淺談無(wú)線(xiàn)家庭網(wǎng)絡(luò)技術(shù)

張斯珩

摘 要：科技的進(jìn)步與發(fā)展，使智能系統(tǒng)走進(jìn)了家庭，計(jì)算機(jī)普及、電訊技術(shù)發(fā)展、智能設(shè)備進(jìn)步都使家庭呈現(xiàn)了網(wǎng)絡(luò)集中的區(qū)域，現(xiàn)代化技術(shù)得到了人們?nèi)找骊P(guān)注。特別是對(duì)簡(jiǎn)單、靈活與可靠的家庭網(wǎng)絡(luò)需求愈顯強(qiáng)烈，智能家庭網(wǎng)絡(luò)是在信息技術(shù)的發(fā)展和人類(lèi)對(duì)居住環(huán)境的要求不斷提高的基礎(chǔ)上產(chǎn)生的。簡(jiǎn)單地說(shuō)，它就象是一個(gè)安裝在自己家里的局域網(wǎng)，利用這種功能，能夠有效地把家庭里各種計(jì)算、控制、管理和通信設(shè)施進(jìn)行連接，形成一個(gè)相互聯(lián)系、協(xié)調(diào)行動(dòng)的整體。文章主要就是對(duì)近年來(lái)發(fā)展迅速的無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)進(jìn)行介紹，提煉出PC為中心的純數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)、控制器數(shù)據(jù)與語(yǔ)音家庭網(wǎng)絡(luò)等內(nèi)容，目前應(yīng)用較好的無(wú)線(xiàn)家庭網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)方案。

關(guān)鍵詞：無(wú)線(xiàn)家庭網(wǎng)絡(luò)；設(shè)計(jì)方案；研究

引言

當(dāng)今信息化的一個(gè)重要方面就是因特網(wǎng)和移動(dòng)通信的迅猛發(fā)展。大大的改變了人們的生活方式、工作方式以及思維方式，這種巨大變化的背后，也刺激人們對(duì)電腦以外的各種數(shù)據(jù)源和網(wǎng)絡(luò)服務(wù)的需求得到快速增長(zhǎng)。智能家庭網(wǎng)絡(luò)應(yīng)運(yùn)而生，為千萬(wàn)個(gè)家庭注入了新的生機(jī)和活力，推進(jìn)了社會(huì)發(fā)展與進(jìn)步，無(wú)線(xiàn)家庭技術(shù)不斷得到完善，無(wú)數(shù)創(chuàng)新型發(fā)現(xiàn)日趨對(duì)這個(gè)新的浪潮起到了推波助瀾的引導(dǎo)作用。

有了無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò)，纏繞的纜線(xiàn)不見(jiàn)了，但網(wǎng)絡(luò)通信依然暢通。您可以決定從什么地方上網(wǎng)以及何時(shí)上網(wǎng)。而實(shí)現(xiàn)無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò)的技術(shù)離不開(kāi)采用射頻在配置了無(wú)線(xiàn)接入功能的設(shè)備之間建立通信。

1 基于無(wú)線(xiàn)的傳輸設(shè)備

當(dāng)前，無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)工作組已經(jīng)形成，主要內(nèi)容包括IEEE802.11、HomeRF、藍(lán)牙和標(biāo)準(zhǔn)無(wú)線(xiàn)訪(fǎng)問(wèn)協(xié)議SWAP。這些無(wú)線(xiàn)傳輸設(shè)備均能夠支撐家庭內(nèi)部傳送多種信息的需要，滿(mǎn)足人們生活。無(wú)線(xiàn)RF傳輸快速、多樣、靈活的可移動(dòng)性，是一種不需要有線(xiàn)連接就能設(shè)置成網(wǎng)絡(luò)功能的技術(shù)，這已經(jīng)完完成全以網(wǎng)絡(luò)為中心的家庭全最權(quán)威與首選的家庭網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。

