使用的是企业协议，与其它产品兼容困难。,物联网时代的家庭应用,物联网的由来,1,ZigBee发展历程,2,ZigBee与其它技术比较,4,物联网的家庭应用,5,物联网的家庭应用,网联网有着广泛的应用前景： 基于Zigbee的射频RFID-SIM技术的目标就是针对:家庭自动化、智能一卡通、遥测遥控、工业自动化等，如无线门禁、无线考

13、勤、移动支付、无线POS机、身份识别等。 另外Zigbee技术在灯光自动化控制，传感器的无线数据采集和监控，油田，电力，矿山和物流管理等也可应用。下面从几个方面介绍基于ZigBee的具体实施方案：,物联网的家庭应用,1、HA(Home Automation)未来的家居生活只需要一部手机,物联网的家庭应用,您只需一部带YooCan卡的手机，下面的事情触手可及： 不再因遥控器寻寻觅觅。只要你预先设置好手机界面中遥控器的相关功能，就能控制家中的电视、空调等带遥控器的设备； 在家中任何地方开关灯，并且可以根据需要控制灯的亮度和颜色，如果您愿意； 下班前先煮好饭，因为您家的电饭煲学会上网了 如果外出旅行，家里不幸被小偷光顾，您可以在千里之外选择报警.,物联网的家庭应用,2、BA(Building Automation)打造低碳环保生活,物联网的家庭应用,低碳生活从这里开始： 、当您驾车驶入小区时，不需要再停车刷卡了； 、上班不需要记着打卡了，走进办公室的一刻就自动登记到考勤信息系统中； 、办公室里空调冷气不会再没完没了的照顾您,因为它可以根据传感器检测的数据，自动调整工作状态； 、如果晚上您一个人还在大办公室里忙碌，不会出现众灯捧月了,只有你周围的灯光依然灿烂；,