无线智能家居控制网络设计及协议研究

智能家居系统是利用计算机、嵌入式系统和通信网络技术,将各种家用设施 (如照明、安防、家电等)通过家庭网络连接到一起,从而为人们提供更为便利 舒适的生活。传统的智能家居系统一般是通过有线线路布线和进行各种控制和通 信的,人们难以脱离各种线缆的羁绊,而且系统的可扩展性能也很差。现代近距 无线通信技术的发展,使得人们能够冲破这种束缚,营造更舒适的家居生活。家 居网络可以大致分为数据网络和控制网络两大部分,本文主要针对智能家居系统 的控制网络相关技术进行研究,并进行了系统设计。 本文主要按照以下几部分展开论述: 首先分析了智能家居系统的一般构成以及控制系统在智能家居的地位,并通 过传统智能家居的特点进行分析,指出了目前市场上的智能家居系统的局限性, 提出了基于短距无线网络的现代智能家居系统是将来的发展趋势。 接着对智能家居控制的系统构架以及相关关键技术进行了分析和比较,指出 基于IEEE802.15.4的Zigbee技术是目前最适合无线家居控制系统的无线标准, 并对该标准进行了深入研究。 然后从系统和应用的角度来研究智能家居控制网络,设计了一个基于近距无 线技术的智能家居控制演示系统,包括主控制器与传感器、摄像头监控、开关控 制等功能节点的设计。 为了使得家居控制系统能够实现安装、组建的高度自动化,本文在最后对无 线控制网络的自组织和通信功能进行了设计和实现。设计过程中主要涉及到MAC 层信道多址接入问题的设计,本文对以CSMA/CA为核心的多用户单信道接入防碰 撞算法进行了进一步理论分析和研究。