2 RF傳輸網(wǎng)絡(luò)

多數(shù)的家庭網(wǎng)絡(luò)無(wú)線(xiàn)系統(tǒng)利用擴(kuò)頻技術(shù)。擴(kuò)展頻譜通信的理論基礎(chǔ)是著名的山農(nóng)理論公式：C=Wlog2（1+S/N），對(duì)于給定的信道容量C，帶寬W和信噪比S/N存在著互換的關(guān)系。即在給定的信道容量不變的情況下，若減小帶寬則必須傳送較大的信號(hào)功率；若有較大的傳輸帶寬則用較小的信號(hào)功率來(lái)傳送，只有帶寬系統(tǒng)良好，才能具備多種抗干擾功能。當(dāng)前使用最好、推廣最多的就是兩種，這兩種常用的擴(kuò)頻無(wú)線(xiàn)電技術(shù)包括跳頻擴(kuò)頻（FHSS）和直接序列擴(kuò)頻（DSSS）無(wú)線(xiàn)電技術(shù)。這是兩種不能相互融合與替代的，因?yàn)檫@兩種無(wú)線(xiàn)電技術(shù)采用不同的頻帶和不同的系統(tǒng)，因此，在安裝前，一定要明確系統(tǒng)功能，因?yàn)橄到y(tǒng)的不一樣，就決定了用戶(hù)選定供應(yīng)商，一但選定很難更換到另一家供應(yīng)商的，所以，選擇系統(tǒng)是非常關(guān)鍵的一個(gè)環(huán)節(jié)。

2.1 跳頻擴(kuò)頻技術(shù)FHSS

FHSS技術(shù)即跳頻系統(tǒng)的載頻受一偽隨機(jī)碼的控制而不斷地跳變。信源產(chǎn)生的信息用來(lái)調(diào)制頻率合成器的載頻，得到射頻信號(hào)。PN碼產(chǎn)生器會(huì)形成PN碼控制頻率，通過(guò)合成器使頻率輸出隨PN碼變化而出現(xiàn)不同，結(jié)果會(huì)生成一個(gè)載頻跳動(dòng)、變化的射頻信號(hào)。直接序列擴(kuò)頻技術(shù)是要將發(fā)送的信息用偽隨機(jī)碼擴(kuò)展到一個(gè)很寬的頻帶上去，通過(guò)與接收端和發(fā)射端相同的偽隨機(jī)碼形成對(duì)接，把收到的信號(hào)及時(shí)處理，設(shè)置成需要的可發(fā)送信息。簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō)，F(xiàn)HSS實(shí)際就是我們通常理解的窄帶載波，利用接收和傳送同時(shí)能夠識(shí)別的傳輸模式，使雙方設(shè)備保持同步，穩(wěn)定的建立起一套系統(tǒng)邏輯通信信道。

2.2 直接序列擴(kuò)頻技術(shù)DSSS

DSSS技術(shù)主要是能夠生成碎片或切分碼比特模式。具備可靠性的特征，主要體現(xiàn)就是切分碼程度或所傳送數(shù)據(jù)比特長(zhǎng)度。自身有著糾錯(cuò)能力，一般情況下，數(shù)據(jù)不需要直接發(fā)送，這是一種創(chuàng)新性的技術(shù)，性能大大提升，功能更加強(qiáng)勁。

3 以PC為中心的純數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)

一些軟件和硬件供應(yīng)商，通過(guò)另一種途徑形成方案，大多數(shù)為無(wú)線(xiàn)局域網(wǎng)，這種家庭網(wǎng)絡(luò)解決方案主要就是通過(guò)家庭PC機(jī)完成的，PC是系統(tǒng)的中心控制設(shè)備，這樣的系統(tǒng)設(shè)置，只需要一臺(tái)PC就能夠完全實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)主控器功能，為家庭與Internet之間提供尋址和路由引導(dǎo)功能。

這種方法較為直接，人們?cè)谠瓉?lái)熟悉的PC領(lǐng)域，再加上最新技術(shù)，就能完全理解并實(shí)現(xiàn)新型家庭網(wǎng)絡(luò)技術(shù)結(jié)合系統(tǒng)，目前還要不斷完善階段，最終大規(guī)模應(yīng)用將會(huì)形成新的消費(fèi)市場(chǎng)挑戰(zhàn)。主要因素一是圍繞PC而建的家庭網(wǎng)絡(luò)就必須保持PC永遠(yuǎn)開(kāi)機(jī)，達(dá)到時(shí)時(shí)運(yùn)行。有些安裝好的系統(tǒng)軟件，與其不能兼容，如果使用這種方式，就必須保證其他運(yùn)行在PC上的軟件或硬件不能妨礙PC執(zhí)行通信任務(wù)。消費(fèi)者最希望的是網(wǎng)絡(luò)速度快，運(yùn)行良好，也就是說(shuō)，如果PC出現(xiàn)問(wèn)題，可以重做系統(tǒng)，但通信網(wǎng)絡(luò)出現(xiàn)問(wèn)題，則是人們無(wú)法接受的，選擇網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)對(duì)人們非常重要，也是關(guān)鍵的一步，這決定了人們的消費(fèi)體驗(yàn)。二是圍繞PC而建的家庭網(wǎng)絡(luò)只能處理家庭中與PC相關(guān)的文件、打印等，這些網(wǎng)絡(luò)共享不能很好的解決掉語(yǔ)音通信問(wèn)題，而現(xiàn)代的控制與監(jiān)控應(yīng)用更是無(wú)法快速實(shí)現(xiàn)與完成。

