無(wú)線(xiàn)／有線(xiàn)相結合的家庭和小區控制網(wǎng)絡(luò )

無(wú)線(xiàn)／有線(xiàn)相結合的家庭和小區控制網(wǎng)絡(luò )

摘　要：介紹了智能小區、以太控制網(wǎng)及無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò )的概念，提出了將以太控制網(wǎng)和無(wú)線(xiàn)網(wǎng)技術(shù)應用到智能小區中，組建一種靈活的無(wú)線(xiàn)／有線(xiàn)混合的小區智能控制系統。即在家庭中配置家庭控制終端，利用藍牙技術(shù)組建家庭網(wǎng)絡(luò )；在大樓和小區中采用無(wú)線(xiàn)／有線(xiàn)混合以太控制網(wǎng)完成網(wǎng)絡(luò )構建。
　　關(guān)鍵詞：智能小區；以太控制網(wǎng)；家庭控制終端；藍牙；802．11；

　　Abstract：The controlEthernet，intelligentcommunity and wireless networks technique is introduced．And an intelligentcontrolsystem based on the combination ofwireless and wired networks is presented．The system makes use of home controlterminalbasedon Bluetooh to organize home LAN，and makes use ofcontrolEthernetbased on wirelessand wired technique to organize building andcommunity LAN．
　　Keywords：intelligence community；controlEthernet；home controlterminal；Bluetooth；802．11
　　信息化、智能化如今已經(jīng)成為一種潮流。智能化的家居系統、智能化的建筑，已經(jīng)成為人們生活中的重要組成部分。智能小區概念的提出已久，技術(shù)也日趨成熟，但在某些場(chǎng)合，現今常用的基于總線(xiàn)技術(shù)的系統存在一些局限性，如需對建筑做大量的布線(xiàn)規劃、布線(xiàn)后改變布線(xiàn)結構困難、與Internet融合較困難等。如果將以太控制網(wǎng)引入智能小區的網(wǎng)絡(luò )建設中，同時(shí)廣泛應用無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò )技術(shù)，使無(wú)線(xiàn)和有線(xiàn)網(wǎng)絡(luò )進(jìn)行相互補充，這樣既可解決小區控制網(wǎng)絡(luò )與Internet融合的問(wèn)題，又可較好地解決布線(xiàn)問(wèn)題。

1　智能小區與無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò )技術(shù)
1．1　智能小區
　　智能小區指的是具有小區智能化系統的小區。所謂小區智能化系統，指的是在現代計算機網(wǎng)絡(luò )和通信技術(shù)的基礎上，將傳統的土木建筑技術(shù)與計算機技術(shù)、自動(dòng)控制技術(shù)、通信與信息處理技術(shù)、多媒體技術(shù)等先進(jìn)技術(shù)相結合的自動(dòng)化和綜合信息網(wǎng)絡(luò )系統。
　　智能小區的根本特征在于網(wǎng)絡(luò )化，網(wǎng)絡(luò )化是小區智能化系統實(shí)現的前提和基礎。隨著(zhù)網(wǎng)絡(luò )和通信技術(shù)的發(fā)展，Internet，Intranet和Infranet三網(wǎng)的融合成為可能，并成為未來(lái)發(fā)展的趨勢。
　　目前國內智能小區的建設大致有利用電話(huà)網(wǎng)的系統、 基于單獨布線(xiàn)的系統和基于有線(xiàn)電視網(wǎng)的系統3種類(lèi)型。其中基于LonWorks現場(chǎng)總線(xiàn)技術(shù)單獨布線(xiàn)的系統在我國得到了很好的推廣和應用。
1．2　以太控制網(wǎng)
　　以太網(wǎng)是目前應用最廣泛的局域網(wǎng)技術(shù)，具有開(kāi)放性、低成本和廣泛應用的軟硬件支持等明顯優(yōu)勢。以太控制網(wǎng)最典型的應用形式是Ethernet＋TCP／IP。他的底層是Ethernet，網(wǎng)絡(luò )層和傳輸層采用國際公認的標準TCP／IP。以太控制網(wǎng)容易與信息網(wǎng)集成，組建統一的企業(yè)網(wǎng)。以太控制網(wǎng)克服了現場(chǎng)總線(xiàn)的不足，更好的實(shí)現了控制網(wǎng)與信息網(wǎng)的集成，較好解決了Infranet與Internet和Intranet的融合問(wèn)題，已成為控制網(wǎng)絡(luò )的新趨勢。
1．3　無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò )技術(shù)
　　無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò )技術(shù)是21世紀全球信息技術(shù)發(fā)展的重要標志之一。無(wú)線(xiàn)接入、無(wú)線(xiàn)局域網(wǎng)等技術(shù)在最近幾年得到了蓬勃發(fā)展。其中Bluetooth，802．11等技術(shù)已經(jīng)日趨成熟。
　　Bluetooth是1998年由Ericsson，IBM，Intel，Nokia和Toshiba五家聯(lián)合發(fā)起制定的近距離無(wú)線(xiàn)通信技術(shù)標準，具有低成本、短距離、小范圍等特點(diǎn)。Bluetooth在發(fā)射功率為0 dB（1 mW）時(shí)通信距離為10 m，當發(fā)射功率提高到20 dB（100 mW）時(shí)為100 m。Bluetooth工作在無(wú)需申請許可證的2．4 GHz的ISM頻段，采用FHSS技術(shù)，具有較強的抗干擾能力。遵循Bluetooth協(xié)議的設備能以無(wú)線(xiàn)方式接入Internet,Intranet和Infranet等網(wǎng)絡(luò )中。Bluetooth采取PPP連接協(xié)議，可構成由1個(gè)Master（主設備）和7個(gè)Slave（從設備）組成的Piconet，如果采用休眠-喚醒方式，則互聯(lián)設備數不受限制，但最多只能同時(shí)激活8個(gè)。
　　802．11是個(gè)系列標準，現在完成制定的包括802．11，802.11a,802.11b,802.11b-Corl,802.11d五個(gè)標準，其其中應用較多的是802．11b和802．11a。802．11b工作在2．4 GHz的頻段，采用高速直接序列擴頻技術(shù)，最大速率可達11 Mb／s。802．11a工作在5 GHz頻段，采用OFDM擴頻技術(shù)，物理層最大速率為54 Mb／s，傳輸層最大速率可達24 Mb／s。

