智能家居为什么离不开ZigBee协议

智能家居为什么离不开ZigBee协议,第1张

哪种无线通信协议最适合智能家居ZigBee当仁不让。近年来,为了争夺潜力无限的智能家居市场,
围绕各类无线协议标准的争论不断,但不可否认,ZigBee赚足了眼球,颇受关注和信赖。在智能家居领域,相较于蓝牙、WiFi、Z-Wave、射频等技
术协议,ZigBee一直光彩夺目,鲜有负面消息,可谓有口皆碑,深得人心,并被很多人默认为目前最适宜智能家居的协议标准。
而之所以如此,一方面与ZigBee协议本身分不开,另一方面则要感谢一些企业的大力热捧和宣扬。
——技术层面,ZigBee不是为智能家居而生,却为智能家居而长。智能家居设备需要拥有足够的安全性、稳定性、 *** 作流畅性、较强的设备承载能
力和较低的功耗,而ZigBee都能满足,且满足得很到位,因而即便ZigBee最初主要应用于工业领域,如今也丝毫不影响它在智能家居领域的魅力。
——推广层面,不少知名企业纷纷采纳,一些实力公司大力宣扬。如果说村里某些人使用ZigBee协议了,你可能嗤之以鼻,呵呵不语,更谈不上信
赖,但如果说三星、LG、德州仪器、罗技、飞利浦、小米等知名企业都采用了呢对ZigBee会不会产生好感不仅如此,一些企业的大力宣传也很关键,如

ZigBee联盟董事会成员、国内较早采用ZigBee的物联网领军企业物联传感在宣传推广方面会着重强调ZigBee的高级加密算法,使其安全性在消费
者心中根深蒂固,为ZigBee树立良好的口碑,从而推动ZigBee在中国区的发展。
所以,无论从哪个角度来看,ZigBee协议都有足够的理由受到智能家居厂商的欢迎。然而,就在ZigBee联盟宣布三星旗下品牌
SmartThings成为继物联传感后又一位董事会成员之后不足一周,黑帽子大会给泼了一盆冷水,拔凉拔凉的冷水:采用 ZigBee
协议的智能家居设备存在严重漏洞。
话说安全研究人员(Cognosec公司)发现,采用ZigBee协议的设备存在严重漏洞,有多严重呢黑客有可能入侵智能家居,随意 *** 控联网
门锁、报警系统,甚至能够开关灯泡。按以往的新闻来看,这种事应该发生在WiFi、蓝牙或Z-Wave身上,ZigBee怎么就中招了呢这其中有
Cognosec公司和“小编”(原文作者)的功劳。
——黑帽子大会(Black Hat
Conference)被公认为世界信息安全行业的最高盛会和最具技术性的信息安全会议,每年都会有不少专业团队和民间高手参加。他们可以尽情地黑一切科
技产品,无需手下留情,当然目的还是为了技术交流和提高企业产品的安全性。而Cognosec公司在这次大会上发表了论文,指出 ZigBee
协议实施方法中的一个缺陷。该公司称,该缺陷涉及多种类型的设备,黑客有可能以此危害 ZigBee 网络,并“接管该网络内所有互联设备的控制权”。
——若是Cognosec公司倒也不会如此,军功章还有那篇文章作者的一大半,尤其是题目取的非常妙——《黑帽大会爆料,采用 ZigBee
协议的智能家居设备存在严重漏洞》(具体内容请自行百度脑补),读者看不看内容没有关系,只要看一眼标题就明白了:ZigBee智能家居设备存在严重漏
洞。
ZigBee协议智能家居设备存在严重漏洞,看样子ZigBee协议是难逃一劫了,但这种想法是“懒人”的想法,充分证明“标题党”的胜利。向来较为可靠的ZigBee怎么存在严重问题呢只看标题不行,关键还要仔细看内容。
显而易见,标题就是会让我们快速联想到ZigBee协议有问题的,但实际完全没有ZigBee协议太多啥事儿。这点原文作者和Cognosec公司实际上都在最后给出了说明。
“该漏洞的根源更多被指向制造商生产方便易用、能与其它联网设备无缝协作的设备、同时又要压低成本的压力,而不是 ZigBee 协议标准本身的设计问题。”——这是作者的分析。
“我们在 ZigBee
中发现的短板和局限是由制造商造成的,各家公司都想制造最新最棒的产品,眼下也就意味着能够联网。灯泡开关这样的简单元件必须和其它各种设备兼容,毫不意
外的是,很少会考虑安全要求——更多的心思都放在如何降低成本上。不幸的是,在无线通信标准中最后一层安全隐患的严重程度非常高。”——这是
Cognosec公司研究人员的汉化版原话。
其实,不难发现,向来可靠的智能家居协议ZigBee,并没有给黑帽子黑掉,而是被一些急功近利的制造商“坑掉了”。那么现在问题又来了,除却人为不作为因素(故意忽略标准安全性),ZigBee协议被攻破的几率有多大呢
“在zigbee的通用安全级别中,一般有两个key
。一个是信任中心的key。另一个是实际进行网络传输数据时的网络key。最终想破解zigbee 网络,必须要获取后者16个字节强密码网络key
。由于zigbee 采取的是AES 128加密算法。在不知道这个网络key的情况下,想暴力破解目前没有可能。也没有破解先例。
暴力破解的速度是极其低下的。一般只有300key / s,就算采取所谓的GPU加速,速度也不过是10000 key / s,对于一个8位数字 字母 字符的复杂密码破解时间都需要2900年!即使采用100台分布式,也需要29年!
何况zigbee 的key 是16个字节强密码。”
上面是一名来自对ZigBee协议安全性拥有足够信心的物联传感的物联网安全专家给出的答案。不要问为什么是这样排的,原采访邮件中的内容就是
这样的,不过足可以说明只要前期工夫做的好,黑客想破解ZigBee智能家居设备,难!至于“采用 ZigBee
协议的智能家居设备存在严重漏洞”,有一个前提条件:制造厂商不负责或技术不到位。
最后一个问题。近日,国民新晋老公宁泽涛在第16届游泳世锦赛夺冠了,项目是男子100米自由泳,创造了亚洲人神迹,突破了黄种人极限,影响力
被认为堪比刘翔首夺110米跨栏。显然,小鲜肉宁泽涛具备了100米自由泳夺冠能力,但是倘若给他安排80米的赛道,没有夺冠,难道能说明他100米不

