無線／有線相結(jié)合的家庭和小區(qū)控制網(wǎng)絡(luò)

無線／有線相結(jié)合的家庭和小區(qū)控制網(wǎng)絡(luò)

摘　要：介紹了智能小區(qū)、以太控制網(wǎng)及無線網(wǎng)絡(luò)的概念，提出了將以太控制網(wǎng)和無線網(wǎng)技術(shù)應(yīng)用到智能小區(qū)中，組建一種靈活的無線／有線混合的小區(qū)智能控制系統(tǒng)。即在家庭中配置家庭控制終端，利用藍(lán)牙技術(shù)組建家庭網(wǎng)絡(luò)；在大樓和小區(qū)中采用無線／有線混合以太控制網(wǎng)完成網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建。
　　關(guān)鍵詞：智能小區(qū)；以太控制網(wǎng)；家庭控制終端；藍(lán)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(tǒng)、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(qū)概念的提出已久，技術(shù)也日趨成熟，但在某些場(chǎng)合，現(xiàn)今常用的基于總線技術(shù)的系統(tǒng)存在一些局限性，如需對(duì)建筑做大量的布線規(guī)劃、布線后改變布線結(jié)構(gòu)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(qū)的網(wǎng)絡(luò)建設(shè)中，同時(shí)廣泛應(yīng)用無線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，使無線和有線網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行相互補(bǔ)充，這樣既可解決小區(qū)控制網(wǎng)絡(luò)與Internet融合的問題，又可較好地解決布線問題。

1　智能小區(qū)與無線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)
1．1　智能小區(qū)
　　智能小區(qū)指的是具有小區(qū)智能化系統(tǒng)的小區(qū)。所謂小區(qū)智能化系統(tǒng)，指的是在現(xiàn)代計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)和通信技術(shù)的基礎(chǔ)上，將傳統(tǒng)的土木建筑技術(shù)與計(jì)算機(jī)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(jié)合的自動(dòng)化和綜合信息網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)。
　　智能小區(qū)的根本特征在于網(wǎng)絡(luò)化，網(wǎng)絡(luò)化是小區(qū)智能化系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)的前提和基礎(chǔ)。隨著網(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，并成為未來發(fā)展的趨勢(shì)。
　　目前國(guó)內(nèi)智能小區(qū)的建設(shè)大致有利用電話網(wǎng)的系統(tǒng)、 基于單獨(dú)布線的系統(tǒng)和基于有線電視網(wǎng)的系統(tǒng)3種類型。其中基于LonWorks現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)單獨(dú)布線的系統(tǒng)在我國(guó)得到了很好的推廣和應(yīng)用。
1．2　以太控制網(wǎng)
　　以太網(wǎng)是目前應(yīng)用最廣泛的局域網(wǎng)技術(shù)，具有開放性、低成本和廣泛應(yīng)用的軟硬件支持等明顯優(yōu)勢(shì)。以太控制網(wǎng)最典型的應(yīng)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(guó)際公認(rèn)的標(biāo)準(zhǔn)TCP／IP。以太控制網(wǎng)容易與信息網(wǎng)集成，組建統(tǒng)一的企業(yè)網(wǎng)。以太控制網(wǎng)克服了現(xiàn)場(chǎng)總線的不足，更好的實(shí)現(xiàn)了控制網(wǎng)與信息網(wǎng)的集成，較好解決了Infranet與Internet和Intranet的融合問題，已成為控制網(wǎng)絡(luò)的新趨勢(shì)。
1．3　無線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)
　　無線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)是21世紀(jì)全球信息技術(shù)發(fā)展的重要標(biāo)志之一。無線接入、無線局域網(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)起制定的近距離無線通信技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，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(dāng)發(fā)射功率提高到20 dB（100 mW）時(shí)為100 m。Bluetooth工作在無需申請(qǐng)?jiān)S可證的2．4 GHz的ISM頻段，采用FHSS技術(shù)，具有較強(qiáng)的抗干擾能力。遵循Bluetooth協(xié)議的設(shè)備能以無線方式接入Internet,Intranet和Infranet等網(wǎng)絡(luò)中。Bluetooth采取PPP連接協(xié)議，可構(gòu)成由1個(gè)Master（主設(shè)備）和7個(gè)Slave（從設(shè)備）組成的Piconet，如果采用休眠-喚醒方式，則互聯(lián)設(shè)備數(shù)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(biāo)準(zhǔn)，現(xiàn)在完成制定的包括802．11，802.11a,802.11b,802.11b-Corl,802.11d五個(gè)標(biāo)準(zhǔn)，其其中應(yīng)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(kuò)頻技術(shù)，最大速率可達(dá)11 Mb／s。802．11a工作在5 GHz頻段，采用OFDM擴(kuò)頻技術(shù)，物理層最大速率為54 Mb／s，傳輸層最大速率可達(dá)24 Mb／s。

