物联网最常见的体系结构划分方法是将整体架构分为3个层次,及感知层，网络层和应用层。
感知层位于最底层：有两方面的作用：通过传感器采集环境信息；另一方面操作执行器与环境进行互动。
网络层的主要任务是传感器和数据的存储和管理。
应用层是作为用户直接进行交互的接口。
智能家居作为物联网的一个应用，技术框架是以物联网的三层结构为基础的。
如下图所示。
智能家居的技术架构图。
ZIGBEE技术简介
Zigbee是基于IEEE802.15.4的通信协议，IEEE802.15.4处理低级MAC层和物理层协议，而Zigbee协议对网络层和API进行了标准化。Zigbee完全协议用于一次可直接连接到一个设备的基本节点的4K字节或者作为Hub或路由器的协调器的32K字节。每个协调器可连接多达255个节点，而几个协调器则可形成一个网络，对路由传输的数目则没有限制。
Zigbee是一种新兴的近程（10米~100米）、低速率（250Kbps标称速率）、低功耗的无线网络技术，主要用于近距离无线连接。具有低复杂度、低功耗、低速率、低成本、自组网、高可靠、超视距的特点。主要适合应用于自动控制和远程控制等领域，可以嵌入各种设备。简而言之，ZigBee就是一种便宜的、低功耗、自组网的近程无线通讯技术。
ZIGBEE在智能家居中的优点
Zigbee技术在智能家居中的应用，具有以下优点。
抗干扰力强：Zigbee收发模块使用的是2.4G直序扩频技术，比起一般FSK，ASK和跳频的数传电台来，具有更好的抗干扰能力。
保密性好：ZigBee提供了数据完整性检查和鉴权功能，加密算法采用通用的AES-128，长达128位的密码给ZIGBEE信号传输的保密性提供了保障。
传输速度快：ZIGBEE传输数据多采用短帧传送，因此，传输速度快，实时性强。
可扩展性强：ZIGBEE组网容易，自恢复能力强，因此，便于在智能家居中进行扩展，增加新设备。
看起来很美的优点
但是，我们必须认识到，ZIGBEE的很多功能落实在智能家居的应用场景中之后，就变成了看起来很美的优点：
成本真的很低么？
目前ZIGBEE芯片出货量比较大的TI公司的CC2430，CC2530以及Freescale的MC1319X，MC1322X系列，其成本均在2~3美金左右，再考虑到其他外围器件和相关2.4G射频器件，BOM成本难以低于10美金，针对智能家居这种成本敏感而有需要大量节点的家用设备，其成本颇为尴尬。
通信真的稳定么？
目前国内Zigbee技术主要采用ISM频段中的2.5G频率，其衍射能力弱，穿墙能力弱。家居环境中，即使是一扇门，一扇窗，一堵非承重墙，也会让信号大打折扣。
当然，有些厂家会使用射频功放，对2.5G信号进行放大，但是这样会造成额外的辐射污染，同时也和ZIGBEE低功耗，节能的初衷背道而驰。
组网真的有用么？
Zigbee技术的主要特点是支持自组网能力强，自恢复能力强，因此，对于井下定位，停车场车位定位，室外温湿度采集，污染采集等应用非常具有吸引力。然而，对于智能家居的应用场景中，开关，插座，窗帘的位置一旦固定，一直不变，自组网的优点也就不复存在，但是自组网所耗费的时间和资源缺却依旧高企。
网络容量大
ZIGBEE虽然支持多达65000个节点，但是在家居场合，又需要多少个节点呢？一个别墅，所有的开关插座窗帘控制加起来，也不会超过100个，如果数量更多，也将超出用户能够使用的极限。因此，庞大的网络容量未必对智能家居应用带来价值。
综上所述，ZIGBEE技术在智能家居中，固然有着加密高，安全性好的优点。然而，我们不得不认识到，成本高，传输距离近，自组网和巨大的网络容量成了摆设，也制约着ZIGBEE技术在智能家居产品中的应用和推广。灵活运用ZIGBEE技术的优点，并且克服其缺点，才能够更好的提供高性价比，高可靠性的智能家居产品，引爆智能家居市场！
比较无线技术：Zigbee、Wifi、蓝牙
WIFI、Zigbee、蓝牙和几种无线技术的对比图
1、WIFI，WIFI是目前应用最广泛的无线通信技术，传输距离在100-300M，速率可达300Mbps，功耗10-50mA。
2、Zigbee，传输距离50-300M，速率250kbps，功耗5mA，最大特点是可自组网，网络节点数最大可达65000个。
3、蓝牙，传输距离2-30M，速率1Mbps，功耗介于zigbee和WIFI之间。
这3种无线技术，从传输距离来说，是WIFI>ZigBee>蓝牙;从功耗来说，是WIFI>蓝牙>ZigBee，后两者仅靠电池供电即可; 从传输速率来讲，是WIFI>蓝牙>ZigBee。
