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智能家居的无线组网技术

发布时间:2018-07-20 01:09:13 文章来源:未来智库    
    [关键词]智能家居;无线组网;技术分析
    中图分类号:TN925.93 文献标识码:A 文章编号:1009-914X(2018)27-0018-01
    随着我国经济的发展,人们的生活水平和自身素质日益提高,对居住环境提出了更高的要求,家居住宅的需求概念也发生了彻底的变化,信息化和网络化成为智能家居的基本内涵。而无线网络技术作为智能家居网络技术的平台,对智能家居网络的发展起到了良好的推动作用,其核心思想是用无线电代替传统的有线电缆,实现个人信息终端的智能互联,组建个人化的家居信息网络。
    一、智能家居概述
    未来的智能家居将是科技、健康、安全、舒适、节能、人性化的,包括家庭安防系统、家庭网络系统、中央控制管理系统、家居布线系统、背景音乐系统、家居照明控制系统、家庭影院、多媒体系统及家庭环境控制系统等八个控制系统。
    因传统的有线方式在智能家居的应用中有较多的不足,从技术发展和实用性的角度出发,不难看出,在智能家居系统中,无线网络技术具有独特的优势,这不仅是由于无线网络可以提供更大的灵活性和移动性,节省了花在综合布线上的成本和精力,有利于家居美观。
    二、智能家居中几种无线组网技术
    1、无线局域网(wi―Fi)技术。该技术是一种无线互联网技术,通常被称为无线宽带,IEEE 802.1l为最初的技术标准,Wi―Fi联盟开发了目前的技术标准IEEE 802.11b。用户可以使用无线网卡、无线路由器、PC机、终端组建无线局域网(wi―Fi),采用IEEE 802.1lb与TCP/IP协议结合,实现无线接入。在2.4GHz频段工作,频段的最高速率可达54Mbps,其高带宽是以高能耗为基础,组网需耗大量的电能。
    2、HomeRF无线技术。该技术是专门为家庭环境而开发的,它是IEEE802.11和无绳电话的结合体,主要用于PC机和用户电子设备之间的无线数字通信,其主要是为了减少语音方面的费用。作为一种新的无线技术方案,可以取缔需进行铺设的昂贵传输有线家庭网络。在此基础上的网络相等。HomeRF在现有的无线通信标准上进行改善,在数据通信时,运用了IEEE802.11中的TCP/IP传输协议;在实行语音通信时,使用的则是数字化无绳电话DECT规范。HomeRF中的物理层和IEEE802.11WLAN中的物理层规范相对宽松,所以使用简单的调频方式能解决无线设备所具有的复杂性,从而减少了无线收发设备的成本,进一步的让这种技术应用于普通家庭消费的范畴中。
    3、HiperLAN2技术。该技术是由欧洲电信标准学会的RESl0工作组提出的,其突破了目前无线网络在频谱使用方面的限制,在5GHz的频谱内分配频点,这些频点与更宽松的管理规则相结合,可使大量用户实现高速通信。HIPERLAN2在物理层采用正交频分复用(OFDM)调制方法,其数据传输速率极大的提高,理论可达54Mb/s,在实际操作中,数据传输速率也可以保持在20Mb/s左右。HIPERLAN2的传输结构可以连接多种网络类型,支持每个链接的身份验证和加密,并且只允许合法的用户访问。在HIPERLAN2中,移动终端与接入点之间的数据通讯通过事先建立的信令链接进行,接入点对周围的HIPERLAN2无线信道进行监听,并自动选择空闲信道频率分布,同时也消除了对频率规划的要求,使系统部署相对简单。这种面向链接的特点使得HIPERLAN2能在高吞吐率下支持QoS,为实时通讯(视频和话音)提供了一种新的方式。
    4、蓝牙无线技术。此技术是在1998年的时候产生的,其在工作时保持在2.4GHzISM的频段上,利用GPSK调制技术,其传输速率是1Mbps,使用的是FHSS扩频审计署,其中发射的功率是在0dBm、4dBm和20dBm三种级别,其相应的距离分别是从10米至100米。蓝牙1.0版中规定了通信数据传输的速率在1Mbps,而2.0版则是提升到了2Mbps。蓝牙技术能够为固定设备或移动端之间的通信环境,建设可以通用的无线接口,主要是移动设备之前的近距传播,在本质上可以说是一种取缔线缆的技术。蓝牙技术所具有的高宽带性能,足以使它更加适用于视频和图片方面需要经常性进行大量数据共享的设备中,也可以使用在近距离中,替代目前一些线缆传输方式,并且还解决了红外线技术中的问题,也可以穿越墙壁的阻碍,经过统一的近距离无线连接,在多种数字设备中进行安全而灵活的数据传播工作。目前,市面上有很多带蓝牙功能的电子设备,比如�{牙鼠标、键盘和游戏手柄等。
    5、 ZigBee无线技术。ZigBee是基于IEEES8O2.15.4标准的低功耗个域网协议。根据这个协议规定的技术是一种短距离、低功耗的无线通信技术。ZigBee低功耗,俩节5号干电池可以持续工作6个月;低成本,ZigBee免协议专利费,每块芯片的价格大约为2美元;短时延,ZigBee的响应速度较快,一般从睡眠转入工作状态只需15ms,节点连接进入网络只需3Oms,进一步节省了电能;高容量,ZigBee可采用星状、片状和网状网络结构,由一个主节点管理若干子节点,最多一个主节点可管理254个子节点;同时主节点还可由上一层网络节点管理,最多可组成65000个节点的大网。ZigBee作为一种新兴的短距离、低速率的无线通信技术,更是得到了越来越广泛的关注和应用。
    三、智能家居无线网络在发展中存在的问题
    目前,智能家居各种无线网络接入技术的标准化和市场化已取得了很大的进步,但要实现最终的成功,技术上和应用上还需做大量的工作。
    1、要进一步提高系统的传输速率,以满足智能家居对家庭娱乐等方面的更高要求。
    2、要解决各种无线网络技术的干扰和共存问题。目前,无线网络技术标准的工作频段主要选取在无需申请的2.45GHz ISM频段,这必然导致信号之间的干扰。此外,还有不同频段上信号的相互干扰问题。
    3、无线组网技术面临的另一个问题是标准化和互操作性。由于厂家众多、产品众多,而且各项标准的协议又在不断的更新,过多的变化造成产品间的兼容性和互操作性差,影响了智能家居的联网。
    4、无线网络技术进入智能家居的关键因素是价格问题。各种无线组网技术都是价格、速率、功耗等的折中。无线网络技术作为一种智能家居,无疑是最可行的解决方案,但要真正走进千家万户,需进一步提高无线网络的性能价格比。
    四、结语
    智能家居网络系统是信息时代带给人们的一个高科技产物,是利用电脑、网络和综合布线技术,通过家庭信息管理平台将与家居生活有关的各种子系统有机结合的一个系统。它涉及到对家庭网络内所有的智能器具、设备和系统的操作和管理,以及计算机技术、网络技术、通信技术和自动控制技术的综合应用。与传统的家居系统相比,智能更强调人的主观能动性,重视并利用高新技术实现人与居住环境的协调,能随心所欲地控制居住环境,达到智能化、便捷化、高效舒适化等目的。
    参考文献
    [1] 阮星.几种智能家居无线组网技术的分析[J].信息科技,2017.
    [2] 陆冬磊.浅析无线网络ZigBee技术[J].电脑知识与技术,2017.
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