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          淺析WIFI技術(shù)在智能家居中的應(yīng)用

          作者: 時間:2011-04-10 來源:網(wǎng)絡(luò) 收藏

            隨著人們生活水平的提高,家,對大家來說已經(jīng)不再是一個吃飯睡覺的生活場所,而是修身養(yǎng)性,提高個人品味,體驗高科技給日常生活帶來的極品享受的場所,想象一下:您準(zhǔn)備欣賞電視節(jié)目,在您說“看電視新聞聯(lián)播”這句話的時候,電視打開了,頻道調(diào)整到中央一臺,窗簾拉上了,房間的光線逐漸調(diào)整到最適宜看電視的程度……或者,在您回家的路上,自動為您提前打開空調(diào),調(diào)整室內(nèi)溫度到合適程度,接通通風(fēng)裝置,調(diào)節(jié)好室內(nèi)的光線,把您預(yù)先準(zhǔn)備好的食物用微波爐加熱。這樣,您一回來就可以享受到清新的空氣、舒適的環(huán)境,或許還有一杯熱茶。

            這看起來就像科幻影片里描寫的一樣,可是事實(shí)上,這樣的生活已經(jīng)近在咫尺。系統(tǒng)利用先進(jìn)的信號傳送和微處理器技術(shù),來集成或控制家中的電子電器產(chǎn)品或系統(tǒng),例如計算機(jī)、照明系統(tǒng)、廚房設(shè)備、保安系統(tǒng)、暖氣及冷氣系統(tǒng)、通訊系統(tǒng)、視頻及音響系統(tǒng)等,使家庭更為舒適、安全、高效和節(jié)能。一方面,系統(tǒng)會自動參考來自各個傳感器中的信號做出相應(yīng)的一系列操作;另一方面主人可以通過鍵盤、觸摸屏、計算機(jī)、手機(jī)等人機(jī)接口來控制家中的電子電器產(chǎn)品。

            數(shù)字化網(wǎng)絡(luò)化的系統(tǒng)可以對居室內(nèi)部安防、溫度、燈光實(shí)現(xiàn)統(tǒng)一控制,同時具備免維護(hù)、模塊化、層次化特點(diǎn)。通過增加影音控制系統(tǒng),還可以實(shí)現(xiàn)包括影音在內(nèi)的統(tǒng)一管理,并可使用搖控器控制。“”(SmartHome),通俗地說,它是融合了自動化控制系統(tǒng)、計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)和網(wǎng)絡(luò)通訊技術(shù)于一體的網(wǎng)絡(luò)化智能化的家居控制系統(tǒng)。將家中的各種設(shè)備,如音視頻設(shè)備、照明系統(tǒng)、窗簾控制、空調(diào)控制、安防系統(tǒng)、數(shù)字影院系統(tǒng)、網(wǎng)絡(luò)家電以及三表抄送等,通過家庭網(wǎng)絡(luò)連接到一起,給用戶帶來最大程度的高效、便利、舒適與安全。

            未來智能家居的發(fā)展,已不再局限于控制家里的電器設(shè)備,更多的將是提供一種實(shí)時在線的服務(wù),比如天氣預(yù)報,每天出行前的穿衣指數(shù),在線訂餐訂票,等等。此時,我們的無線觸摸屏,將不再是一個簡單的觸摸控制臺,而是一個集成了多種應(yīng)用程序的多媒體服務(wù)中心,既可以通過它來控制家中的電氣設(shè)備,還能以在線點(diǎn)播的方式選取背景音樂,為家庭影院點(diǎn)播精彩的大片,同時各種實(shí)時更新的生活信息還能大大方便家人的出行安排。當(dāng)您需要聚餐訂座位,需要出行訂機(jī)票,都可以方便的通過無線觸摸屏來完成。

            為了滿足這種長距離,大數(shù)據(jù)量傳輸且基于INTERNET應(yīng)用的要求,ITAV創(chuàng)新的將近年來興起的穩(wěn)定、環(huán)保、低輻射、高速率的無線引入到智能家居行業(yè)。那么,什么是無線WIFI呢?

            簡介

            WIFI俗稱無線寬帶,全稱WirelessFidelity。它的最大優(yōu)點(diǎn)就是傳輸速度高,有效距離長,兼容性強(qiáng),具有國際先進(jìn)性的通訊方式。IEEE(美國電子和電氣工程師協(xié)會)802.11b無線網(wǎng)絡(luò)規(guī)范是IEEE802.11網(wǎng)絡(luò)規(guī)范的變種,最高帶寬為11Mbps,在信號較弱或有干擾的情況下,帶寬可調(diào)整為5.5Mbps、2Mbps和1Mbps,帶寬的自動調(diào)整,有效地保障了網(wǎng)絡(luò)的穩(wěn)定性和可靠性。其主要特性為:速度快、可靠性高。在開放性區(qū)域,通訊距離可達(dá)305米,在封閉性區(qū)域,通訊距離為76米到122米,方便與現(xiàn)有的有線以太網(wǎng)絡(luò)整合,組網(wǎng)的成本更低。