目前来说，WIFI的优势是应用广泛，已经普及到千家万户；ZigBee的优势是低功耗和自组网；UWB无载波无线通信技术的优势是传输速率；蓝牙的优势组网简单。然而，这3种技术，也都有各自的不足，没有一种技术能完全满足智能家居的全部要求。
Zigbee协议无线通信技术特点：
数据传输速率低：10Kb/s~250Kb/s，专注于低速率传输应用
功耗低：在低功耗待机模式下，两节普通 5号电池可使用 6~24 个月
成本低：Zigbee 数据传输速率低，协议简单，所以大大降低了成本
网络容量大：网络可容纳 65000 个设备
延时短：典型搜索设备时延为 30ms，休眠激活时延为 15ms，活动设备信道接入时延为15ms。
网络的自组织、自愈能力强，通信可靠
数据安全：Zigbee 提供了数据完整性检查和健全功能，采用 AES-128 加密算法（美国新加密算法，是目前最好的文本加密算法之一） ，各个应用可灵活确定其安全属性
ZigBee 技术在低功耗、低成本和组网能力具有无可比拟的应用优势
无线技术应用对比
蓝牙技术的出现使得短距离无线通信成为可能，但其协议较复杂、功耗高、成本高等特点不太适用于要求低成本、低功耗的工业控制和家庭网络。尤其蓝牙最大的障碍在于传输范围受限，一般有效的范围在10米左右，抗干扰能力不强、信息安全问题等问题也是制约其进一步发展和大规模应用的主要因素。
Wi-Fi也是是一种短距离无线传输技术，可以随时接入无线信号，移动性强，比较适合在办公室及家庭的环境下应用。当然Wi-Fi也存在一个致命缺点。由于Wi-Fi采用的是射频技术，通过空气发送和接收数据，使用无线电波传输数据信号，比较容易受到外界的干扰。数据包在传送的过程中都可以被外界检测或接收，信息安全是个隐患，虽然数据可以经过加密后传输，但在数据包足够多的情况下，仍有被黑客破解的可能。
与Wi-Fi、蓝牙相比，ZigBee则是国际通行的无线通讯技术，它的每个网络端口可以最多接入6.5万多个端口，适合家居、工业、农业等多个领域使用，而蓝牙和Wi-Fi网端只能接入10个端口，显然不能适应家庭需要。ZigBee还具有低功耗和低成本优势，在低耗电待机模式下，两节普通5号干电池可使用6个月以上。
ZigBee智能家居双向互动
值得注意的是，目前市场上的很多智能家居也打出无线的旗号，但客户在使用的过程中却发现，明明发送了指令，但执行的效果大打折扣，不如人意，例如，清晨离家时，主人拨动手机中的“离家”模式，本意是要关闭所有电器和电灯，以及启动智能安防功能，却由于信号不稳定，很可能安防功能就没有执行，以致于歹徒撬门而入，家中的传感器没有及时发出报警信号。
原来，现在很多采用433M/315M无线射频技术的智能家居都只有单向通信功能，即只能知道控制信号已经发送成功，但被控制信号的操作命令是否真正执行，被控制的设备是否已经开启或关闭，这是没法知道的。很显然，这种不能确认接受方的信息反馈传输模式，已经不能适应市场需求，必须采用双向通信技术，即当信号发送成功后，同时接收设备会把收到的信号即时反馈给发射器，也就是接收器既具有接收功能还具发射功能，ZigBee作为无线双向通信技术，具有自我检测功能，例如，它可随时反馈与查询灯光及电器等设备开关状态，如果是灯光还可以查询灯光亮度级数，可以查询系统中地址的分配情况。
基于ZigBee技术的无线智能家居由于采用碰撞避免机制，当主人用手持设备发送控制命令后，接受方就会立即回复确认的信息，如果没有收到回复的确认信息，就意味着发生了碰撞，就会再次发出控制命令，直到接受方回复确认信息为止，使得系统的传输非常可靠。物联传感推出的智能家居操作软件，比市场同类型的软件上就多了到指令确认回复功能，每个指令执行后，软件界面都有执行效果的确认和提示。
基于ZigBee技术的应用
随着ZigBee规范的进一步完善，许多公司均在着手开发基于ZigBee的产品。采用ZigBee技术的无线网络应用领域有家庭自动化、家庭安全、工业与环境控制与医疗护理、检测环境、监测、监察保鲜食品的运输过程及保质情况等等。其典型应用领域如下：
数字家庭领域
可以应用于家庭的照明、温度、安全、控制等。ZigBee模块可安装在电视、灯泡、遥控器、儿童玩具、游戏机、门禁系统、空调系统和其它家电产品等，例如在灯泡中装置ZigBee模块，则人们要开灯，就不需要走到墙壁开关处，直接通过遥控便可开灯。当你打开电视机时，灯光会自动减弱;当电话铃响起时或你拿起话机准备打电话时，电视机会自动静音。通过ZigBee终端设备可以收集家庭各种信息，传送到中央控制设备，或是通过遥控达到远程控制的目的，提供家居生活自动化、网络化与智能化。韩国第三大移动手持设备制造商Curitel Communications公司已经开始研制世界上第一款Zigbee手机，该手机将可通过无线的方式将家中或是办公室内的个人电脑、家用设备和电动开关连接起来。这种手机融入了“Zigbee”技术，能够使手机用户在短距离内操纵电动开关和控制其他电子设备。