2　家庭和小區智能控制系統的構建
　　在將無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò )技術(shù)和以太控制網(wǎng)相結合以后，構建的系統可以將整個(gè)小區實(shí)現無(wú)縫隙的智能化。從智能小區各單元的服務(wù)對象和工作范圍而言，整個(gè)智能小區系統可分割成家庭控制終端、大樓管理中心、小區管理中心3個(gè)層次。
　　家庭控制終端負責對家庭中的智能儀表、安防、智能家電等進(jìn)行綜合的控制，并直接和大樓管理中心進(jìn)行聯(lián)網(wǎng)通信。大樓管理中心分別和小區管理中心以及家庭控制終端進(jìn)行連接，一方面對大樓內的公用設施進(jìn)行控制，另一方面則負責完成小區管理中心和家庭終端之間通信的中間控制。小區管理中心負責整個(gè)小區的公用設施及對各大樓的家庭用戶(hù)的信息進(jìn)行終端分析和控制。
　　如何處理3個(gè)層次之間的網(wǎng)絡(luò )建設和通信，使得整個(gè)系統具有可靠性好、可擴展性強的特點(diǎn)是系統設計的關(guān)鍵問(wèn)題。家庭終端是整個(gè)小區系統最底層，也是整個(gè)系統中最基本和最靈活的單元，所以家庭控制終端和家庭網(wǎng)絡(luò )是本系統的關(guān)鍵。從技術(shù)和市場(chǎng)上考慮，在家庭網(wǎng)絡(luò )中采用無(wú)線(xiàn)技術(shù)，將充分體現家庭網(wǎng)絡(luò )靈活、擴展性強的特點(diǎn)。在大樓中根據需求選擇無(wú)線(xiàn)或有線(xiàn)方式組建以太控制網(wǎng)，在小區中采用有線(xiàn)為主、無(wú)線(xiàn)做補充的思想組建控制網(wǎng)，以無(wú)線(xiàn)彌補有線(xiàn)的不足，從而實(shí)現小區網(wǎng)絡(luò )的整體提升。采用無(wú)線(xiàn)／有線(xiàn)混合網(wǎng)絡(luò )以后，家庭和小區控制系統的具體網(wǎng)絡(luò )結構如圖1所示�！�

2．1　家庭控制終端和家庭網(wǎng)絡(luò )
　　家庭控制終端完成了家庭控制網(wǎng)的集線(xiàn)作用，承擔對家庭智能儀表、安防設施等的綜合控制及與外部完成通信的功能，起到了小區系統中下位機的作用，是家庭網(wǎng)絡(luò )和大樓中心進(jìn)行通信的關(guān)鍵器件。一個(gè)基本的家庭控制網(wǎng)絡(luò )上的終端設備包括各種智能化儀表、安防報警以及各種智能家電、PC等。家庭控制網(wǎng)絡(luò )的簡(jiǎn)單示意圖如圖2所示。

　　

　　方便、靈活、可靠是家庭網(wǎng)絡(luò )組網(wǎng)的要求。如今，家庭內部的控制網(wǎng)絡(luò )多以RS485總線(xiàn)構建為主。該種方式組網(wǎng)簡(jiǎn)單、成本低廉、可靠性較強，但同時(shí)也存在不夠靈活、布線(xiàn)相對比較復雜的缺點(diǎn)。這種方式特別是對原有普通住宅進(jìn)行智能化改造時(shí)較為復雜。而RS485的這些缺點(diǎn)恰好是無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò )技術(shù)的長(cháng)處，因而在家庭控制網(wǎng)中采用無(wú)線(xiàn)技術(shù)，對于智能家居系統有很大的意義。
　　一般情況下，家庭網(wǎng)絡(luò )范圍局限在單個(gè)家庭以?xún)�，采用藍牙技術(shù)就可滿(mǎn)足通信的需要。另一方面，藍牙技術(shù)因其低成本（預計2004年內藍牙芯片價(jià)格降到5美元以?xún)龋�、低功耗、低復雜性、高速率等特點(diǎn)，使得基于其開(kāi)發(fā)的家庭網(wǎng)絡(luò )系統能被大多數家庭接受。同時(shí)，各種嵌入式智能儀表、智能家電的存在和發(fā)展也使無(wú)線(xiàn)家庭網(wǎng)絡(luò )的構建成為可能。

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