電器網(wǎng)絡(luò)遠(yuǎn)程控制

藍(lán)牙技術(shù)在構(gòu)建電器網(wǎng)絡(luò)集中遠(yuǎn)程控制中的應(yīng)用

電器網(wǎng)絡(luò)是利用數(shù)字、網(wǎng)絡(luò)、智能控制技術(shù)對(duì)現(xiàn)有普通電器進(jìn)行管理和控制，使之網(wǎng)絡(luò)化、智能化，并能實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程控制和管理.普通電器實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)化，首先要解決電器之間的互連問(wèn)題，以及該電器在網(wǎng)絡(luò)中唯一性(即精準(zhǔn)識(shí)別)問(wèn)題，同時(shí)，還應(yīng)解決電器設(shè)備之間的通信問(wèn)題，才能實(shí)現(xiàn)電器互聯(lián)和遠(yuǎn)程控制。

要實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程控制，必須解決設(shè)備組網(wǎng)以及利用現(xiàn)有公共網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程互控這兩大問(wèn)題.就目前對(duì)在室內(nèi)組網(wǎng)連結(jié)方式來(lái)看，有以下幾種組網(wǎng)形式：

(1)有線組網(wǎng)方式.即利用網(wǎng)絡(luò)通訊物理線路將電器連接起來(lái)，以實(shí)現(xiàn)設(shè)備的互聯(lián)，達(dá)到組網(wǎng)的目的.這種有線連接抗網(wǎng)絡(luò)干擾性能力強(qiáng)，但是該網(wǎng)絡(luò)在室內(nèi)組網(wǎng)過(guò)程中存在很多弊端：如室內(nèi)如何布線問(wèn)題，解決布線蜘蛛網(wǎng)問(wèn)題，在已經(jīng)組建好的網(wǎng)絡(luò)中，又如何增加控制點(diǎn)，設(shè)備搬移后接入點(diǎn)如何移動(dòng)等問(wèn)題.顯而易見(jiàn)，有線網(wǎng)絡(luò)靈活性太差，用戶不能隨意添加設(shè)備、移動(dòng)設(shè)備，不能實(shí)現(xiàn)設(shè)備的“即插即用”.同時(shí)網(wǎng)絡(luò)連接點(diǎn)可靠性較差，有線連接往往會(huì)有通訊連接插頭存在，較易出現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)設(shè)備連接不正常，導(dǎo)致掉網(wǎng)現(xiàn)象，即“連接可靠性”存在問(wèn)題。

(2)紅外組網(wǎng)方式.此種組網(wǎng)靈活性強(qiáng)，可以實(shí)現(xiàn)“即插即用”，同時(shí)連接可靠性也較強(qiáng)，但是該連接方式只適用于寬廣無(wú)阻礙空間，對(duì)有實(shí)物阻擋的復(fù)雜空間不能使用，存在“空間局限性”問(wèn)題。

(3)微波組網(wǎng)方式.此組網(wǎng)方式具有傳送距離遠(yuǎn)，適應(yīng)于地形復(fù)雜，開(kāi)闊無(wú)阻隔，能相互看到的兩點(diǎn)之間傳送連接；缺點(diǎn)：成本較高，一旦阻隔，將不能通信。

(4)無(wú)線組網(wǎng)連接方式.此種連接方式，能克服有線組網(wǎng)方式不足的缺陷.對(duì)用戶來(lái)說(shuō)具有的設(shè)備入網(wǎng)靈活性強(qiáng)，設(shè)備的聯(lián)網(wǎng)也方便可靠，不存在空間阻擋的問(wèn)題，同時(shí)用戶也可以比較隨意地移動(dòng)和添加設(shè)備等優(yōu)點(diǎn)可實(shí)現(xiàn)“即插即用”.

