智能家居的系統結構及相關無線通信技術研究

周宏偉

（河北聯強通信科技有限公司，秦皇島 066000）

在最初運用智能家居過程中，表現在供暖與照明設備中，隨著迅速發展的有關技術，相應擴大了應用范圍，綜合包括家電控制、家庭安防、照明控制等。智能家居成功轉化了智能化的生存空間，產生全面的交換信息性能，確保家庭內外部順暢溝通信息，并對用戶生活積極優化，降低資源消耗，創造一個節能的家居空間。

1 系統結構

系統結構。圖1是當前應用的系統結構，一定程度豐富了服務內容。基于系統應用角度分析，安裝在室內的各個產品自身保留一個控制節點與終端節點。其中在有關設備功能上相對集中了控制階段，不僅與終端階段實現通信，還可以有效聯系外部網絡環境。比如IPTV機頂盒。通過專業控制網關與設備共同構成智能家居的控制階段。另外，在控制終端命令上，利用開關、手持和電腦等方法在室內實現，并集合電腦和電話等完成遠程監控[1]。

圖1 系統構成

2 無線通信技術

2.1 劃分家庭內部網絡信息

在家庭內部網關交互信息包括：

第一，控制信息：具體在家庭網關和室內網絡控制實現彼此交互。基于這一分析，主要傳遞控制設備信息和電子產品、家用設備的物理指標。這個特性要求傳遞各種信號速率相對較低，從而更加可靠的傳遞信息。第二，多媒體信息：在家庭網關和用戶接口完成彼此交互。基于這個現象，通過PC、電視、錄像機與設備有效連接，主要對音視頻信號有效傳輸，形成較高的傳遞速率[2]。

2.2 適用在內部網絡的技術

通過有線或無線通信方式對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在擴展性能、可移動性能、布線復雜情況等方面存在顯著不足，根據特性，主要對幾種低功率短距離的無線通信技術進行分析。

第一，紅外通訊技術屬于一種點對點的傳遞數據協議，成功取代了連接傳統設備的線纜。一般形成不到1米的通訊距離，將紅外波段范圍內的近紅外線作為通訊媒介。科學界定光波波長的實際范圍。由于無線電不會影響傳輸過程的紅外線，成本不高，因此形成廣泛的應用范圍，家庭內部具體表現在紅外控制家用電器、為電子產品提供紅外傳輸接口等。但這一傳輸距離相對較短，非透明物體不能產生較好的透過性，無法透過墻壁，不能通過這項技術將遙控信號傳輸給其他空間內的產品。第二，藍牙對連接點到點和點到多點進行支持的無線通信協議。當連接點到多點時，多個藍牙設備共同構成產生一個微微網，包含尋址8個設備。藍牙的傳輸借助于全球開放的無線收發頻率，無需許可證。藍牙保持10米的通信距離，當引入功率放大設備以后，可以逐步擴展距離。通過擴頻調頻技術不斷提升傳輸的抗干擾水平，一定程度提升了傳輸速率，在近距離可以實現控制與多媒體信息的傳輸。當前在計算機、打印機、鼠標等設備中應用藍牙技術可以在不連接電纜的前提下實現通信，或共享無線網絡。第三，RFID，包括標簽、解讀器與天線。屬于一種自動非接觸式的識別技術，利用自行識別射頻信號目標獲得有關數據。該項技術可以在感應家庭內部移動物體，獲取靜態物體信息等，可以達到30米的通信距離，傳輸數據速率密切聯系著標簽信息長度、編碼方式[3]。第四，Zigbee技術屬于一組根據研究無線標準的相關組網、安全與應用軟件的有關技術，關鍵特點是復雜程度偏低、功耗較低、成本低廉等，形成獨立組網與恢復能力，單一組網可以對255個設備有效支撐。這一技術適用于發送與接收控制信息。第五，UWB技術是一種根據近距離形成的無線標準的通信技術，一般保持在10米范圍。表現出較高的傳輸速度，消耗電能低，保密性良好，成本低廉等特點，但也產生嚴重不足，即可能對其他系統造成影響。由于具備較高的傳輸速率，有利于對多媒體信息進行傳輸，便于科學應用音響、打印機等設備。

3 應用建議

第一，若家居環境擁有大量房間，為了有效縮小無線通信的盲點建議采取無線中繼，憑借轉換信號有效減少盲點。第二，若是多層、復式建筑環境，在具體應用中彼此協調與交叉技術。假如綜合使用無線與有線通信技術。在樓層區域內部科學轉發有線方式，防止樓房內部的鋼筋網影響傳遞無線信息。第三，將紅外控制智能設備應用在智能家居中，應把紅外信息的轉發設備安裝在有效范圍內，有利于較好的接收長距離信號。第四，在選擇家居產品時，盡可能采取較強抗干擾能力的產品。

4 結束語

智能家居將準確的信息提供給用戶，正確進行定位有利于對發生事件位置積極監測。在真正實現為人提供服務方面，除了達到自動化需求之外，還有就是無法離開應用機器人，但完全對其應用不現實，有效識別與理解人的行為至關重要。因此，將無線通信技術應用在家居環境中十分關鍵。