淺析WIFI技術在智能家居中的應用

　　隨著人們生活水平的提高，家，對大家來說已經(jīng)不再是一個吃飯睡覺的生活場所，而是修身養(yǎng)性，提高個人品味，體驗高科技給日常生活帶來的極品享受的場所，想象一下：您準備欣賞電視節(jié)目，在您說“看電視新聞聯(lián)播”這句話的時候，電視打開了，頻道調整到中央一臺，窗簾拉上了，房間的光線逐漸調整到最適宜看電視的程度……或者，在您回家的路上，自動為您提前打開空調，調整室內溫度到合適程度，接通通風裝置，調節(jié)好室內的光線，把您預先準備好的食物用微波爐加熱。這樣，您一回來就可以享受到清新的空氣、舒適的環(huán)境，或許還有一杯熱茶。

　　這看起來就像科幻影片里描寫的一樣，可是事實上，這樣的生活已經(jīng)近在咫尺。智能家居系統(tǒng)利用先進的信號傳送和微處理器技術，來集成或控制家中的電子電器產(chǎn)品或系統(tǒng)，例如計算機、照明系統(tǒng)、廚房設備、保安系統(tǒng)、暖氣及冷氣系統(tǒng)、通訊系統(tǒng)、視頻及音響系統(tǒng)等，使家庭更為舒適、安全、高效和節(jié)能。一方面，系統(tǒng)會自動參考來自各個傳感器中的信號做出相應的一系列操作；另一方面主人可以通過鍵盤、觸摸屏、計算機、手機等人機接口來控制家中的電子電器產(chǎn)品。

　　數(shù)字化網(wǎng)絡化的智能家居系統(tǒng)可以對居室內部安防、溫度、燈光實現(xiàn)統(tǒng)一控制，同時具備免維護、模塊化、層次化特點。通過增加影音控制系統(tǒng)，還可以實現(xiàn)包括影音在內的統(tǒng)一管理，并可使用搖控器控制?！?a class="contentlabel" href="http://m.butianyuan.cn/news/listbylabel/label/智能家居">智能家居”(SmartHome)，通俗地說，它是融合了自動化控制系統(tǒng)、計算機網(wǎng)絡系統(tǒng)和網(wǎng)絡通訊技術于一體的網(wǎng)絡化智能化的家居控制系統(tǒng)。將家中的各種設備，如音視頻設備、照明系統(tǒng)、窗簾控制、空調控制、安防系統(tǒng)、數(shù)字影院系統(tǒng)、網(wǎng)絡家電以及三表抄送等，通過家庭網(wǎng)絡連接到一起，給用戶帶來最大程度的高效、便利、舒適與安全。

　　未來智能家居的發(fā)展，已不再局限于控制家里的電器設備，更多的將是提供一種實時在線的服務，比如天氣預報，每天出行前的穿衣指數(shù)，在線訂餐訂票，等等。此時，我們的無線觸摸屏，將不再是一個簡單的觸摸控制臺，而是一個集成了多種應用程序的多媒體服務中心，既可以通過它來控制家中的電氣設備，還能以在線點播的方式選取背景音樂，為家庭影院點播精彩的大片，同時各種實時更新的生活信息還能大大方便家人的出行安排。當您需要聚餐訂座位，需要出行訂機票，都可以方便的通過無線觸摸屏來完成。

　　為了滿足這種長距離，大數(shù)據(jù)量傳輸且基于INTERNET應用的要求，ITAV創(chuàng)新的將近年來興起的穩(wěn)定、環(huán)保、低輻射、高速率的無線WIFI技術引入到智能家居行業(yè)。那么，什么是無線WIFI呢？

　　WIFI技術簡介

　　WIFI俗稱無線寬帶，全稱WirelessFidelity。它的最大優(yōu)點就是傳輸速度高，有效距離長，兼容性強，具有國際先進性的通訊方式。IEEE（美國電子和電氣工程師協(xié)會）802.11b無線網(wǎng)絡規(guī)范是IEEE802.11網(wǎng)絡規(guī)范的變種，最高帶寬為11Mbps，在信號較弱或有干擾的情況下，帶寬可調整為5.5Mbps、2Mbps和1Mbps，帶寬的自動調整，有效地保障了網(wǎng)絡的穩(wěn)定性和可靠性。其主要特性為：速度快、可靠性高。在開放性區(qū)域，通訊距離可達305米，在封閉性區(qū)域，通訊距離為76米到122米，方便與現(xiàn)有的有線以太網(wǎng)絡整合，組網(wǎng)的成本更低。