因此無(wú)線組網(wǎng)是組建家電網(wǎng)絡(luò)過(guò)程中的首選.但就目前的無(wú)線組網(wǎng)技術(shù)來(lái)看，面臨以下幾個(gè)問(wèn)題：

(1)如何實(shí)現(xiàn)電器與控制中心以及公共網(wǎng)絡(luò)間的互聯(lián)互通和控制信息交換問(wèn)題.(2)由于無(wú)線網(wǎng)絡(luò)重復(fù)覆蓋區(qū)域可能存在，則需解決如何準(zhǔn)確識(shí)別哪些電器設(shè)備屬于網(wǎng)內(nèi)設(shè)備，哪些電器設(shè)備屬于網(wǎng)外設(shè)備的問(wèn)題.(3)如何解決網(wǎng)絡(luò)的向外延伸，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程控制問(wèn)題。

而對(duì)于解決以上組網(wǎng)過(guò)程中出現(xiàn)的問(wèn)題，就常規(guī)無(wú)線技術(shù)而言是比較困難，尤其是網(wǎng)內(nèi)設(shè)備的識(shí)別過(guò)程，以及判定電器設(shè)備在控制過(guò)程中是否已經(jīng)完成接受了控制指令而進(jìn)入了工作狀態(tài).而要解決以上的識(shí)別和判斷過(guò)程，必須采用現(xiàn)代無(wú)線通訊技術(shù)，才能實(shí)現(xiàn)控制中心與電器設(shè)備的相互通訊、識(shí)別和控制過(guò)程.而就目前無(wú)線通訊技術(shù)中，成本低廉的藍(lán)牙技術(shù)為首選。

一、藍(lán)牙技術(shù)體系特點(diǎn)

1.1藍(lán)牙技術(shù)簡(jiǎn)介

“藍(lán)牙”(Bluetooth)原是十世紀(jì)統(tǒng)一了丹麥的國(guó)王的名字，現(xiàn)取其“統(tǒng)一”的含義，是愛(ài)立信、IBM等5家公司組成的藍(lán)牙利益集團(tuán)(SIG)在1998年聯(lián)合推出的一項(xiàng)小范圍無(wú)線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，藍(lán)牙推出時(shí)，就瞄準(zhǔn)了無(wú)線局域網(wǎng)通信.藍(lán)牙是一種低成本近距離無(wú)線數(shù)據(jù)和語(yǔ)音傳輸?shù)拈_(kāi)放式標(biāo)準(zhǔn)，它可以將各種數(shù)字系統(tǒng)設(shè)備(包括通信、計(jì)算機(jī)終端設(shè)備等)采用無(wú)線方式進(jìn)行組網(wǎng).它采用2.4GHzISM頻段和調(diào)頻、跳頻技術(shù)，79個(gè)1MHz帶寬跳頻點(diǎn)，1600跳/S，支持64kb/s實(shí)時(shí)語(yǔ)音傳輸和數(shù)據(jù)傳輸，發(fā)射功率分別為1mW、2.5mW和100mW對(duì)功耗低人體危害小，傳輸有效范圍半徑為10cm～10m，如果加上某些外設(shè)增加功率可達(dá)到方圓100m的傳輸距離.使用全球統(tǒng)一的48比特的設(shè)備識(shí)別碼.數(shù)據(jù)連接方式為面向連接業(yè)務(wù)SCO和無(wú)連接業(yè)務(wù)ACL兩種方式.工作模式為PARK(休眠)、HOLD(保持)、SNIFF(呼吸)三種模式。

1.2系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

藍(lán)牙技術(shù)的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)分為三大部分：底層硬件模塊、中間協(xié)議層和高層應(yīng)用.底層硬件部分包括無(wú)線跳頻(RF)、基帶(BB)和鏈路管理(LM).無(wú)線跳頻層通過(guò)2.4GHz無(wú)需授權(quán)的ISM頻段的微波，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)位流的過(guò)濾和傳輸，本層協(xié)議主要定義了藍(lán)牙收發(fā)器在此頻帶正常工作所需要滿足的條件.基帶負(fù)責(zé)跳頻以及藍(lán)牙數(shù)據(jù)和信息幀的傳輸.鏈路管理負(fù)責(zé)連接、建立和拆除鏈路并進(jìn)行安全控制。

1.3拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)