假如ZigBee有100的安全设置手法,一些厂商只用80或只能做到90,结果设备被破解了,就是ZigBee协议安全性就有问题这答案或许与最后一个问题的答案类似吧。

物联网产业与技术导论:了解物联网之RFID、M2M、传感网、两化融合等技术与应用
物联网工程概论:全面了解物联网基本知识、技术体系以及相关理论,对物联网关键技术进行学习,如RFID技术传感器技术、无线传感器网络技术、M2M技术等。同时应对与物联网密切相关的云计算、大数据、智能技术、安全技术也进行深入学习
C语言程序设计:物联网涉及底层编程,C语言为必修课,同时需要了解OSGi,OPC,Silverlight等技术标准
Java程序设计:Java技术建议重点学习和掌握。物联网应用层,服务器端集成技术, 也建议了解和学习
单片机原理及应用:物联网的底层单片机及其相关应用技术,包括控制、多媒体等。建议重点学习
无线传感网络概论:学习各种无线RF通讯技术与标准,Zigbee, 蓝牙, WiFi
移动通信技术:学习目前主流移动通信技术标准的工作原理、网络架构、网元功能、业务流程等,例如LTE,5G等
蜂窝物联网技术:学习当前主流蜂窝物联网技术的工作原理和应用,例如NB-IoT,LoRa,Sigfox等等。
TCP/IP网络与协议:TCP/IP以及OSI网络分层协议标准是所有有线和无线网络协议的基础,Socket编程技术也是基础技能
嵌入式系统技术:嵌入式系统是物联网感知层和通讯层的重要技术
传感器技术概论:物联网专业学生需要对传感器技术与发展,尤其是在应用中如何选用有所了解
RFID技术概论:RFID作为物联网的主要技术之一,
工业信息化及现场总线技术:工业信息化也是物联网主要应用领域
物联网软件、标准、与中间件技术