2　家庭和小區(qū)智能控制系統(tǒng)的構(gòu)建
　　在將無線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)和以太控制網(wǎng)相結(jié)合以后，構(gòu)建的系統(tǒng)可以將整個(gè)小區(qū)實(shí)現(xiàn)無縫隙的智能化。從智能小區(qū)各單元的服務(wù)對(duì)象和工作范圍而言，整個(gè)智能小區(qū)系統(tǒng)可分割成家庭控制終端、大樓管理中心、小區(qū)管理中心3個(gè)層次。
　　家庭控制終端負(fù)責(zé)對(duì)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(qū)管理中心以及家庭控制終端進(jìn)行連接，一方面對(duì)大樓內(nèi)的公用設(shè)施進(jìn)行控制，另一方面則負(fù)責(zé)完成小區(qū)管理中心和家庭終端之間通信的中間控制。小區(qū)管理中心負(fù)責(zé)整個(gè)小區(qū)的公用設(shè)施及對(duì)各大樓的家庭用戶的信息進(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(shè)和通信，使得整個(gè)系統(tǒng)具有可靠性好、可擴(kuò)展性強(qiáng)的特點(diǎn)是系統(tǒng)設(shè)計(jì)的關(guān)鍵問題。家庭終端是整個(gè)小區(qū)系統(tǒng)最底層，也是整個(gè)系統(tǒng)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(tǒng)的關(guān)鍵。從技術(shù)和市場(chǎng)上考慮，在家庭網(wǎng)絡(luò)中采用無線技術(shù)，將充分體現(xiàn)家庭網(wǎng)絡(luò)靈活、擴(kuò)展性強(qiáng)的特點(diǎn)。在大樓中根據(jù)需求選擇無線或有線方式組建以太控制網(wǎng)，在小區(qū)中采用有線為主、無線做補(bǔ)充的思想組建控制網(wǎng)，以無線彌補(bǔ)有線的不足，從而實(shí)現(xiàn)小區(qū)網(wǎng)絡(luò)的整體提升。采用無線／有線混合網(wǎng)絡(luò)以后，家庭和小區(qū)控制系統(tǒng)的具體網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)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)的集線作用，承擔(dān)對(duì)家庭智能儀表、安防設(shè)施等的綜合控制及與外部完成通信的功能，起到了小區(qū)系統(tǒng)中下位機(jī)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(shè)備包括各種智能化儀表、安防報(bào)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(nèi)部的控制網(wǎng)絡(luò)多以RS485總線構(gòu)建為主。該種方式組網(wǎng)簡(jiǎn)單、成本低廉、可靠性較強(qiáng)，但同時(shí)也存在不夠靈活、布線相對(duì)比較復(fù)雜的缺點(diǎn)。這種方式特別是對(duì)原有普通住宅進(jìn)行智能化改造時(shí)較為復(fù)雜。而RS485的這些缺點(diǎn)恰好是無線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的長(zhǎng)處，因而在家庭控制網(wǎng)中采用無線技術(shù)，對(duì)于智能家居系統(tǒng)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)家庭以內(nèi)，采用藍(lán)牙技術(shù)就可滿足通信的需要。另一方面，藍(lán)牙技術(shù)因其低成本（預(yù)計(jì)2004年內(nèi)藍(lán)牙芯片價(jià)格降到5美元以內(nèi)）、低功耗、低復(fù)雜性、高速率等特點(diǎn)，使得基于其開發(fā)的家庭網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)能被大多數(shù)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)展也使無線家庭網(wǎng)絡(luò)的構(gòu)建成為可能。

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