智能家居的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)及相關(guān)無線通信技術(shù)研究

周宏偉

（河北聯(lián)強(qiáng)通信科技有限公司，秦皇島 066000）

在最初運(yùn)用智能家居過程中，表現(xiàn)在供暖與照明設(shè)備中，隨著迅速發(fā)展的有關(guān)技術(shù)，相應(yīng)擴(kuò)大了應(yīng)用范圍，綜合包括家電控制、家庭安防、照明控制等。智能家居成功轉(zhuǎn)化了智能化的生存空間，產(chǎn)生全面的交換信息性能，確保家庭內(nèi)外部順暢溝通信息，并對(duì)用戶生活積極優(yōu)化，降低資源消耗，創(chuàng)造一個(gè)節(jié)能的家居空間。

1 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

系統(tǒng)結(jié)構(gòu)。圖1是當(dāng)前應(yīng)用的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，一定程度豐富了服務(wù)內(nèi)容。基于系統(tǒng)應(yīng)用角度分析，安裝在室內(nèi)的各個(gè)產(chǎn)品自身保留一個(gè)控制節(jié)點(diǎn)與終端節(jié)點(diǎn)。其中在有關(guān)設(shè)備功能上相對(duì)集中了控制階段，不僅與終端階段實(shí)現(xiàn)通信，還可以有效聯(lián)系外部網(wǎng)絡(luò)環(huán)境。比如IPTV機(jī)頂盒。通過專業(yè)控制網(wǎng)關(guān)與設(shè)備共同構(gòu)成智能家居的控制階段。另外，在控制終端命令上，利用開關(guān)、手持和電腦等方法在室內(nèi)實(shí)現(xiàn)，并集合電腦和電話等完成遠(yuǎn)程監(jiān)控[1]。

圖1 系統(tǒng)構(gòu)成

2 無線通信技術(shù)

2.1 劃分家庭內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)信息

在家庭內(nèi)部網(wǎng)關(guān)交互信息包括：

第一，控制信息：具體在家庭網(wǎng)關(guān)和室內(nèi)網(wǎng)絡(luò)控制實(shí)現(xiàn)彼此交互。基于這一分析，主要傳遞控制設(shè)備信息和電子產(chǎn)品、家用設(shè)備的物理指標(biāo)。這個(gè)特性要求傳遞各種信號(hào)速率相對(duì)較低，從而更加可靠的傳遞信息。第二，多媒體信息：在家庭網(wǎng)關(guān)和用戶接口完成彼此交互。基于這個(gè)現(xiàn)象，通過PC、電視、錄像機(jī)與設(shè)備有效連接，主要對(duì)音視頻信號(hào)有效傳輸，形成較高的傳遞速率[2]。

2.2 適用在內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)的技術(shù)

通過有線或無線通信方式對(duì)控制與多媒體信息完成傳遞。與無線通信方式比較，利用有線通信方式的系統(tǒng)在擴(kuò)展性能、可移動(dòng)性能、布線復(fù)雜情況等方面存在顯著不足，根據(jù)特性，主要對(duì)幾種低功率短距離的無線通信技術(shù)進(jìn)行分析。