　　IEEE802.11第一個版本發(fā)表于1997年，其中定義了介質訪問接入控制層（MAC層）和物理層。物理層定義了工作在2.4GHz的ISM頻段上的兩種無線調頻方式和一種紅外傳輸?shù)姆绞剑倲?shù)據(jù)傳輸速率設計為2Mbit/s。兩個設備之間的通信可以自由直接（adhoc）的方式進行，也可以在基站（BaseStation，BS）或者訪問點（AccessPoint，AP）的協(xié)調下進行。1999年加上了兩個補充版本：802.11a定義了一個在5GHzISM頻段上的數(shù)據(jù)傳輸速率可達54Mbit/s的物理層，802.11b定義了一個在2.4GHz的ISM頻段上但數(shù)據(jù)傳輸速率高達11Mbit/s的物理層。

　　隨著無線產(chǎn)業(yè)從802.11g到下一代802.11n標準的演變，越來越多的產(chǎn)品開始采用功能強大的802.11n技術，因為它能提供更快更可靠的無線連接。802.11n平臺的速度比802.11g快7倍，比以太網(wǎng)快3倍。另外，它具有更大的覆蓋范圍，可以在整個家庭內提供健壯的連接，即使是各個角落也游刃有余。由于它具有很大的帶寬，因此802.11n是首個能夠同時承載高清視頻、音頻和數(shù)據(jù)流的無線多媒體分發(fā)技術。而且802.11n產(chǎn)品還提供并發(fā)雙頻操作，因此能為寬帶多媒體應用提供更多的信道容量。

　　WIFI最主要的優(yōu)勢在于不需要布線，可以不受布線條件的限制，因此非常適合移動辦公用戶的需要，具有廣闊市場前景。目前它已經(jīng)從傳統(tǒng)的醫(yī)療保健、庫存控制和管理服務等特殊行業(yè)向更多行業(yè)拓展開去，甚至開始進入家庭以及教育機構等領域。IEEE802.11規(guī)定的發(fā)射功率不可超過100毫瓦，實際發(fā)射功率約60～70毫瓦，這是一個什么樣的概念呢？手機的發(fā)射功率約為200毫瓦至1瓦間，手持式對講機高達5瓦，而且無線網(wǎng)絡使用方式并非像手機直接接觸人體，是絕對安全的。

　　一個WIFI聯(lián)接點網(wǎng)絡成員和結構
　　
　　站點(Station)，網(wǎng)絡最基本的組成部分。

　　基本服務單元(BasicServiceSet,BSS)，網(wǎng)絡最基本的服務單元。最簡單的服務單元可以只由兩個站點組成，站點可以動態(tài)的聯(lián)結(associate)到基本服務單元中。

　　分配系統(tǒng)(DistributionSystem,DS)。分配系統(tǒng)用于連接不同的基本服務單元。分配系統(tǒng)使用的媒介(Medium)邏輯上和基本服務單元使用的媒介是截然分開的，盡管它們物理上可能會是同一個媒介，例如同一個無線頻段。

　　接入點(AcessPoint,AP)。接入點既有普通站點的身份，又有接入到分配系統(tǒng)的功能。

　　擴展服務單元(ExtendedServiceSet,ESS)。由分配系統(tǒng)和基本服務單元組合而成。這種組合是邏輯上，并非物理上的，不同的基本服務單元物有可能在地理位置相去甚遠，分配系統(tǒng)也可以使用各種各樣的技術。

　　關口(Portal)，也是一個邏輯成分。用于將無線局域網(wǎng)和有線局域網(wǎng)或其它網(wǎng)絡聯(lián)系起來。

　　這兒有3種媒介，站點使用的無線的媒介，分配系統(tǒng)使用的媒介，以及和無線局域網(wǎng)集成一起的其它局域網(wǎng)使用的媒介。物理上它們可能互相重疊。

　　IEEE802.11只負責在站點使用的無線的媒介上的尋址(Addressing)，分配系統(tǒng)和其它局域網(wǎng)的尋址不屬無線局域網(wǎng)的范圍。

　　IEEE802.11沒有具體定義分配系統(tǒng)，只是定義了分配系統(tǒng)應該提供的服務(Service)。整個無線局域網(wǎng)定義了9種服務，5種服務屬于分配系統(tǒng)的任務，分別為：聯(lián)接(Association)、結束聯(lián)接(Diassociation)、分配(Distribution)、集成(Integration)、再聯(lián)接(Reassociation)。