            IEEE802.11第一個版本發(fā)表于1997年,其中定義了介質(zhì)訪問接入控制層(MAC層)和物理層。物理層定義了工作在2.4GHz的ISM頻段上的兩種無線調(diào)頻方式和一種紅外傳輸?shù)姆绞?,總?shù)據(jù)傳輸速率設(shè)計為2Mbit/s。兩個設(shè)備之間的通信可以自由直接(adhoc)的方式進(jìn)行,也可以在基站(BaseStation,BS)或者訪問點(diǎn)(AccessPoint,AP)的協(xié)調(diào)下進(jìn)行。1999年加上了兩個補(bǔ)充版本:802.11a定義了一個在5GHzISM頻段上的數(shù)據(jù)傳輸速率可達(dá)54Mbit/s的物理層,802.11b定義了一個在2.4GHz的ISM頻段上但數(shù)據(jù)傳輸速率高達(dá)11Mbit/s的物理層。

            隨著無線產(chǎn)業(yè)從802.11g到下一代802.11n標(biāo)準(zhǔn)的演變,越來越多的產(chǎn)品開始采用功能強(qiáng)大的802.11n技術(shù),因為它能提供更快更可靠的無線連接。802.11n平臺的速度比802.11g快7倍,比以太網(wǎng)快3倍。另外,它具有更大的覆蓋范圍,可以在整個家庭內(nèi)提供健壯的連接,即使是各個角落也游刃有余。由于它具有很大的帶寬,因此802.11n是首個能夠同時承載高清視頻、音頻和數(shù)據(jù)流的無線多媒體分發(fā)技術(shù)。而且802.11n產(chǎn)品還提供并發(fā)雙頻操作,因此能為寬帶多媒體應(yīng)用提供更多的信道容量。

            WIFI最主要的優(yōu)勢在于不需要布線,可以不受布線條件的限制,因此非常適合移動辦公用戶的需要,具有廣闊市場前景。目前它已經(jīng)從傳統(tǒng)的醫(yī)療保健、庫存控制和管理服務(wù)等特殊行業(yè)向更多行業(yè)拓展開去,甚至開始進(jìn)入家庭以及教育機(jī)構(gòu)等領(lǐng)域。IEEE802.11規(guī)定的發(fā)射功率不可超過100毫瓦,實(shí)際發(fā)射功率約60~70毫瓦,這是一個什么樣的概念呢?手機(jī)的發(fā)射功率約為200毫瓦至1瓦間,手持式對講機(jī)高達(dá)5瓦,而且無線網(wǎng)絡(luò)使用方式并非像手機(jī)直接接觸人體,是絕對安全的。

            一個WIFI聯(lián)接點(diǎn)網(wǎng)絡(luò)成員和結(jié)構(gòu)
            
            站點(diǎn)(Station),網(wǎng)絡(luò)最基本的組成部分。

            基本服務(wù)單元(BasicServiceSet,BSS),網(wǎng)絡(luò)最基本的服務(wù)單元。最簡單的服務(wù)單元可以只由兩個站點(diǎn)組成,站點(diǎn)可以動態(tài)的聯(lián)結(jié)(associate)到基本服務(wù)單元中。

            分配系統(tǒng)(DistributionSystem,DS)。分配系統(tǒng)用于連接不同的基本服務(wù)單元。分配系統(tǒng)使用的媒介(Medium)邏輯上和基本服務(wù)單元使用的媒介是截然分開的,盡管它們物理上可能會是同一個媒介,例如同一個無線頻段。

            接入點(diǎn)(AcessPoint,AP)。接入點(diǎn)既有普通站點(diǎn)的身份,又有接入到分配系統(tǒng)的功能。

            擴(kuò)展服務(wù)單元(ExtendedServiceSet,ESS)。由分配系統(tǒng)和基本服務(wù)單元組合而成。這種組合是邏輯上,并非物理上的,不同的基本服務(wù)單元物有可能在地理位置相去甚遠(yuǎn),分配系統(tǒng)也可以使用各種各樣的技術(shù)。

            關(guān)口(Portal),也是一個邏輯成分。用于將無線局域網(wǎng)和有線局域網(wǎng)或其它網(wǎng)絡(luò)聯(lián)系起來。

            這兒有3種媒介,站點(diǎn)使用的無線的媒介,分配系統(tǒng)使用的媒介,以及和無線局域網(wǎng)集成一起的其它局域網(wǎng)使用的媒介。物理上它們可能互相重疊。

            IEEE802.11只負(fù)責(zé)在站點(diǎn)使用的無線的媒介上的尋址(Addressing),分配系統(tǒng)和其它局域網(wǎng)的尋址不屬無線局域網(wǎng)的范圍。

            IEEE802.11沒有具體定義分配系統(tǒng),只是定義了分配系統(tǒng)應(yīng)該提供的服務(wù)(Service)。整個無線局域網(wǎng)定義了9種服務(wù),5種服務(wù)屬于分配系統(tǒng)的任務(wù),分別為:聯(lián)接(Association)、結(jié)束聯(lián)接(Diassociation)、分配(Distribution)、集成(Integration)、再聯(lián)接(Reassociation)。

