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家庭自動(dòng)化網(wǎng)絡(luò)中的無(wú)線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)

云知道


Wireless Network Technology in Home Automation Networks
清華同方研發(fā)中心市場(chǎng)戰(zhàn)略研究部 Tsinghua Tongfang Ltd., Co., R&D Center　
摘要：家庭自動(dòng)化網(wǎng)絡(luò)是伴隨著信息時(shí)代的到來(lái)應(yīng)運(yùn)而生的一種新產(chǎn)品 。本文主要介紹了最新無(wú)線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)在家庭自動(dòng)化網(wǎng)絡(luò)中的應(yīng)用，并對(duì)未來(lái)數(shù)字家居的發(fā)展進(jìn)行了展望 。
一、 家庭自動(dòng)化網(wǎng)絡(luò)
家居最早的功能是為人類提供遮風(fēng)避雨和安全防護(hù)的功能 。隨著人類改造自然能力的不斷提高，相應(yīng)對(duì)家居的要求也不斷提高 。人們期望所生活的家居能夠不斷滿足其對(duì)舒適、安全、高效、便捷等方面的要求，而這些要求的實(shí)現(xiàn)直接需要新的技術(shù)――網(wǎng)絡(luò)技術(shù)來(lái)支持 。
伴隨信息時(shí)代的到來(lái)，網(wǎng)絡(luò)技術(shù)不再是工業(yè)、電信等領(lǐng)域的專利技術(shù)，它已經(jīng)開始逐步進(jìn)入普通百姓的家庭 。家庭保安系統(tǒng)、照明系統(tǒng)、環(huán)境控制系統(tǒng)、家電控制系統(tǒng)、DVD以及mp3等家庭娛樂(lè)系統(tǒng)和家庭遠(yuǎn)程教育系統(tǒng)等，都是在信息時(shí)代人們對(duì)家居提出的新的功能要求，圖1是一個(gè)家庭自動(dòng)化網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的示例
圖1 家庭自動(dòng)化網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)
所有這些功能都需要借助飛速發(fā)展的計(jì)算機(jī)技術(shù)、自動(dòng)化控制技術(shù)和現(xiàn)代通訊技術(shù)來(lái)實(shí)現(xiàn)，而其中信息的傳遞形式為數(shù)字代碼，所以一般把具有上述功能的家居環(huán)境也稱為數(shù)字家居 。利用上述的家庭自動(dòng)化網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，人們可以方便地通過(guò)計(jì)算機(jī)或其它網(wǎng)絡(luò)接入設(shè)備，遠(yuǎn)程獲取家庭內(nèi)各種信息，包括各種計(jì)量表讀數(shù)和費(fèi)用、家庭各種家電設(shè)備和監(jiān)測(cè)設(shè)備的狀況，并實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程遙控各種家電設(shè)備和裝置，實(shí)現(xiàn)家居的能量治理等 。所有這些都極大地提高了人類的生活質(zhì)量，同時(shí)它也是人類所追求的生活目標(biāo) 。
二、 無(wú)線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展
最早的網(wǎng)絡(luò)技術(shù)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)是通過(guò)專門的通訊線路實(shí)現(xiàn)其通訊功能的，這些專用的通訊線路包括電話線、雙絞線等，需要事先鋪設(shè)和安裝施工 。在很多場(chǎng)合都廣泛地采用這種通訊媒介，主要是因?yàn)樗膶?shí)現(xiàn)方便 。而在那些難于布線、危險(xiǎn)、或需要美觀的地方進(jìn)行連網(wǎng)，如遠(yuǎn)程辦公場(chǎng)所，歷史性建筑、無(wú)吊頂?shù)霓k公場(chǎng)所、不安全的生產(chǎn)空間等[2]，它卻是難以實(shí)現(xiàn)的，如通訊設(shè)備需要移動(dòng)或無(wú)法鋪設(shè)通訊線以及美觀要求等，此時(shí)就不得不考慮無(wú)線網(wǎng)絡(luò)技術(shù) 。
人們對(duì)無(wú)線系統(tǒng)的需求不斷增加，主要是因?yàn)樗O(shè)計(jì)方便，相比有線技術(shù)安裝和運(yùn)行費(fèi)用低，可以很快裝好并運(yùn)行 。同時(shí)無(wú)線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)服務(wù)的最大優(yōu)勢(shì)還在于它可以為移動(dòng)用戶提供接入服務(wù)，而在某些情況下對(duì)于靜止用戶同樣具有吸引力 。
無(wú)線技術(shù)的媒介包括紅外和射頻等[3] 。一般而言其實(shí)現(xiàn)成本要比有線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)稍高一些，這主要是用于通訊信號(hào)的轉(zhuǎn)換處理方面的開支 。但隨著通訊技術(shù)和大規(guī)模集成電路技術(shù)的迅猛發(fā)展，其實(shí)現(xiàn)成本目前已逐漸具有與有線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)競(jìng)爭(zhēng)的實(shí)力，而且應(yīng)用的規(guī)模也在不斷地?cái)U(kuò)大，圖2為對(duì)美國(guó)目前家庭自動(dòng)化網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)中三種主要通訊媒介應(yīng)用規(guī)模的統(tǒng)計(jì)和猜測(cè)[2] 。由圖2可以十分明顯地看出，無(wú)線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的應(yīng)用和需求比例正在不斷地上升，而相應(yīng)地有線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)總量所占比例在不斷下降，這是一個(gè)總的技術(shù)發(fā)展趨勢(shì) 。
圖2 家庭自動(dòng)化網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)中三種主要通訊媒介應(yīng)用比例
　
三、無(wú)線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)在家庭自動(dòng)化網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用
隨著無(wú)線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)與有線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)（主要是與電話線產(chǎn)品）價(jià)格差的縮小，以及對(duì)室內(nèi)移動(dòng)操作設(shè)備需求的增加，無(wú)線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的應(yīng)用不斷增加 。在家庭中主要有三大類無(wú)線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的應(yīng)用，包括家電控制、語(yǔ)音/數(shù)據(jù)設(shè)備、多媒體應(yīng)用 。其中家電控制，數(shù)據(jù)通訊速率一般不大于10Kbps；語(yǔ)音/數(shù)據(jù)通訊，通訊速率一般為1~2Mbps（有些場(chǎng)合仍可以通過(guò)模擬撥號(hào)連接Internet）；多媒體應(yīng)用中，視頻需要較高的通訊速率，一般DVD需要大約3~8Mbps，HDTV系統(tǒng)需要大約19Mbps 。近期無(wú)線網(wǎng)絡(luò)產(chǎn)品應(yīng)能滿足8Mbps，以便應(yīng)用于多媒體應(yīng)用 。而且應(yīng)注重目前所給出的WLAN（Wireless Local Area Network）速率都只是理論速率，并非真正速率，只有借助于壓縮技術(shù)才能真正適用于HDTV類型的視頻流 。

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