4 控制器數(shù)據(jù)與語(yǔ)音家庭網(wǎng)絡(luò)

通過(guò)微處理器完成的數(shù)字交換技術(shù)，做為通信服務(wù)器，讓家庭中傳送語(yǔ)音數(shù)據(jù)流成為可能，尋址和路由功能的實(shí)現(xiàn)，使人們快速完成網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用。通過(guò)功能強(qiáng)大的板上RF收發(fā)器傳送家庭網(wǎng)絡(luò)傳輸要素。收發(fā)器是一種現(xiàn)代專(zhuān)利，主要技術(shù)構(gòu)成是數(shù)字?jǐn)U頻技術(shù)，毫中技術(shù)的較為成熟，目前可控范圍超過(guò)了家庭周?chē)鷰装儆⒊呔嚯x。

控制器具有的高帶寬容量、用于語(yǔ)音和數(shù)據(jù)傳輸?shù)膹?qiáng)健的家庭網(wǎng)絡(luò)，系統(tǒng)能夠把家庭內(nèi)外幾百英尺進(jìn)行接入，實(shí)現(xiàn)互通功能。

5 幾種無(wú)線(xiàn)家庭網(wǎng)絡(luò)技術(shù)

現(xiàn)在，能全部提供家庭網(wǎng)絡(luò)的頻段有902-928MHz、2400-2483MHz、5-6GHz三個(gè)主要段，最常用的則是第二個(gè)2400-2483MHz這一頻段，這個(gè)頻段是人們接受的，其穩(wěn)定性較好。無(wú)線(xiàn)傳輸方式可以選擇頻率跳躍和直接無(wú)線(xiàn)連接兩種。在2450MHz附近的頻率上，以頻率跳躍為例，能夠?yàn)槿藗兲峁?M左右的帶寬，通過(guò)每秒跳頻超過(guò)75次，為人們提供可靠的供應(yīng)。無(wú)論是跳頻方式還是直接傳輸，都使得單個(gè)的用戶(hù)必須與許多人共用這一頻段，因而在技術(shù)規(guī)范上必須嚴(yán)格規(guī)范干擾。無(wú)線(xiàn)電頻段是需要審批流程的，但是網(wǎng)絡(luò)的頻段一直是開(kāi)放的，人們可以無(wú)干擾的進(jìn)行關(guān)注與連接。

IEEE802.11 工作組已經(jīng)為發(fā)展無(wú)線(xiàn)局域網(wǎng)的可互操作協(xié)議工作了許多年。802.11重點(diǎn)支持較高的數(shù)據(jù)速率，只能是數(shù)據(jù)通信功能。

HomeRF無(wú)線(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)主要適用各類(lèi)家庭范圍，能夠保證計(jì)算機(jī)和其他設(shè)備間的無(wú)線(xiàn)通信，其開(kāi)放性工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)符合現(xiàn)行通信規(guī)范。HomeRF是 IEEE802.11與DECT相互融合的產(chǎn)物，通過(guò)密切的結(jié)合，達(dá)到降低語(yǔ)音數(shù)據(jù)成本的作用。

Bluetooth比較特殊，其表現(xiàn)主要就是陣營(yíng)不同。廠(chǎng)商開(kāi)發(fā)的是低成本、小范圍的系統(tǒng)，其功能主要是連接各類(lèi)電子信息設(shè)備。藍(lán)牙技術(shù)就是其中的一款，跳頻快、較穩(wěn)定、低功耗、低代價(jià)。

6 結(jié)束語(yǔ)

總的來(lái)講，IEEE802.11是一種選用于家庭、辦公的企業(yè)無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò)，人們能夠連接多臺(tái)PC，還能保持文件和圖形的傳送，是一種應(yīng)用于高端的WLAN技術(shù)。HomeRF標(biāo)準(zhǔn)可應(yīng)用于家庭中的移動(dòng)數(shù)據(jù)和語(yǔ)音設(shè)備與主機(jī)之間的通信，在傳送聲音、音樂(lè)以及影像數(shù)據(jù)方面有優(yōu)勢(shì)。而藍(lán)牙技術(shù)能夠替代線(xiàn)纜，當(dāng)前的市場(chǎng)上，各種技術(shù)同時(shí)存在，不久的將來(lái)，產(chǎn)品與市場(chǎng)會(huì)向融合的方向發(fā)展，形成完全兼容與統(tǒng)一的新形式，滿(mǎn)足人們生產(chǎn)與生活需求。

參考文獻(xiàn)

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