無線／有線相結合的家庭和小區控制網絡

無線／有線相結合的家庭和小區控制網絡

無線／有線相結合的家庭和小區控制網絡

摘　要：介紹了智能小區、以太控制網及無線網絡的概念，提出了將以太控制網和無線網技術應用到智能小區中，組建一種靈活的無線／有線混合的小區智能控制系統。即在家庭中配置家庭控制終端，利用藍牙技術組建家庭網絡；在大樓和小區中采用無線／有線混合以太控制網完成網絡構建。
　　關鍵詞：智能小區；以太控制網；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、智能化如今已經成為一種潮流。智能化的家居系統、智能化的建筑，已經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，技術也日趨成熟，但在某些場合，現今常用的基于總線技術的系統存在一些局限性，如需對建筑做大量的布線規劃、布線后改變布線結構困難、與Internet融合較困難等。如果將以太控制網引入智能小區的網絡建設中，同時廣泛應用無線網絡技術，使無線和有線網絡進行相互補充，這樣既可解決小區控制網絡與Internet融合的問題，又可較好地解決布線問題。

1　智能小區與無線網絡技術
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絡和通信技術的基礎上，將傳統的土木建筑技術與計算機技術、自動控制技術、通信與信息處理技術、多媒體技術等先進技術相結合的自動化和綜合信息網絡系統。
　　智能小區的根本特征在于網絡化，網絡化是小區智能化系統實現的前提和基礎。隨著網絡和通信技術的發展，Internet，Intranet和Infranet三網的融合成為可能，并成為未來發展的趨勢。
　　目前國內智能小區的建設大致有利用電話網的系統、 基于單獨布線的系統和基于有線電視網的系統3種類型。其中基于LonWorks現場總線技術單獨布線的系統在我國得到了很好的推廣和應用。
1．2　以太控制網
　　以太網是目前應用最廣泛的局域網技術，具有開放性、低成本和廣泛應用的軟硬件支持等明顯優勢。以太控制網最典型的應用形式是Ethernet＋TCP／IP。他的底層是Ethernet，網絡層和傳輸層采用國際公認的標準TCP／IP。以太控制網容易與信息網集成，組建統一的企業網。以太控制網克服了現場總線的不足，更好的實現了控制網與信息網的集成，較好解決了Infranet與Internet和Intranet的融合問題，已成為控制網絡的新趨勢。
1．3　無線網絡技術
　　無線網絡技術是21世紀全球信息技術發展的重要標志之一。無線接入、無線局域網等技術在最近幾年得到了蓬勃發展。其中Bluetooth，802．11等技術已經日趨成熟。
　　Bluetooth是1998年由Ericsson，IBM，Intel，Nokia和Toshiba五家聯合發起制定的近距離無線通信技術標準，具有低成本、短距離、小范圍等特點。Bluetooth在發射功率為0 dB（1 mW）時通信距離為10 m，當發射功率提高到20 dB（100 mW）時為100 m。Bluetooth工作在無需申請許可證的2．4 GHz的ISM頻段，采用FHSS技術，具有較強的抗干擾能力。遵循Bluetooth協議的設備能以無線方式接入Internet,Intranet和Infranet等網絡中。Bluetooth采取PPP連接協議，可構成由1個Master（主設備）和7個Slave（從設備）組成的Piconet，如果采用休眠-喚醒方式，則互聯設備數不受限制，但最多只能同時激活8個。
　　802．11是個系列標準，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，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，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
　　在將無線網絡技術和以太控制網相結合以后，構建的系統可以將整個小區實現無縫隙的智能化。從智能小區各單元的服務對象和工作范圍而言，整個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、智能家電等進行綜合的控制，并直接和大樓管理中心進行聯網通信。大樓管理中心分別和小區管理中心以及家庭控制終端進行連接，一方面對大樓內的公用設施進行控制，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小區的公用設施及對各大樓的家庭用戶的信息進行終端分析和控制。
　　如何處理3個層次之間的網絡建設和通信，使得整個系統具有可靠性好、可擴展性強的特點是系統設計的關鍵問題。家庭終端是整個小區系統最底層，也是整個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絡是本系統的關鍵。從技術和市場上考慮，在家庭網絡中采用無線技術，將充分體現家庭網絡靈活、擴展性強的特點。在大樓中根據需求選擇無線或有線方式組建以太控制網，在小區中采用有線為主、無線做補充的思想組建控制網，以無線彌補有線的不足，從而實現小區網絡的整體提升。采用無線／有線混合網絡以后，家庭和小區控制系統的具體網絡結構如圖1所示�！�

2．1　家庭控制終端和家庭網絡
　　家庭控制終端完成了家庭控制網的集線作用，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，是家庭網絡和大樓中心進行通信的關鍵器件。一個基本的家庭控制網絡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。家庭控制網絡的簡單示意圖如圖2所示。

　　

　　方便、靈活、可靠是家庭網絡組網的要求。如今，家庭內部的控制網絡多以RS485總線構建為主。該種方式組網簡單、成本低廉、可靠性較強，但同時也存在不夠靈活、布線相對比較復雜的缺點。這種方式特別是對原有普通住宅進行智能化改造時較為復雜。而RS485的這些缺點恰好是無線網絡技術的長處，因而在家庭控制網中采用無線技術，對于智能家居系統有很大的意義。
　　一般情況下，家庭網絡范圍局限在單個家庭以內，采用藍牙技術就可滿足通信的需要。另一方面，藍牙技術因其低成本（預計2004年內藍牙芯片價格降到5美元以內）、低功耗、低復雜性、高速率等特點，使得基于其開發的家庭網絡系統能被大多數家庭接受。同時，各種嵌入式智能儀表、智能家電的存在和發展也使無線家庭網絡的構建成為可能。

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