基于无线传感器网络的智能家居网络技术研究

　　0　引言

　　随着信息技术的发展,网络和信息家电已越来越多地出现在人们的生活中,一个安全、舒适、便利的生活环境要求达到住宅智能多元化,这就需要智能家居网络.智能家居网络一方面将家庭中各种与信息有关的通讯设备、家用电器和家庭保安装置联网,进行有效地控制和信息交换;另一方面将家居网络与互联网相联,实现对家居的远程控制.国际上对智能家居网络的研究起源于20世纪70年代,主要集中在发达国家.我国对智能家居网络的研究还刚刚起步,目前主要集中在一些分散的智能家庭控制子系统的研究上,如三表抄送子系统等.智能家居网络包括低速的控制网和高速的信息网,控制网主要实现对设备的自动控制、监控等;信息网主要实现语音、视频的传送等.目前,智能家居网络主要以有线形式为主.但无线传感器网络技术组建的智能家居网络能够对家居环境进行很好监控,组网方便,能够实现远距离控制.因此笔者根据无线传感器网络的这些特点,研究了其在智能家居中的应用,提出了建立基于无线传感器网络技术的智能家居网络,并建立了该网络模型.

　　1　无线传感器网络

　　无线传感器网络综合了传感器技术、嵌入式计算技术、现代网络及无线通信技术等多种先进技术,是由大量无处不在的、具有无线通信与计算能力的微小传感器节点构成的自组织分布式网络系统,能够通过各类集成化的微型传感器协作的实时监测、感知和采集环境和监测对象的信息,通过嵌入式系统对信息进行处理,并通过自组织无线通信网络以多跳中继方式将所感知信息传送到用户终端,使用户完全掌握监测区域的情况并作出反应.传感器网络的最初来源是美国先进国防研究项目局的一个研究项目.近年来无线传感器网络的应用已经由军事领域扩展到反恐、防爆、环境监测、医疗保健、家居、商业、工业等众多领域,能够完成传统系统无法完成的任务.我国在传感器网络方面的研究工作还很少,尚处于起步阶段。

　　相对于传统无线网络,无线传感器网络具有一些明显的特征:第一网络节点密度高,传感器节点数量众多,单位面积所拥有的网络节点数远大于传统的无线网络;第二传感器节点由电池供电,节点能量有限;第三网络节点间自我组织(self-organizing)通信.传感器节点是自主的、自治的,不同于传统无线网络的中心控制通信模式;第四网络拓扑变化频繁.由于节点移动性和能量有限,节点易出故障,导致无线传感器网络拓扑信息变化快;第五网络应具备容错能力.此外,受节点体积限制、能量有限决定了节点只能具备有限的计算存储能力和短距离通信能力.无线传感器网络结构如图1所示.在传感器网络中,每个节点的功能都是相同的,大量传感器节点被布置在被观测区域中,各个传感器节点将自己所探测到的有用信息通过初步的数据处理和信息融合之后传送给用户,数据传送的过程是通过相邻节点接力传送的方式送给接收器,再通过无线或因特网的方式传给最终用户。