LoRa

LoRa(长 距离)是由Semtech公司开发的一种技术,典型工作频率在美国是915MHz,在欧洲是868MHz,在亚洲是433MHz。LoRa的物理层 (PHY)使用了一种独特形式的带前向纠错(FEC)的调频啁啾扩频技术。这种扩频调制允许多个无线电设备使用相同的频段,只要每台设备采用不同的啁啾和 数据速率就可以了。其典型范围是2km至5km,最长距离可达15km,具体取决于所处的位置和天线特性。

LoRa芯片在整个产业链中处于基础核心地位,重要性不言而喻。值得注意的是,目前美国Semtech公司是LoRa芯片的核心供应商,掌握着LoRa底层技术的核心专利。而Semtech的客户主要有两种,一是获得Semtech LoRa芯片IP授权的半导体公司;二是直接采用Semtech芯片做SIP级芯片的厂商,包括微芯 科技 (Microchip)等。

Wi-Fi

Wi-Fi被广泛用于许多物联网应用案例,最常见的是作为从网关到连接互联网的路由器的链路。然而,它也被用于要求高速和中距离的主要无线链路。

大多数Wi-Fi版本工作在24GHz免许可频段,传输距离长达100米,具体取决于应用环境。流行的80211n速度可达300Mb/s,而更新的、工作在5GHz ISM频段的80211ac,速度甚至可以超过13Gb/s。

一 种被称为HaLow的适合物联网应用的新版Wi-Fi即将推出。这个版本的代号是80211ah,在美国使用902MHz至928MHz的免许可频段, 其它国家使用1GHz以下的类似频段。虽然大多数Wi-Fi设备在理想条件下最大只能达到100米的覆盖范围,但HaLow在使用合适天线的情况下可以远达1km。

80211ah 的调制技术是OFDM,它在1MHz信道中使用24个子载波,在更大带宽的信道中使用52个子载波。它可以是BPSK、QPSK或QAM,因此可以提供宽 范围的数据速率。在大多数情况下100kb/s到数Mb/s的速率足够用了——真正的目标是低功耗。Wi-Fi联盟透露,它将在2018年前完成 80211ah的测试和认证计划。

针对物联网应用的另外一种新的Wi-Fi标准是80211af。它旨在使用从54MHz到698MHz范围内的电视空白频段或未使用的电视频道。这些频道 很适合长距离和非视距传输。调制技术是采用BPSK、QPSK或QAM的OFDM。每个6MHz信道的最大数据速率大约为24Mb/s,不过在更低的 VHF电视频段有望实现更长的距离。
ZigBee

ZigBee,也称紫蜂,是一种低速短距离传输的无线网上协议,底层是采用IEEE 802154标准规范的媒体访问层与物理层。主要特色有低速、低耗电、低成本、支持大量网上节点、支持多种网上拓扑、低复杂度、快速、可靠、安全。ZigBee是物联网的理想选择之一。

虽然ZigBee一般工作在24GHz ISM频段,但它也可以在902MHz到928MHz和868MHz频段中使用。在24GHz频段中数据速率是250kb/s。它可以用在点到点、星形和网格配置中,支持多达254个节点。与其它技术一样,安全性是通过AES-128加密来保证的。ZigBee的一个主要优势是有预先开发好的软件应用配 置文件供具体应用(包括物联网)使用。最终产品必须得到许可。

ZigBee技术所采用的自组织网是怎么回事?举一个简单的例子就可以说明这个问题,当一队伞兵空降后,每人持有一个ZigBee网络模块终端,降落到地面后,只要他们彼此间在网络模块的通信范围内,通过彼此自动寻找,很快就可以形成一个互联互通的ZigBee网络。而且,由于人员的移动,彼此间的联络还会发生变化。因而,模块还可以通过重新寻找通信对象,确定彼此间的联络,对原有网络进行刷新。这就是自组织网。

NB-IoT

窄带物联网(Narrow Band Internet of Things, NB-IoT)成为万物互联网络的一个重要分支。NB-IoT构建于蜂窝网络,只消耗大约180KHz的带宽,可直接部署于GSM网络、UMTS网络或LTE网络,以降低部署成本、实现平滑升级。

