智能家居無線控制網絡的設計與實現

區健強

摘 要 伴隨著我國家電技術的不斷發展以及電子信息技術的普及，實現家庭信息化以及網絡化，怎樣才能讓系統低成本以及高效率的運行是現階段智能家居系統發展的主要趨勢，保證智能家居的高效率運行，是智能家居系統設計中的重點考慮問題，不斷滿足現代智能家居在生活中的實際需求，該方法對現代智能家居網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絡設計以及實現做出分析，并且在此基礎上提出下文內容，希望能夠給與同

關鍵詞 智能家居 無線控制 網絡 設計 實現 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，對家居環境提出比較高的要求，智能家居已經逐漸成為日后家庭生活的重要發展方向。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境，與此同時也能遠程控制家居狀態并且控制家庭電器設備，為智能家居的發展帶來新的機遇和挑戰。

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，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，適合工業控制星型網以及樹形網，支持mesh網以及自組網。

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絡做出相應的規范，其中包括了：一是時隙跳頻；二是低時延網絡；三是確定性通網絡；四是低功耗網絡。其IEEE802.15.4e采用復合超幀結構對時隙進行確定，根據DSME三次握手的機制對網絡資料進行分配，全面提高網絡拓展性，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信道條件下的健壯性。此外低功耗網絡主要采用協調監聽以及接收發起通信技術，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能方面的目的。

2混合型智能家居系統

一是為家庭控制的網絡自組網技術。主要是協調開啟形成全新的無線個域網后，子設備會自適應入網，在進行入網后自身首先偵聽源設備信標幀，解析信標幀內部的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，并且發出入網從而請求進行組網。

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，協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，那么協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點和原父設備關系，從而建立起和新的父設備關系。

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

三是家庭網絡低功耗機制。在家庭網絡中，節點雖然能直接經過電源進行供電，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，為了能夠提高網絡使用壽命，對設備功耗具有較高要求。

3系統的驗證

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

根據智能家居系統的客廳，其客廳內部主要放置傳感器以及控制節點，其中包括：一是舒適度傳感器；二是煙霧傳感器；三是燈光；四是數字電視；五是空調以及風扇等。主要選擇采用自組織入網方式，終端幀聽路由的信標幀并且進行相應比較，從而選擇LQI最優設備作為其父設備入網，如果出現一些不可抗拒因素而導致路由掉線，那子節點會重新進行自組網，要是人為或者是環境方面因素導致節點掉線的情況下，子節點依然可以及時將數據可靠的傳遞給用戶，更好的保證家具數據的及時性，尤其在火災報警方面數據。為了能夠更好的驗證家庭控制網絡的低功耗機制，對系統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

通過對上述內容進行分析研究后可以得出，本文對智能家居網絡后續布線難，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絡相互結合，在這個基礎上搭接一個較為完整的現代化智能家居系統。該系統動態自組網能更好的保證數據的完整性以及真實性，尤其在緊急體征數據下，對不同設備設計具有不同的休眠機制，不僅保證數據的及時傳輸，同時也能在最大程度上降低功耗。保證智能家居的穩定性以及可靠性，具有成本低以及體積小等優點，為智能家居的系統推廣提供可能，在日后的發展具有良好的發展前景。

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