工业领域
通过ZigBee网络自动收集各种信息，并将信息回馈到系统进行数据处理与分析，以利工厂整体信息之掌握，例如火警的感测和通知，照明系统之感测，生产机台之流程控制等，都可由ZigBee网络提供相关信息，以达到工业与环境控制的目的。韩国的NURI Telecom在基于Atmel和Ember的平台上成功研发出基于ZigBee技术的自动抄表系统。该系统无需手动读取电表、天然气表及水表，从而为公用事业企业节省数百万美元，此项技术正在进行前期测试，很快将在美国市场上推出。
智能交通
如果沿着街道、高速公路及其他地方分布式地装有大量ZigBee终端设备，你就不再担心会迷路。安装在汽车里的器件将告诉你，你当前所处位置，正向何处去。全球定位系统(GPS)也能提供类似服务，但是这种新的分布式系统能够向你提供更精确更具体的信息。即使在GPS覆盖不到的楼内或隧道内，你仍能继续使用此系统。从ZigBee无线网络系统能够得到比GPS多很多的信息，如限速、街道是单行线还是双行线、前面每条街的交通情况或事故信息等。使用这种系统，也可以跟踪公共交通情况，你可以适时地赶上下一班车，而不至于在寒风中或烈日下在车站等上数十分钟。基于ZigBee技术的系统还可以开发出许多其他功能，例如在不同街道根据交通流量动态调节红绿灯，追踪超速的汽车或被盗的汽车等。
ZigBee技术及与Wi-Fi的区别
智慧城市是信息化应用取得良好效益的知识型城市。城市的出现是人类走向成熟和文明的标志， 也是人类群居生活的高级形式。随着中国经济的高速发展，城市人口呈现爆炸式增长，城市的发展面临着诸多问题。因此，人们提出了智慧城市的概念。智慧城市是一个宏观概念，它反映了社会对未来城市信息化、 知识化、 智能化的一种愿望，是城市智慧化向更高阶段发展的具体体现。社区作为城市居民生存和发展的载体，其智慧化程度是城市智慧水平的集中体现。 社区是人们生活的主要场所，但是老式社区的通讯、安全、居民信息的收集、处理及共享等问题都成为阻碍社区服务进一步发展的瓶颈，已远远不能满足人们日益增长的物质和文化生活需要。因此，智慧社区应运而生。 智慧社区是指充分利用物联网、 云计算和移动互联网等新一代信息技术，为居民提供一个安全、 便利、 舒适的生活坏境，从而形成基于信息化、智慧化社会服务与管理的新型社区。智能家居是实现智慧社区和智慧城市的基础。 智能家居是在家庭产品自动化、智能化的基础上通过网络按拟人化的要求而实现的一个过程或者系统。
智能家具系统结构图
软件模块图
视频监控
实现智能家居需要具备三个条件， 第一是在家庭内部应该有一个通信网络，相当于人的神经系统；第二是基于这个网络能够提供各种服务； 第三是家庭局域网必须与互联网相连接。从宏观的角度，智能家居是智慧社区的基本单元， 智慧社区是智慧城市的组成部分。因此，应当以智能家居为基础， 借助互联网实现社区内外的互联互通，使社区具有智慧生活和智慧服务的功能， 最终实现智慧城市的建设。移动互联网的发展为智能家居提供了新的平台。传统的智能家居通过家庭中控或者 PC 操控家居设备，这种方式虽然能够满足基本的控制功能，但是还不够便捷。 移动互联网和 3G/4G 网络的迅速发展为智能家居提供了更加可靠、便捷、灵活的移动平台，通过该平台，用户可以随时随地操控家居设备，接收和管理小区公告、物业通知等信息，实现语音和视频通话。智能家居移动平台的出现必将加速智能家居的发展，促进智慧社区和智慧城市的形成，改变人们的生活。智能家居系统是利用先进的计算机技术、网络通讯技术和综合布线技术，融合个性化需求，将与家居生活有关的子系统，有机地结合在一起的综合性管理系统。 智能家居 APP 是以设备控制为主要功能的移动终端应用。 考虑到智能家居的市场潜力，某企业正在开发针对普通家庭的智能家居系统。该系统主要由家庭中控、 PC 端和移动终端组成， 它们和后台服务器通过物联网、互联网和移动互联网相互协作，共同构成了智慧化、信息化的家居系统。 家庭中控主要负责接收用户指令、控制家居设备和响应设备状态。 PC 端主要负责管理业主信息、 水电资费信息和家政服务信息。 移动终端主要负责随时随地的远程操控家居设备。其中移动终端极大地扩展了智能家居的操作控制范围， 是智能家居系统的重要组成部分。