            4種服務(wù)屬于站點(diǎn)的任務(wù),分別為:鑒權(quán)(Authentication)、結(jié)束鑒權(quán)(Deauthentication)、隱私(Privacy)、MAC數(shù)據(jù)傳輸(MSDUdelivery)。

            WIFI是一種無線傳輸?shù)囊?guī)范,一般的,帶有這個標(biāo)志的產(chǎn)品表明了可以利用它們方便地組建一個無線局域網(wǎng)。而無線局域網(wǎng)又有什么好處呢?很明顯——無須布線和使用相對自由是兩大優(yōu)點(diǎn)。

            優(yōu)勢

            目前,在家庭中應(yīng)用的無線技術(shù)主要可分為射頻技術(shù)、紅外技術(shù)、WIFI技術(shù)、藍(lán)牙技術(shù)和ZigBee技術(shù),其中射頻技術(shù)已經(jīng)很成熟,它的成本低廉、穿透性較好,但抗干擾性差、安全性差,且目前絕大部分應(yīng)用只能單向通訊。紅外技術(shù)也比較成熟,但必須直線視距連接,限制太大,并不適合我們通常意義上的佳通網(wǎng)絡(luò)。ZigBee技術(shù)和藍(lán)牙技術(shù)都屬于IEEE802.15協(xié)議,在一定范圍內(nèi)有重疊,但其各自的技術(shù)特點(diǎn)決定了其應(yīng)用的側(cè)重點(diǎn)仍有不同,藍(lán)牙更適合于語音業(yè)務(wù)及需要更高數(shù)據(jù)量的業(yè)務(wù),如移動電話、耳機(jī)等等。ZigBee作為一種低功耗低數(shù)據(jù)速率、低成本的技術(shù)更適合于家庭自動化、安全保障系統(tǒng)等等。但面對未來智能家居全面接入Internet,全面引入“云”服務(wù)概念的時代,ZigBee就難以滿足這些要求了,唯有當(dāng)前主流的WIFI技術(shù)以及更新的WIMAX技術(shù)能夠全面應(yīng)對家居控制和多媒體應(yīng)用及各種在線服務(wù)的要求。

            如今許多消費(fèi)者擁有數(shù)字電影、電視片、音樂和照片庫,他們非常希望能夠從家庭中的任何地方通過無線設(shè)備訪問這些媒體內(nèi)容。802.11n不僅支持多個并發(fā)用戶和設(shè)備,而且它的超強(qiáng)功能可保證服務(wù)質(zhì)量,確保家庭中所有設(shè)備提供更佳用戶體驗,同時提供智能的內(nèi)容管理和發(fā)布。

            新一代的無線網(wǎng)絡(luò),將以無須布線和使用相對自由,建立起人們對無線局域網(wǎng)的全新感受。需求決定了市場的發(fā)展,很少見到哪種IT技術(shù)或是產(chǎn)品能夠像它樣有如此迅猛的增長勢頭,不受任何約束隨時隨地訪問互聯(lián)網(wǎng)不再是夢想,其中,WIFI發(fā)揮了至關(guān)重要的作用。WIFI代表了“無線保真”,指具有完全兼容性的802.11標(biāo)準(zhǔn)IEEE802.11b子集,它使用開放的2.4GHz直接序列擴(kuò)頻,最大數(shù)據(jù)傳輸速率為11Mbps,也可根據(jù)信號強(qiáng)弱把傳輸率調(diào)整為5.5Mbps、2Mbps和1Mbps帶寬。無需直線傳播傳輸范圍為室外最大300米,室內(nèi)有障礙的情況下最大100米,是現(xiàn)在使用的最多的傳輸協(xié)議。

            ITAV通過WIFI技術(shù)的運(yùn)用,將中控產(chǎn)品成功在智能家居中使用。與普通家居相比,智能家居不僅具有傳統(tǒng)的居住功能,提供舒適安全、高品位且宜人的家庭生活空間,還由原來的被動靜止結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)變?yōu)榫哂心軇又腔鄣墓ぞ撸峁┤轿坏男畔⒔换スδ?,幫助家庭與外部保持信息交流暢通,優(yōu)化人們的生活方式,幫助人們有效安排時間,增強(qiáng)家居生活的安全性,甚至為各種能源費(fèi)用節(jié)約資金。

            ITAV智能家居系統(tǒng)結(jié)合家中的安防、溫濕度感應(yīng)、智能家電等系統(tǒng),就可以輕松地為您實(shí)現(xiàn)以往在科幻電影中才能看到的高智能全自動化的生活,真正給您一個五星級的家。智能家居需要能讓用戶更簡便地來管理家庭設(shè)備,通過ITAV的WIFA觸摸屏ITVF85來控制家用設(shè)備,免去了大量遙控器所帶來的煩惱,更可以執(zhí)行場景操作,使多個設(shè)備形成聯(lián)動。同時通過ITAV的WIFI中控主機(jī)與觸摸屏的雙向通訊功能使家居內(nèi)的各種設(shè)備相互間可以通訊,不需要用戶指揮也能根據(jù)不同的狀態(tài)互動運(yùn)行,從而給用戶帶來最大程度的高效、便利、舒適與安全



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