第一，紅外通訊技術(shù)屬于一種點(diǎn)對(duì)點(diǎn)的傳遞數(shù)據(jù)協(xié)議，成功取代了連接傳統(tǒng)設(shè)備的線纜。一般形成不到1米的通訊距離，將紅外波段范圍內(nèi)的近紅外線作為通訊媒介。科學(xué)界定光波波長的實(shí)際范圍。由于無線電不會(huì)影響傳輸過程的紅外線，成本不高，因此形成廣泛的應(yīng)用范圍，家庭內(nèi)部具體表現(xiàn)在紅外控制家用電器、為電子產(chǎn)品提供紅外傳輸接口等。但這一傳輸距離相對(duì)較短，非透明物體不能產(chǎn)生較好的透過性，無法透過墻壁，不能通過這項(xiàng)技術(shù)將遙控信號(hào)傳輸給其他空間內(nèi)的產(chǎn)品。第二，藍(lán)牙對(duì)連接點(diǎn)到點(diǎn)和點(diǎn)到多點(diǎn)進(jìn)行支持的無線通信協(xié)議。當(dāng)連接點(diǎn)到多點(diǎn)時(shí)，多個(gè)藍(lán)牙設(shè)備共同構(gòu)成產(chǎn)生一個(gè)微微網(wǎng)，包含尋址8個(gè)設(shè)備。藍(lán)牙的傳輸借助于全球開放的無線收發(fā)頻率，無需許可證。藍(lán)牙保持10米的通信距離，當(dāng)引入功率放大設(shè)備以后，可以逐步擴(kuò)展距離。通過擴(kuò)頻調(diào)頻技術(shù)不斷提升傳輸?shù)目垢蓴_水平，一定程度提升了傳輸速率，在近距離可以實(shí)現(xiàn)控制與多媒體信息的傳輸。當(dāng)前在計(jì)算機(jī)、打印機(jī)、鼠標(biāo)等設(shè)備中應(yīng)用藍(lán)牙技術(shù)可以在不連接電纜的前提下實(shí)現(xiàn)通信，或共享無線網(wǎng)絡(luò)。第三，RFID，包括標(biāo)簽、解讀器與天線。屬于一種自動(dòng)非接觸式的識(shí)別技術(shù)，利用自行識(shí)別射頻信號(hào)目標(biāo)獲得有關(guān)數(shù)據(jù)。該項(xiàng)技術(shù)可以在感應(yīng)家庭內(nèi)部移動(dòng)物體，獲取靜態(tài)物體信息等，可以達(dá)到30米的通信距離，傳輸數(shù)據(jù)速率密切聯(lián)系著標(biāo)簽信息長度、編碼方式[3]。第四，Zigbee技術(shù)屬于一組根據(jù)研究無線標(biāo)準(zhǔn)的相關(guān)組網(wǎng)、安全與應(yīng)用軟件的有關(guān)技術(shù)，關(guān)鍵特點(diǎn)是復(fù)雜程度偏低、功耗較低、成本低廉等，形成獨(dú)立組網(wǎng)與恢復(fù)能力，單一組網(wǎng)可以對(duì)255個(gè)設(shè)備有效支撐。這一技術(shù)適用于發(fā)送與接收控制信息。第五，UWB技術(shù)是一種根據(jù)近距離形成的無線標(biāo)準(zhǔn)的通信技術(shù)，一般保持在10米范圍。表現(xiàn)出較高的傳輸速度，消耗電能低，保密性良好，成本低廉等特點(diǎn)，但也產(chǎn)生嚴(yán)重不足，即可能對(duì)其他系統(tǒng)造成影響。由于具備較高的傳輸速率，有利于對(duì)多媒體信息進(jìn)行傳輸，便于科學(xué)應(yīng)用音響、打印機(jī)等設(shè)備。

3 應(yīng)用建議

第一，若家居環(huán)境擁有大量房間，為了有效縮小無線通信的盲點(diǎn)建議采取無線中繼，憑借轉(zhuǎn)換信號(hào)有效減少盲點(diǎn)。第二，若是多層、復(fù)式建筑環(huán)境，在具體應(yīng)用中彼此協(xié)調(diào)與交叉技術(shù)。假如綜合使用無線與有線通信技術(shù)。在樓層區(qū)域內(nèi)部科學(xué)轉(zhuǎn)發(fā)有線方式，防止樓房內(nèi)部的鋼筋網(wǎng)影響傳遞無線信息。第三，將紅外控制智能設(shè)備應(yīng)用在智能家居中，應(yīng)把紅外信息的轉(zhuǎn)發(fā)設(shè)備安裝在有效范圍內(nèi)，有利于較好的接收長距離信號(hào)。第四，在選擇家居產(chǎn)品時(shí)，盡可能采取較強(qiáng)抗干擾能力的產(chǎn)品。

4 結(jié)束語

智能家居將準(zhǔn)確的信息提供給用戶，正確進(jìn)行定位有利于對(duì)發(fā)生事件位置積極監(jiān)測(cè)。在真正實(shí)現(xiàn)為人提供服務(wù)方面，除了達(dá)到自動(dòng)化需求之外，還有就是無法離開應(yīng)用機(jī)器人，但完全對(duì)其應(yīng)用不現(xiàn)實(shí)，有效識(shí)別與理解人的行為至關(guān)重要。因此，將無線通信技術(shù)應(yīng)用在家居環(huán)境中十分關(guān)鍵。