智能家居无线控制网络的设计与实现

区健强

摘 要 伴随着我国家电技术的不断发展以及电子信息技术的普及，实现家庭信息化以及网络化，怎样才能让系统低成本以及高效率的运行是现阶段智能家居系统发展的主要趋势，保证智能家居的高效率运行，是智能家居系统设计中的重点考虑问题，不断满足现代智能家居在生活中的实际需求，该方法对现代智能家居网络设计具有一定的指导意义。本文针对智能家居无線控制网络设计以及实现做出分析，并且在此基础上提出下文内容，希望能够给与同

关键词 智能家居 无线控制 网络 设计 实现 分析

中图分类号：TP393 文献标识码：A

0引言

伴随社会的不断进步以及人们生活水平的提高，对家居环境提出比较高的要求，智能家居已经逐渐成为日后家庭生活的重要发展方向。智能家居不仅可以为用户提供出更加安全以及健康的生活环境，与此同时也能远程控制家居状态并且控制家庭电器设备，为智能家居的发展带来新的机遇和挑战。

1关于相关的技术

针对于IEEE802.15.4e而言，主要对IEEE802.15.4e标准功能的扩充，逐渐提高媒体访问控制层功能，适合我国无线个域网，能应用在过程自动化以及工程自动化和智能家居领域中，其物理层以及媒体层访问可以在控制层改进，支持各种拓扑结构，适合工业控制星型网以及树形网，支持mesh网以及自组网。

针对于IEEE802.15.4e主要是可以从时间上同步以及时隙分配等方面对其以下的几种网络做出相应的规范，其中包括了：一是时隙跳频；二是低时延网络；三是确定性通网络；四是低功耗网络。其IEEE802.15.4e采用复合超帧结构对时隙进行确定，根据DSME三次握手的机制对网络资料进行分配，全面提高网络拓展性，同时也是支持信道调频以及信道自适应等两种跳信道的方式，能够在一定程度上提高动态信道条件下的健壮性。此外低功耗网络主要采用协调监听以及接收发起通信技术，并且也是提出竞争接入时期、关断和组织确认的机制，从而可以更好的达到节能方面的目的。

2混合型智能家居系统

一是为家庭控制的网络自组网技术。主要是协调开启形成全新的无线个域网后，子设备会自适应入网，在进行入网后自身首先侦听源设备信标帧，解析信标帧内部的beacin bitmap，同时也更新自己的beacin bitmap，之后选择信标帧中的链路质量最大的设备作为父设备，并且发出入网从而请求进行组网。

二是家庭设备下进行控制。设备表建立主要如下所示：终端第一次进行入网，协调器把终端地址写入到设备表中的父设备下，要是该设备再次入网，那么协调器检测的父设备是否在线，要是不在线，其设备表中的该父设备以及所有的子节点关系进行删除，对其重新设置该设备以及新父设备之间的关系，不然删除设备表中的节点和原父设备关系，从而建立起和新的父设备关系。

协调器从网关UART接受来自于上层对终端节点的控制命令后，搜索设备表中的终端节点，找出设备目前唯一的一个父设备，将指令根据命令帧方式发送到设备中，设备受到指令后从而转发给终端，终端通过CC2430UART打印指令控制有关设备，使命令帧为协调器受到控制指令后发出满足IEEE 802.15.4A帧格式的命令指令帧。

三是家庭网络低功耗机制。在家庭网络中，节点虽然能直接经过电源进行供电，但是会导致重新布线困难，要是在停电或者是被蓄意破坏情况下，节点仅只会通过备用电池供电，采用电源供电不仅会导致重新布线困难，同时电池能源也存在限制，为了能够提高网络使用寿命，对设备功耗具有较高要求。

3系统的验证

为了能够验证所提出来的IEEE802.15.4e自组织网络，在进实验过程中发现混合型智能家居系统，对于该系统而言，其无线家庭控制网络采用IEEE802.15.4e无线自组织，其中包括五个路由以及十五个终端节点，对节点而言则采用CC2430无线模块所开发的工业无线传感器模块。

根据智能家居系统的客厅，其客厅内部主要放置传感器以及控制节点，其中包括：一是舒适度传感器；二是烟雾传感器；三是灯光；四是数字电视；五是空调以及风扇等。主要选择采用自组织入网方式，终端帧听路由的信标帧并且进行相应比较，从而选择LQI最优设备作为其父设备入网，如果出现一些不可抗拒因素而导致路由掉线，那子节点会重新进行自组网，要是人为或者是环境方面因素导致节点掉线的情况下，子节点依然可以及时将数据可靠的传递给用户，更好的保证家具数据的及时性，尤其在火灾报警方面数据。为了能够更好的验证家庭控制网络的低功耗机制，对系统中的传感器进行有效测试，其他终端也是类似这种方式。

4总结

通过对上述内容进行分析研究后可以得出，本文对智能家居网络后续布线难，成本高等方面问题做出相应分析。提出基于IEEE802.15.4e标准无线自组织和终端自适应的有限网络相互结合，在这个基础上搭接一个较为完整的现代化智能家居系统。该系统动态自组网能更好的保证数据的完整性以及真实性，尤其在紧急体征数据下，对不同设备设计具有不同的休眠机制，不仅保证数据的及时传输，同时也能在最大程度上降低功耗。保证智能家居的稳定性以及可靠性，具有成本低以及体积小等优点，为智能家居的系统推广提供可能，在日后的发展具有良好的发展前景。

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