NB-IoT是IoT领域一个新兴的技术,支持低功耗设备在广域网的蜂窝数据连接,也被叫作低功耗广域网(LPWAN)。NB-IoT支持待机时间长、对网络连接要求较高设备的高效连接。据说NB-IoT设备电池寿命可以提高至少10年,同时还能提供非常全面的室内蜂窝数据连接覆盖。

蓝牙50

蓝牙是一种无线传输技术,理论上能够在最远 100 米左右的设备之间进行短距离连线,但实际使用时大约只有 10 米。其最大特色在于能让轻易携带的移动通讯设备和电脑,在不借助电缆的情况下联网,并传输资料和讯息,目前普遍被应用在智能手机和智慧穿戴设备的连结以及智慧家庭、车用物联网等领域中。新到来的蓝牙 50 不仅可以向下相容旧版本产品,且能带来更高速、更远传输距离的优势。

随着智慧城市建设加快,以及国家对教育的重视,智慧校园、智慧教室的打造即将在各城市相继落地,重点解决传统校园、教室管理中出现的各类实际问题。

校园、教室管理常见状况及问题

在以往的校园管理及教室设备使用当中,往往存在以下几个问题:

(1)设备繁多,难以统一实现智能感知、控制管理;

(2)手动按键下拉投影幕布、开关灯、空调温度调节、排风扇开关等 *** 作太过繁琐,既浪费实际授课时间,教室上课体验大打折扣;

(3)各类设备使用情况及能耗没有清晰的数据可查及分析,不利于节能改进。

顺舟智能根据教室场景实际需求,推出智慧教室物联网方案,致力于实现教室场景的智慧化升级。

智慧教室物联网方案

顺舟智能基于Zigbee技术优势,Zigbee30网关及内嵌Zigbee模块,可实现对教室场景下的灯光、风扇、空调、窗帘、电教设备、智能门锁等电器设备实现智能化管控,节省人员管理成本,提高设备管理效率,同时为师生打造智慧化的教学/学习体验。

1、情景模式

情景策略为一组动作的集合, *** 作简单、高效。如早上开始一天的学习时段,空调、排风扇到点自动提前开启,改善教室内空气环境;学生进入教室时,门禁打开,音乐播放;老师上课时,投影打开,投影幕布下放,讲台灯光关闭或调暗等。通过场景开关和系统配置,一键进入预设的场景模式。如“上课场景”、“下课场景”、“多媒体场景”、“电教场景”等,可个性化定制。

2、智能门禁系统

智能门禁支持管理员便捷录入人员进出记录,实时掌握门禁状态及告警信息。此外,智能门禁系统结合人脸识别功能,有效保障学校教室安防、安全。

3、教室设备管理系统

设备实时状态显示:设备工作状态(如灯光开还是关)、设备故障显示(开关是否故障)可实时在线显示。 设备单独控制功能:各设备可以通过设备管理系统进行控制和管理,受控设备包括:空调,投影控制器,电脑,日光灯,窗帘、能源、环境设备、专业设备、门禁门锁等。

4、智慧环境监测系统

教室环境监测及调节。通过温湿度传感器、空气质量传感器等实现教室温湿度、空气质量等实时监测,环境数据实时回传至服务器、云平台,通过策略部署、设备联动,开启新风、加湿器、风扇等设备,调节教室环境。实现教室环境智能化管控,确保教学环境处于舒适状态。

5、智慧节能系统

通过物联网平台可远程调控、开关教室设备,设定情景模式、自定义时段进行设备开启关闭 *** 作,避免非教学时段设备长期开启、空转。同时,平台可进行能耗数据展示分析,清楚了解各区域、各类型设备用电情况,实现节能减排。

6、智慧用电安全系统

教室内部智能开关、智能插座、温控面板等均嵌入Zigbee模块,可以远程查询空气开关线路电压、漏电电流、线路功率、线路电流、开关状态等用电数据,同时设置漏电保护功能自动检测,以及区域内所有用电线路开关远程集控管理,自由分组设置定时开关等。

