智能家居無線控制網(wǎng)絡的設計與實現(xiàn)

區(qū)健強

摘 要 伴隨著我國家電技術的不斷發(fā)展以及電子信息技術的普及，實現(xiàn)家庭信息化以及網(wǎng)絡化，怎樣才能讓系統(tǒng)低成本以及高效率的運行是現(xiàn)階段智能家居系統(tǒng)發(fā)展的主要趨勢，保證智能家居的高效率運行，是智能家居系統(tǒng)設計中的重點考慮問題，不斷滿足現(xiàn)代智能家居在生活中的實際需求，該方法對現(xiàn)代智能家居網(wǎng)絡設計具有一定的指導意義。本文針對智能家居無線控制網(wǎng)絡設計以及實現(xiàn)做出分析，并且在此基礎上提出下文內(nèi)容，希望能夠給與同

關鍵詞 智能家居 無線控制 網(wǎng)絡 設計 實現(xiàn) 分析

中圖分類號：TP393 文獻標識碼：A

0引言

伴隨社會的不斷進步以及人們生活水平的提高，對家居環(huán)境提出比較高的要求，智能家居已經(jīng)逐漸成為日后家庭生活的重要發(fā)展方向。智能家居不僅可以為用戶提供出更加安全以及健康的生活環(huán)境，與此同時也能遠程控制家居狀態(tài)并且控制家庭電器設備，為智能家居的發(fā)展帶來新的機遇和挑戰(zhàn)。

1關于相關的技術

針對于IEEE802.15.4e而言，主要對IEEE802.15.4e標準功能的擴充，逐漸提高媒體訪問控制層功能，適合我國無線個域網(wǎng)，能應用在過程自動化以及工程自動化和智能家居領域中，其物理層以及媒體層訪問可以在控制層改進，支持各種拓撲結構，適合工業(yè)控制星型網(wǎng)以及樹形網(wǎng)，支持mesh網(wǎng)以及自組網(wǎng)。

針對于IEEE802.15.4e主要是可以從時間上同步以及時隙分配等方面對其以下的幾種網(wǎng)絡做出相應的規(guī)范，其中包括了：一是時隙跳頻；二是低時延網(wǎng)絡；三是確定性通網(wǎng)絡；四是低功耗網(wǎng)絡。其IEEE802.15.4e采用復合超幀結構對時隙進行確定，根據(jù)DSME三次握手的機制對網(wǎng)絡資料進行分配，全面提高網(wǎng)絡拓展性，同時也是支持信道調頻以及信道自適應等兩種跳信道的方式，能夠在一定程度上提高動態(tài)信道條件下的健壯性。此外低功耗網(wǎng)絡主要采用協(xié)調監(jiān)聽以及接收發(fā)起通信技術，并且也是提出競爭接入時期、關斷和組織確認的機制，從而可以更好的達到節(jié)能方面的目的。

2混合型智能家居系統(tǒng)

一是為家庭控制的網(wǎng)絡自組網(wǎng)技術。主要是協(xié)調開啟形成全新的無線個域網(wǎng)后，子設備會自適應入網(wǎng)，在進行入網(wǎng)后自身首先偵聽源設備信標幀，解析信標幀內(nèi)部的beacin bitmap，同時也更新自己的beacin bitmap，之后選擇信標幀中的鏈路質量最大的設備作為父設備，并且發(fā)出入網(wǎng)從而請求進行組網(wǎng)。

二是家庭設備下進行控制。設備表建立主要如下所示：終端第一次進行入網(wǎng)，協(xié)調器把終端地址寫入到設備表中的父設備下，要是該設備再次入網(wǎng)，那么協(xié)調器檢測的父設備是否在線，要是不在線，其設備表中的該父設備以及所有的子節(jié)點關系進行刪除，對其重新設置該設備以及新父設備之間的關系，不然刪除設備表中的節(jié)點和原父設備關系，從而建立起和新的父設備關系。

協(xié)調器從網(wǎng)關UART接受來自于上層對終端節(jié)點的控制命令后，搜索設備表中的終端節(jié)點，找出設備目前唯一的一個父設備，將指令根據(jù)命令幀方式發(fā)送到設備中，設備受到指令后從而轉發(fā)給終端，終端通過CC2430UART打印指令控制有關設備，使命令幀為協(xié)調器受到控制指令后發(fā)出滿足IEEE 802.15.4A幀格式的命令指令幀。

三是家庭網(wǎng)絡低功耗機制。在家庭網(wǎng)絡中，節(jié)點雖然能直接經(jīng)過電源進行供電，但是會導致重新布線困難，要是在停電或者是被蓄意破壞情況下，節(jié)點僅只會通過備用電池供電，采用電源供電不僅會導致重新布線困難，同時電池能源也存在限制，為了能夠提高網(wǎng)絡使用壽命，對設備功耗具有較高要求。

3系統(tǒng)的驗證

為了能夠驗證所提出來的IEEE802.15.4e自組織網(wǎng)絡，在進實驗過程中發(fā)現(xiàn)混合型智能家居系統(tǒng)，對于該系統(tǒng)而言，其無線家庭控制網(wǎng)絡采用IEEE802.15.4e無線自組織，其中包括五個路由以及十五個終端節(jié)點，對節(jié)點而言則采用CC2430無線模塊所開發(fā)的工業(yè)無線傳感器模塊。

根據(jù)智能家居系統(tǒng)的客廳，其客廳內(nèi)部主要放置傳感器以及控制節(jié)點，其中包括：一是舒適度傳感器；二是煙霧傳感器；三是燈光；四是數(shù)字電視；五是空調以及風扇等。主要選擇采用自組織入網(wǎng)方式，終端幀聽路由的信標幀并且進行相應比較，從而選擇LQI最優(yōu)設備作為其父設備入網(wǎng)，如果出現(xiàn)一些不可抗拒因素而導致路由掉線，那子節(jié)點會重新進行自組網(wǎng)，要是人為或者是環(huán)境方面因素導致節(jié)點掉線的情況下，子節(jié)點依然可以及時將數(shù)據(jù)可靠的傳遞給用戶，更好的保證家具數(shù)據(jù)的及時性，尤其在火災報警方面數(shù)據(jù)。為了能夠更好的驗證家庭控制網(wǎng)絡的低功耗機制，對系統(tǒng)中的傳感器進行有效測試，其他終端也是類似這種方式。

4總結

通過對上述內(nèi)容進行分析研究后可以得出，本文對智能家居網(wǎng)絡后續(xù)布線難，成本高等方面問題做出相應分析。提出基于IEEE802.15.4e標準無線自組織和終端自適應的有限網(wǎng)絡相互結合，在這個基礎上搭接一個較為完整的現(xiàn)代化智能家居系統(tǒng)。該系統(tǒng)動態(tài)自組網(wǎng)能更好的保證數(shù)據(jù)的完整性以及真實性，尤其在緊急體征數(shù)據(jù)下，對不同設備設計具有不同的休眠機制，不僅保證數(shù)據(jù)的及時傳輸，同時也能在最大程度上降低功耗。保證智能家居的穩(wěn)定性以及可靠性，具有成本低以及體積小等優(yōu)點，為智能家居的系統(tǒng)推廣提供可能，在日后的發(fā)展具有良好的發(fā)展前景。

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