| 【中文题名】 | ZigBee在家庭控制网络中的应用研究 |
| 【英文题名】 | The Application Research of ZigBee in Home Control Network |
| 【学科专业】 | 模式识别与智能系统 |
| 【论文级别】 | 硕士论文 |
| 【投稿时间】 | 2007-10-12 |
| 【中关键词】 | ZigBee,家庭控制网,共享地址分配,网络节点认证,, |
| 【英关键词】 | ZigBee,Home control network,shared address assignment,network node authentication, |
| 【分类导航】 | 工业技术>自动化技术、计算机技术>自动化技术及设备>自动化系统>自动控制、自动控制系统>计算机控制、计算机控制系统 |
| 【论文摘要】 |
为了满足人们对舒适的家庭居住环境的需求，智能家居已成为当今的一个研究热点，而家庭控制网络是实现智能家居的关键。目前已有多种家庭控制网络技术在实际中得以应用。但是实践应用显示这些技术还存在着一定的不足和局限，制约了其在市场应用的近一步扩展。ZigBee就是近年出现的一种低成本，低功耗，低速率的双向无线通讯标准，其目标是应用于家庭自动化、建筑自动化和工业监控等领域。ZigBee更加适合于家庭控制网络。对于ZigBee在家庭控制网中的应用研究可为ZigBee在家庭控制网中的实际应用提供一定指导和参考。
本文主要对ZigBee在家庭控制网中的应用进行了初步研究，提出了改进的网络地址分配算法和和新的网络节点认证机制。文章首先简要总结了目前几种实际应用的家庭控制网技术和可应用于家庭控制网的近距离无线技术，分析其各自特点。其次简述了ZigBee协议栈层结构和功能，并近一步分析了ZigBee协议的主要功能。然后重点分析了ZigBee在家庭控制网中的应用，根据家庭控制网特点，提出一种共享地址分配算法，改进了ZigBee地址分配算法存在的地址子块空间不可共享性。根据家庭控制网节点容易受到物理攻击特点，提出一种基... |
| 【论文题纲】 |
|
摘要 |
5-6 |
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ABSTRACT |
6-9 |
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附图索引 |
9-11 |
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附表索引 |
11-12 |
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第1章 绪论 |
12-23 |
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1.1 智能家居网络简述 |
12-13 |
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1.1.1 智能家居的概念 |
12 |
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1.1.2 智能家居网络 |
12-13 |
|
1.2 智能家居控制网技术现状 |
13-16 |
|
1.2.1 X-10 |
13 |
|
1.2.2 CEBus |
13-14 |
|
1.2.3 LonWorks |
14-15 |
|
1.2.4 KNX |
15 |
|
1.2.5 ECHONET |
15-16 |
|
1.2.6 几种现有技术比较 |
16 |
|
1.3 几种近距离无线网技术 |
16-19 |
|
1.3.1 蓝牙 |
16 |
|
1.3.2 Wi-Fi |
16-17 |
|
1.3.3 IrDA |
17 |
|
1.3.4 UWB |
17-18 |
|
1.3.5 HomeRF |
18 |
|
1.3.6 Z_Wave |
18-19 |
|
1.4 ZigBee标准 |
19-22 |
|
1.4.1 ZigBee特点 |
19 |
|
1.4.2 ZigBee和其它应用于家庭控制的技术之间关系 |
19-21 |
|
1.4.3 ZigBee应用于家庭控制网络的优点和研究意义 |
21-22 |
|
1.5 本文工作和文章的组织结构 |
22-23 |
|
第2章 ZigBee标准分析 |
23-43 |
|
2.1 ZigBee协议概述 |
23 |
|
2.2 ZigBee协议层 |
23-28 |
|
2.2.1 物理层 |
24-25 |
|
2.2.2 媒体存取控制层 |
25 |
|
2.2.3 网络层 |
25-26 |
|
2.2.4 应用层 |
26-27 |
|
2.2.5 安全服务支持模块 |
27-28 |
|
2.3 协议栈功能分析 |
28-42 |
|
2.3.1 网络拓扑 |
28-29 |
|
2.3.2 绑定 |
29-30 |
|
2.3.3 地址分配 |
30-32 |
|
2.3.4 路由算法 |
32-35 |
|
2.3.5 超帧 |
35-36 |
|
2.3.6 网络数据传输 |
36-38 |
|
2.3.7 帧格式 |
38-40 |
|
2.3.8 网络安全 |
40-42 |
|
2.4 本章小结 |
42-43 |
|
第3章 ZigBee地址分配算法和节点认证机制改进 |
43-58 |
|
3.1 家庭控制网网络拓扑结构选择 |
43-44 |
|
3.2 家庭控制网络的地址分配 |
44-45 |
|
3.3 ZigBee地址分配算法改进 |
45-54 |
|
3.3.1 子节点链表 |
45-46 |
|
3.3.2 节点加入算法 |
46-49 |
|
3.3.3 节点退出网络算法 |
49-50 |
|
3.3.4 子节点查找算法 |
50-51 |
|
3.3.5 父节点和祖先节点的查找 |
51 |
|
3.3.6 子节点表插入和删除算法 |
51-53 |
|
3.3.7 共享地址分配算法节点数与子节点表存储空间的关系 |
53 |
|
3.3.8 共享地址分配算法与ZigBee地址分配算法比较 |
53-54 |
|
3.3.9 共享地址分配算法在家庭控制网中应用的可行性 |
54 |
|
3.4 ZigBee网络节点认证机制的改进 |
54-57 |
|
3.4.1 ZigBee家庭控制网安全 |
54-55 |
|
3.4.2 安全认证微处理器 |
55-56 |
|
3.4.3 基于对称加密算法的共享密钥认证 |
56-57 |
|
3.5 本章小结 |
57-58 |
|
第4章 ZigBee家庭控制网节点设计与实现 |
58-76 |
|
4.1 网络节点硬件设计 |
58-64 |
|
4.1.1 MCU电路 |
58-60 |
|
4.1.2 RF电路 |
60-61 |
|
4.1.3 天线 |
61-63 |
|
4.1.4 UART电路 |
63 |
|
4.1.5 数字输入和输出电路 |
63 |
|
4.1.6 模拟输出和外部存储器电路 |
63-64 |
|
4.1.7 电源电路 |
64 |
|
4.2 Freescale MAC/PHY库功能简述 |
64-70 |
|
4.2.1 MAC/PHY软件包系统 |
64-65 |
|
4.2.2 服务存取点和MAC API函数 |
65-68 |
|
4.2.3 MLME、MCPS和ASP接口 |
68-70 |
|
4.3 网络节点软件编制 |
70-75 |
|
4.5 本章小结 |
75-76 |
|
第5章 全文总结 |
76-78 |
|
5.1 论文总结 |
76 |
|
5.2 进一步研究的问题 |
76-78 |
|
参考文献 |
78-81 |
|
致谢 |
81 |
|
| 【DOI】 | LunWen.ID:2.2008.386150 |