智慧教室物联网方案优势

1、设备覆盖面广、部署方便

支持教室内绝大部分可管理设备,包含了多媒体、空调、开关、能效插座、灯光、窗帘、环境监控、安防、电力等数十种物联网传感器和控制器。方案采用ZigBee无线协议,避免了传统的布线难题,通过简单的升级改造即可快速完成物联网硬件环境的部署,降低了硬件部署成本和施工难度,极大加快了部署速度。

2、智能化、便捷化使用

可灵活定制物联网场景和定时策略,实现设备的批量、定时自动控制。可根据温湿度、光感强度实现智能自动调节。

3、电能节能减排

实时探测关键能耗设备的电能消耗,实现能耗信息透明化,实现能耗的科学管理。

物联网就是物物相连的网络,是我国的新兴战略产业,是未来发展的趋势。下面是我精心推荐的关于物联网技术的论文,希望你能有所感触!

关于物联网技术的论文一:物联网技术浅谈

摘 要物联网就是物物相连的网络,人与人、人与物、物与物都互联成网。物联网技术是当今的前沿技术,是我国的新兴战略产业,是未来发展的趋势。物联网技术目前处于起步阶段,但各国都十分重视并作为战略产业来研究和发展。本文从物联网的由来、物联网的特征、物联网的类型、物联网的组成等四个方面来探讨物联网技术。

关键词物联网;特征;组成;关键技术

一、物联网的由来

物联网的概念最早于1995年出现在比尔盖茨的《未来之路》书中,在该书中比尔盖茨已经提及了Internet of Things的概念,只是当时并没有引起人们的重视。1998年,美国麻省理工学院创造性地提出了当时称为EPC系统的“物联网”的构想;1999年,美国麻省理工学院首先明确提出了“物联网”的概念,提出了物联网就是将所有物品通过射频识别(RFID)等信息传感设备与互联网相连,能实现智能化识别和管理的网络。2005年11月,国际电信联盟在突尼斯举行的信息社会峰会上发布了《ITU互联网报告2005:物联网》,正式提出了物联网的概念。

2009年11月,温家宝发表了《让科技引领中国可持续发展》的重要讲话,“我国要着力突破传感网、物联网关键技术,及早部署后IP时代相关技术研发,使信息网络产业成为推动产业升级、迈向信息社会的‘发动机’”,从而物联网作为我国的新兴战略产业。

物联网就是在计算机互联网的基础上,利用射频识别、传感设备和无线通信等技术,构造一个覆盖世界上万事万物的“Internet of Things”; 即英文名称为“Internet of Things”,简称IOT。在这个网络中,物品能够彼此进行“交流”,而无需人的干预。其实质是利用RFID等技术,通过计算机互联网实现物品的自动识别和信息的互联和共享。

二、物联网的特征

(1)网络化:网络化是物联网的基础。不论是有线、无线还是专网来传输信息,都必须依靠网络,而且必须与互联网相连,这样才能形成完全意义上的物联网。(2)互联化:物联网是一个包含多种网络、接入、应用技术的大集成,也是一个让人与人、人与物、物与物之间进行交流的平台;与互联网相比,物联网具备更强的开放性,应能够随时接纳新设备、提供新的服务与应用,即物联网具备自组织、自适应能力。(3)物联化:计算机和计算机连接成互联网,实现人与人之间交流。而物联网是实现人物相连、物物相连,通过在物体上安装传感器或微型感应芯片,借助计算机网络,让人和物体进行“对话”和“交流”。(4)感知化:物联网离不开传感设备。射频识别、红外感应器、激光扫描器等信息传感设备,正如视觉、听觉和嗅觉器官对于人的重要性一样,它们是物联网必不可少的关键设备。(5)自动化:物联网通过传感器设备自动采集数据;根据事先设定的处理规则,利用软件自动处理采集到的数据;自动地进行数据交换和通信;对物体实行自动监控和自动管理。一般无需人为的干预。(6)智能化:物联网融合了计算机网络技术、无线通信技术,微处理技术和传感器技术等,从它的“自动化”、“感知化”等特点,已能说明它能代表人、代替人“对客观事物进行合理分析、判断及有目的地行动和有效地处理周围环境事宜”,智能化是其综合能力的表现。

