四川理工学院毕业设计（论文）文献综述物联网门禁系统无线通信接口设计学生：吴缺学号：***********专业：自动化班级：自动化2008.2指导教师：范*四川理工学院自动化与电子信息系二O一二年四月前言：随着物联网门禁系统技术的快速发展，短距离无线通信技术已经成为物联网门禁系统通信技术中的一大热点。
各种网络终端的出现、工业控制的自动化和家庭的智能化等都迫切需要一种具备低成本、近距离、低功耗、组网能力强等优点的无线互联标准，Zigbee的出发点是要发展一种容易建设的低成本无线网络。
ZigBee就是在这样的背景下应运而生的。
1 物联网的起源物联网（The Internet of Things，IoT）概念最早于1999 年由美国麻省理工学院提出，早期的物联网是指依托射频识（RadioFrequencyIdentification ，RFID）技术和设备，按约定的通信协议与互联网结合，使物品信息实现智能化识别和管理，实现物品信息互联而形成的网络[1]。
随着技术和应用的发展，物联网内涵不断扩展。
现代意义的物联网可以实现对物的感知识别控制、网络化互联和智能处理有机统一，从而形成高智能决策。
物联网是通信网和互联网的拓展应用和网络延伸，它利用感知技术与智能装臵对物理世界进行感知识别，通过网络传输互联，进行计算、处理和知识挖掘，实现人与物、物与物信息交互和无缝链接，达到对物理世界实时控制、精确管理和科学决策目的[2]。
物联网门禁系统，又称出入管理控制系统。
是一种管理人员进出的数字化智能管理系统。
在科学技术发达的今天，已发展成为一套现代化的、功能齐全的管理系统，它对出入门和通道的管理也早已超出了单纯的对门锁及钥匙的管理。
它不止是作为进出口管理使用，而且还能有助于内部的有序化管理。
它能够时刻自动记录人员的出入情况，限制内部人员的出入区域、出入时间，礼貌地拒绝不速之客。
同时也将有效地保护您的财产不受侵犯。
门禁管理系统已成为安全防范系统中极其重要的一部分，广泛应用在智能大厦、智能小区、办公室、宾馆等各种房间门、大门、人行通道的管理方面[3]。
2 物联网的现状物联网应用还处于起步阶段，但是物联网已成为各国构建经济社会发展新模式和重塑国家长期竞争力的先导领域。
目前全球物联网应用主要以RFID、传感器、M2M 等应用项目体现，大部分是试验性或小规模部署的，处于探索和尝试阶段，覆盖国家或区域性大规模应用较少[4]。
物联网应用仍以闭环应用居多：目前全球的物联网应用大多是在特定行业或企业的闭环应用，信息的管理和互联局限在较为有限的行业或企业内，不同地域间的互通也存在问题，没有形成真正的物物互联。
这些闭环应用有着自己的协议、标准和平台，自成体系很难兼容，信息也难以共享。
单纯的闭环应用无法形成完整的应用体系，物联网的优势也无法充分体现出来，但闭环应用是开环应用的基础，只有闭环应用形成规模并进行互联互通，才能最终实现不同领域、行业或企业之间的开环应用。
闭环应用走向开环应用，各行业内必须对标准、盈利模式形成共识，并打破地域、行业及企业间的界限。
物联网应用规模逐步扩大，以点带面的局面逐渐出现：物联网在各行业领域的应用目前仍以点状出现，覆盖面较大、影响范围较广的物联网应用案例从全球来看依然非常有限[6]。
发达国家通过国家战略指引、政府研发投入、企业全球推进、应用试点建设、政策法律保障等措施加快物联网发展，以抢占战略主动权和发展先机。
我国已具备一定的应用、技术和产业基础，并以建设物联网产业园区、智慧/智能城市建设和应用示范等为标志，形成了物联网发展热潮，取得了积极进展，物联网发展的战略机遇推动了我国在不同技术领域的全面提升[5]。
我国在传感器、RFID、网络和通信、智能计算、信息处理等领域的技术研究能力不断提升，技术创新能力也取得了一定突破。
物联网是转变经济发展方式的重要引擎。
但是物体标识标准的多样造成了标识的不兼容甚至冲突，给更大范围的物联网信息共享和开环应用带来困难，也使标识管理和使用变得复杂。
实现各种物体标识最大程度的兼容，建立统一的物体标识体系逐渐成为一种发展趋势，欧美、日韩等都在展开积极研究。
通信标识方面，现阶段正在使用的包括IPv4、IPv6、E.164、IMSI、MAC 等。
物联网在通信标识方面的需求与传统网络的不同主要体现在两个方面：一是末端通信设备的大规模增加，带来对IP 地址、码号等标识资源需求的大规模增加。
IPv4 地址严重不足，美国等一些发达国家已经开始在物联网中采用IPv6。
近年来全球M2M 业务发展迅猛，使得E.164 号码方面出现紧张，各国纷纷加强对码号的规划和管理。
二是以无线传感器网络（WSN）为代表的智能物体近距离无线通信网络对通信标识提出了降低电源、带宽、处理能力消耗的新要求。
目前应用较广ZigBee 在子网内部允许采用16 位短地址。
而传统互联网厂商在推动简化IPv6 协议，并成立了IPSO（IP forSmart Objects，IPSO）联盟推广IPv6 的使用，IETF 成立了6LoWPAN、ROLL 等课题进行相关研究和标准化[9-12]。
3 物联网与无线通信物联网的发展离不开无线通信技术，因此频谱资源作为无线通信的关键资源，同样是物联网发展的重要基础资源。
目前在物联网感知层和网络层采用的无线技术包括RFID、近距离无线通信、无线局域网（IEEE 802.11）、蓝牙、蜂窝移动通信、宽带无线接入技术等[14]。