　　4種服務屬于站點的任務，分別為：鑒權(Authentication)、結束鑒權(Deauthentication)、隱私(Privacy)、MAC數(shù)據(jù)傳輸(MSDUdelivery)。

　　WIFI是一種無線傳輸?shù)囊?guī)范，一般的，帶有這個標志的產(chǎn)品表明了可以利用它們方便地組建一個無線局域網(wǎng)。而無線局域網(wǎng)又有什么好處呢？很明顯——無須布線和使用相對自由是兩大優(yōu)點。

　　WIFI技術優(yōu)勢

　　目前，在家庭中應用的無線技術主要可分為射頻技術、紅外技術、WIFI技術、藍牙技術和ZigBee技術，其中射頻技術已經(jīng)很成熟，它的成本低廉、穿透性較好，但抗干擾性差、安全性差，且目前絕大部分應用只能單向通訊。紅外技術也比較成熟，但必須直線視距連接，限制太大，并不適合我們通常意義上的佳通網(wǎng)絡。ZigBee技術和藍牙技術都屬于IEEE802.15協(xié)議，在一定范圍內有重疊，但其各自的技術特點決定了其應用的側重點仍有不同，藍牙更適合于語音業(yè)務及需要更高數(shù)據(jù)量的業(yè)務，如移動電話、耳機等等。ZigBee作為一種低功耗低數(shù)據(jù)速率、低成本的技術更適合于家庭自動化、安全保障系統(tǒng)等等。但面對未來智能家居全面接入Internet，全面引入“云”服務概念的時代，ZigBee就難以滿足這些要求了，唯有當前主流的WIFI技術以及更新的WIMAX技術能夠全面應對家居控制和多媒體應用及各種在線服務的要求。

　　如今許多消費者擁有數(shù)字電影、電視片、音樂和照片庫，他們非常希望能夠從家庭中的任何地方通過無線設備訪問這些媒體內容。802.11n不僅支持多個并發(fā)用戶和設備，而且它的超強功能可保證服務質量，確保家庭中所有設備提供更佳用戶體驗，同時提供智能的內容管理和發(fā)布。

　　新一代的無線網(wǎng)絡，將以無須布線和使用相對自由，建立起人們對無線局域網(wǎng)的全新感受。需求決定了市場的發(fā)展，很少見到哪種IT技術或是產(chǎn)品能夠像它樣有如此迅猛的增長勢頭，不受任何約束隨時隨地訪問互聯(lián)網(wǎng)不再是夢想，其中，WIFI發(fā)揮了至關重要的作用。WIFI代表了“無線保真”，指具有完全兼容性的802.11標準IEEE802.11b子集，它使用開放的2.4GHz直接序列擴頻，最大數(shù)據(jù)傳輸速率為11Mbps，也可根據(jù)信號強弱把傳輸率調整為5.5Mbps、2Mbps和1Mbps帶寬。無需直線傳播傳輸范圍為室外最大300米，室內有障礙的情況下最大100米，是現(xiàn)在使用的最多的傳輸協(xié)議。

　　ITAV通過WIFI技術的運用，將中控產(chǎn)品成功在智能家居中使用。與普通家居相比，智能家居不僅具有傳統(tǒng)的居住功能，提供舒適安全、高品位且宜人的家庭生活空間，還由原來的被動靜止結構轉變?yōu)榫哂心軇又腔鄣墓ぞ?，提供全方位的信息交互功能，幫助家庭與外部保持信息交流暢通，優(yōu)化人們的生活方式，幫助人們有效安排時間，增強家居生活的安全性，甚至為各種能源費用節(jié)約資金。

　　ITAV智能家居系統(tǒng)結合家中的安防、溫濕度感應、智能家電等系統(tǒng)，就可以輕松地為您實現(xiàn)以往在科幻電影中才能看到的高智能全自動化的生活，真正給您一個五星級的家。智能家居需要能讓用戶更簡便地來管理家庭設備，通過ITAV的WIFA觸摸屏ITVF85來控制家用設備，免去了大量遙控器所帶來的煩惱，更可以執(zhí)行場景操作，使多個設備形成聯(lián)動。同時通過ITAV的WIFI中控主機與觸摸屏的雙向通訊功能使家居內的各種設備相互間可以通訊，不需要用戶指揮也能根據(jù)不同的狀態(tài)互動運行，從而給用戶帶來最大程度的高效、便利、舒適與安全