三、物联网的组成

物联网主要包括以下几个子系统,有些物联网可能只包括了这些子系统中的一部分。

(1)电信网络:物联网的信息传送与日常使用的文字、语音、、图像传输相比,有其独特的地方,物联网中的信息传输大多是小数据量和特大数据量的传输。小到每月只发送几bit,如电力抄表;大到持续发送大幅图像,如交通监控,而中等数据量的信息传送却不多见。这就对通信网络提出了新的要求,需要推出新的通信标准和新的接入技术,以适应物联网各种通信的需要,实现物联网的高效通信。现有的通信网络主要有电缆、光纤、无线电、微波、卫星、蓝牙、红外、WiFi、移动通信等。(2)传感器:传感器可以把一些物理量的变化变为电信号的变化,收集信息,做出响应。例如麦克风和喇叭就是一对语音传感器。传感器可以是声、光、电、重量、密度、硬度、湿度、温度、压力、震动、速度、图像、语音等。(3)电子标签:电子标签用来标识物联网中的各物体。现有的电子标签主要有RFID、条形码、二维码、IC卡、磁卡等。(4)数据处理:物联网通过传感设备所采集到的数据,必须经过计算机软件进行处理,才能满足用户不同的需求,实现各种目的。这些数据处理往往包括汇总求和、统计分析、阀值判断、数据挖掘和各种专业计算等。(5)报警系统:传感设备所采集到的数据信息可能需要直接报警或者经过计算机软件处理后报警,报警形式主要有声、光、电(电话、短信)等。(6)显示系统:传感设备所采集到的数据信息可能需要直接显示或是经过计算机软件处理后显示出来,常见的显示形式有文字、数字、图形、表格等。

四、物联网的关键技术

(1)感知与标识技术

感知和标识技术,负责采集现实中发生的事件和数据,实现外部信息的感知和识别,是物联网的基础,如传感器、无线定位、射频识别(高频、超高频)、二维码等。

(2)网络与通信技术

网络是物联网数据传递和服务支撑的最重要基础设施,通过人物互联、物物互联,实现感知信息高可靠性、高速度、高安全地传送。物联网的实现涉及到近通信技术和远程通信技术。近距离通信技术主要涉及RFID,蓝牙等,远程通信技术主要涉及互联网的组网、网关等技术。包括短距离无线通讯(zigbee、蓝牙、WiFi等), 低功耗无线网络技术,远程网络、多网络融合等。

(3)计算与服务技术

海量感知信息的计算与处理是物联网的最重要支撑,服务和应用则是物联网的最终价值体现。

海量感知信息的计算与处理技术是物联网应用大规模发展后,面临的重大问题之一。需要攻克海量感知信息的数据挖掘、、数据融合、高效存储、并行处理、知识发现等关键技术,研究物联网“云计算”中的虚拟化、智能化、分布式计算和网格计算等技术。其核心是采用云计算技术实现信息存储和计算能力的分布式处理和共享,为海量信息的高效利用提供技术支撑和保障。

服务计算。物联网的发展必须以应用为导向,在“物联网”中,服务的内涵得到了革命性的扩展,不断涌现出大量的新型应用将导致物联网的服务模式与应用开发受到巨大挑战,面临着许多机遇,如果仍然沿用传统的技术路线势必制约物联网应用的创新。为了适应未来应用环境的变化和服务模式的变化,必须研究针对不同应用需求的标准化、开放式的应用支撑环境和服务体系结构以及面向服务的计算技术等。

(4)管理与支撑技术

随着物联网应用以及网络规模的扩大、支撑业务的多化化复杂化和服务质量的高要求,影响物联网正常稳定高效运行因素的越来越多,管理与支撑技术是保证物联网“安全高效可控”的关键,包括测量分析、网络管理、物联网标准和安全保障等方面。必须研究新的高效的物联网管理模型与关键技术,用来保证网络系统正常高效稳定的运行。

参考文献:

[1]物联网导论(第二版),刘云浩主编,2013年8月,科学出版社

[2]物联网基础及应用,王汝林主编,2011年10月,清华大学出版社

[3]物联网技术导论,张飞舟主编,2010年6月,电子工业出版社

[4]物联网的由来与发展趋势, 吕廷杰, 2010年4月,信息通信技术

点击下页还有更多>>>关于物联网技术的论文二:物联网技术及其应用


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