目前物联网应用大部分还在发展之中，物联网业务模型尚未完全确定，因此根据物联网业务模型和应用需求对频谱资源需求的分析、对多种无线技术体制“物联”带来的干扰问题分析、对频谱检测技术的研究、对提高空闲频谱频率利用率的方法研究、物联网频谱资源管理方式等方面将是物联网频谱资源研究的关键所在。
物联网网络通信服务业：我国物联网M2M 网络服务保持高速增长势头，目前M2M 终端数已超过1000 万，年均增长超过80%，应用领域覆盖公共安全、城市管理、能源环保、交通运输、公共事业、农业服务、医疗卫生、教育文化、旅游等多个领域，未来几年仍将保持快速发展，预计“十二五”期间将突破亿级[1]。
三大电信企业在资源配臵方面积极筹备，加紧建设M2M 管理平台并推出终端通信协议标准，以推进M2M 业务发展。
国内通信模块厂商发展较为成熟，正依托现有优势物联网领域扩展。
国内M2M 终端传感器及芯片厂商规模相对较小，处于起步阶段。
尽管我国在物联网相关通信服务领域取得了不错的进展，但应在M2M 通信网络技术、认知无线电和环境感知技术、传感器与通信集成终端、RFID 与通信集成终端、物联网网关等方面提升服务能力和服务水平。
作为信息通信技术的突破方向，物联网蕴含巨大的增长潜能，是重要的战略性新兴产业。
尤其在基于zigbee的无线通信接口技术，ZigBee作为一种新兴的无线网络技术, 弥补了低成本、低功耗和低速率无线通信市场的空缺, 其成功的关键在于丰富而便捷的应用。
随着正式版本协议的公布, 更多注意力和研发力量将会转移到应用的设计和实现、互联互通测试和市场推广等方面。
人们有理由相信: 不久将会出现更多的内置式ZigBee 装置进入人们的生活, 真正实现无所不在的网络, 以改善人们的生活方式和体验，研究意义什么重大。
4 无线通信里面的ZigBee4.1 ZigBee简介ZigBee是一种基于IEEE802.15.0标准的短距离、低速率无线网络技术ZigBee协议比蓝牙、GSM、Wi-Fi更加简单实用，该无线连接技术主要解决低成本、低功耗、低复杂度、低传输速率、近距离的设备联网应用，主要用于无线传感器网络和测量控制方面。
国际上，IEEE802.15.4工作组及ZigBee联盟共同致力于该无线连接技术的推广工作，其中，IEEE802.15.4工作组主要负责制定ZigBee物理层及MAC层协议．其余协议主要参照和采用现有标准，以便于今后不同厂商设备的互联互通；ZigBee联盟则负责高层应用及市场推广工作。
于2002年成立的ZigBee联盟如今已经吸引了上百家芯片公司、无线设备公司加入。
此外，Freescale、TI等国际巨头也都已推出了比较成熟的ZigBee开发平台。
ZigBee标准是基于802.15.4协议栈而建立的，它具备了强大的设备联网功能，并支持三种主要的自组织无线网络类型，即星型结构、网状结构(Mesh)和簇状结构(Cluster tree)，其中网状结构具有很强的网络健壮性和系统可靠性。
4.2 ZigBee技术的特点[18]：1. 网络容量大：ZigBee支持星状、片状和网状网络结构。
2. 安全性高：ZigBee提供了数据完整性检查和鉴定功能。
3. 可靠性高：采用了碰撞避免机制。
4. 功耗低：ZigBee设备只有激活和睡眠两种状态，工作周期很短。
5. 时延短：通信时延和从休眠状态激活的时延都非常短。
6. 成本低：ZigBee协议是免专利费的。
7. 有效范围小：ZigBee的通信有效覆盖范围在10~75m之间。
4.3 ZigBee技术的应用前景ZigBee的出发点是要发展一种容易建设的低成本无线网络。
依据Zigbee联盟和参与联盟的主要厂商的基本设想，产品应提供一站式的解决方案，使不熟悉RF技术的人员也能迅速上手。
因此其产品不仅提供RF的无线信道解决方案，同时其内置的协议栈可完成Zigbee的通信、组网等无线沟通方面的工作，用户只需要根据协议提供的标准接口进行应用软件编程即可。
Zigbee主要应用于距离短、数据传输速率不高的各种电子设备之间。
通常，符合下列条件的应用都可以考虑采用Zigbee技术：设备距离短；设备成本低、数据传输量小；设备体积小，没有充足的电力支持；需要覆盖的范围较大，网络内需要容纳的设备较多；网络主要用于监测或控制。
例如，PC外设（鼠标、键盘、游戏操控杆等）、消费类电子设备（VCR、DVD等设备的遥控装置）、家庭智能控制（照明、煤气计量和报警等）、玩具、医疗护理和工业控制等领域。
5 结束语随着ZigBee技术的不断成熟和应用范围的不断扩展，相信在未来几年基于Zigbee的无线通讯不仅可以打开大量的新应用之门，而且还能给许多现有的应用增加新的价值。
由于通过各种非常简单的ZigBee器件就能实现联网，因此ZigBee 技术可为将来实现无所不在的网络创造条件。
可以预见Zigbee无线传感将切实改变人们的生活。
运用ZigBee技术使电网智能化将成为拉动物联网产业甚至整个信息通信产业发展的强大驱动力，并将深刻影响和有力推动其他行业的物联网应用，进而提高我国工业生产和公众生活等各个方面的信息化水平。
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