无线／有线相结合的家庭和小区控制网络

　　信息化、智能化如今已经成为一种潮流。智能化的家居系统、智能化的建筑，已经成为人们生活中的重要组成部分。智能小区概念的提出已久，技术也日趋成熟，但在某些场合，现今常用的基于总线技术的系统存在一些局限性，如需对建筑做大量的布线规划、布线后改变布线结构困难、与Internet融合较困难等。如果将以太控制网引入智能小区的网络建设中，同时广泛应用无线网络技术，使无线和有线网络进行相互补充，这样既可解决小区控制网络与Internet融合的问题，又可较好地解决布线问题。

　　1　智能小区与无线网络技术

　　1.1　智能小区

　　智能小区指的是具有小区智能化系统的小区。所谓小区智能化系统，指的是在现代计算机网络和通信技术的基础上，将传统的土木建筑技术与计算机技术、自动控制技术、通信与信息处理技术、多媒体技术等先进技术相结合的自动化和综合信息网络系统。

　　智能小区的根本特征在于网络化，网络化是小区智能化系统实现的前提和基础。随着网络和通信技术的发展，Internet，Intranet和Infranet三网的融合成为可能，并成为未来发展的趋势。

　　目前国内智能小区的建设大致有利用电话网的系统、 基于单独布线的系统和基于有线电视网的系统3种类型。其中基于LonWorks现场总线技术单独布线的系统在我国得到了很好的推广和应用。

　　1.2　以太控制网

　　以太网是目前应用最广泛的局域网技术，具有开放性、低成本和广泛应用的软硬件支持等明显优势。以太控制网最典型的应用形式是Ethernet+TCP/IP。他的底层是Ethernet，网络层和传输层采用国际公认的标准TCP/IP。以太控制网容易与信息网集成，组建统一的企业网。以太控制网克服了现场总线的不足，更好的实现了控制网与信息网的集成，较好解决了Infranet与Internet和Intranet的融合问题，已成为控制网络的新趋势。

　　1.3　无线网络技术

　　无线网络技术是21世纪全球信息技术发展的重要标志之一。无线接入、无线局域网等技术在最近几年得到了蓬勃发展。其中Bluetooth，802.11等技术已经日趋成熟。

　　Bluetooth是1998年由Ericsson，IBM，Intel，Nokia和Toshiba五家联合发起制定的近距离无线通信技术标准，具有低成本、短距离、小范围等特点。Bluetooth在发射功率为0 dB(1 mW)时通信距离为10 m，当发射功率提高到20 dB(100 mW)时为100 m。Bluetooth工作在无需申请许可证的2.4 GHz的ISM频段，采用FHSS技术，具有较强的抗干扰能力。遵循Bluetooth协议的设备能以无线方式接入Internet,Intranet和Infranet等网络中。Bluetooth采取PPP连接协议，可构成由1个Master(主设备)和7个Slave(从设备)组成的Piconet，如果采用休眠-唤醒方式，则互联设备数不受限制，但最多只能同时激活8个。

　　802.11是个系列标准，现在完成制定的包括802.11，802.11a,802.11b,802.11b-Corl,802.11d五个标准，其其中应用较多的是802.11b和802.11a。802.11b工作在2.4 GHz的频段，采用高速直接序列扩频技术，最大速率可达11 Mb/s。802.11a工作在5 GHz频段，采用OFDM扩频技术，物理层最大速率为54 Mb/s，传输层最大速率可达24 Mb/s。

　　2　家庭和小区智能控制系统的构建

　　在将无线网络技术和以太控制网相结合以后，构建的系统可以将整个小区实现无缝隙的智能化。从智能小区各单元的服务对象和工作范围而言，整个智能小区系统可分割成家庭控制终端、大楼管理中心、小区管理中心3个层次。

　　家庭控制终端负责对家庭中的智能仪表、安防、智能家电等进行综合的控制，并直接和大楼管理中心进行联网通信。大楼管理中心分别和小区管理中心以及家庭控制终端进行连接，一方面对大楼内的公用设施进行控制，另一方面则负责完成小区管理中心和家庭终端之间通信的中间控制。小区管理中心负责整个小区的公用设施及对各大楼的家庭用户的信息进行终端分析和控制。

　　如何处理3个层次之间的网络建设和通信，使得整个系统具有可靠性好、可扩展性强的特点是系统设计的关键问题。家庭终端是整个小区系统最底层，也是整个系统中最基本和最灵活的单元，所以家庭控制终端和家庭网络是本系统的关键。从技术和市场上考虑，在家庭网络中采用无线技术，将充分体现计算机网络论文发表家庭网络灵活、扩展性强的特点。在大楼中根据需求选择无线或有线方式组建以太控制网，在小区中采用有线为主、无线做补充的思想组建控制网，以无线弥补有线的不足，从而实现小区网络的整体提升。采用无线/有线混合网络以后，家庭和小区控制系统的具体网络结构如图1所示。

　　2.1　家庭控制终端和家庭网络

　　家庭控制终端完成了家庭控制网的集线作用，承担对家庭智能仪表、安防设施等的综合控制及与外部完成通信的功能，起到了小区系统中下位机的作用，是家庭网络和大楼中心进行通信的关键器件。一个基本的家庭控制网络上的终端设备包括各种智能化仪表、安防报警以及各种智能家电、PC等。家庭控制网络的简单示意图如图2所示。

　　方便、灵活、可靠是家庭网络组网的要求。如今，家庭内部的控制网络多以RS485总线构建为主。该种方式组网简单、成本低廉、可靠性较强，但同时也存在不够灵活、布线相对比较复杂的缺点。这种方式特别是对原有普通住宅进行智能化改造时较为复杂。而RS485的这些缺点恰好是无线网络技术的长处，因而在家庭控制网中采用无线技术，对于智能家居系统有很大的意义。

　　一般情况下，家庭网络范围局限在单个家庭以内，采用蓝牙技术就可满足通信的需要。另一方面，蓝牙技术因其低成本(预计2004年内蓝牙芯片价格降到5美元以内)、低功耗、低复杂性、高速率等特点，使得基于其开发的家庭网络系统能被大多数家庭接受。同时，各种嵌入式智能仪表、智能家电的存在和发展也使无线家庭网络的构建成为可能。