采用藍(lán)牙技術(shù)組網(wǎng)的Piconet(微微網(wǎng))結(jié)構(gòu)，是由共享同一通道的多個(gè)設(shè)備組成的網(wǎng)絡(luò).該拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)把設(shè)備分為主設(shè)備和從設(shè)備，提出通訊要求的為主設(shè)備，被動(dòng)進(jìn)行通訊的設(shè)備稱為從設(shè)備.一個(gè)主設(shè)備最多可同時(shí)和7個(gè)從設(shè)備進(jìn)行通訊，并可掛接多個(gè)保持同步但不通訊的休眠設(shè)備.運(yùn)行時(shí)其所有設(shè)備本身都是平等的，無(wú)主從之分.由多個(gè)獨(dú)立、非同步的微微網(wǎng)彼此之間進(jìn)行通訊，就組成了藍(lán)牙的Scatternet(分散網(wǎng))。

1.4鑒權(quán)認(rèn)證技術(shù)

鑒權(quán)技術(shù)，是區(qū)別傳統(tǒng)射頻技術(shù)和藍(lán)牙技術(shù)的重要性能指標(biāo)，對(duì)設(shè)備的鑒權(quán)與加密服務(wù)是由物理層提供.鑒權(quán)認(rèn)證采用口令———應(yīng)答方式，通過(guò)個(gè)人識(shí)別碼PIN、128位隨機(jī)數(shù)和設(shè)備的BD_ADDR生成并產(chǎn)生與之匹配的128位鑒權(quán)字.通過(guò)鑒權(quán)，為他們創(chuàng)建鏈接字，藍(lán)牙設(shè)備可存儲(chǔ)鏈接字用于以后的鑒權(quán)，避免每次鑒權(quán)輸入PIN碼.在連接過(guò)程中，鑒權(quán)認(rèn)證對(duì)任何一個(gè)藍(lán)牙系統(tǒng)都是極其重要的組成部分，它允許用戶自行添加屬于自己的可信任的藍(lán)牙設(shè)備，并通過(guò)反向鑒權(quán)，使兩藍(lán)牙設(shè)備之間建立一一對(duì)應(yīng)關(guān)系，在數(shù)據(jù)傳輸時(shí)，通過(guò)特有的鏈接字，建立專用的數(shù)據(jù)通道進(jìn)行傳送.網(wǎng)絡(luò)中其它不同鏈接字的藍(lán)牙設(shè)備仍然處于休眠(PARK)狀態(tài)不參與數(shù)據(jù)傳輸和接受活動(dòng).如果用戶有更高級(jí)別的保密要求，可以使用有效的傳輸層和應(yīng)用層安全機(jī)制，進(jìn)行加密傳送.通過(guò)鑒權(quán)認(rèn)證與識(shí)別機(jī)制，使得網(wǎng)絡(luò)中主設(shè)備能準(zhǔn)確地識(shí)別到網(wǎng)內(nèi)某一設(shè)備，并建立鏈接，將指令和數(shù)據(jù)準(zhǔn)確地傳達(dá)和控制該設(shè)備，并將控制狀態(tài)信息通過(guò)鏈路返回.此技術(shù)解決了設(shè)備之間的相互識(shí)別問(wèn)題。

有了以上一系列優(yōu)點(diǎn)，使得藍(lán)牙技術(shù)能有效地克服和解決了前面所述的組網(wǎng)過(guò)程中存在的問(wèn)題，為最佳組網(wǎng)選擇技術(shù)手段。

二、藍(lán)牙技術(shù)在網(wǎng)絡(luò)電器中的應(yīng)用

通過(guò)藍(lán)牙技術(shù)規(guī)范的四種基本訪問(wèn)模式可進(jìn)行電氣網(wǎng)絡(luò)組建和數(shù)據(jù)交換.通過(guò)藍(lán)牙訪問(wèn)應(yīng)用模式(GAP)使藍(lán)牙單元之間相互發(fā)現(xiàn)建立連接；通過(guò)服務(wù)發(fā)現(xiàn)應(yīng)用模式(SDAP)，發(fā)現(xiàn)協(xié)議的接口，向其他藍(lán)牙單元發(fā)出“發(fā)送”或者“接收”請(qǐng)求信號(hào)；通過(guò)串口應(yīng)用模式(SPP)，使兩藍(lán)牙單元之間建立虛擬串行口；通過(guò)通用對(duì)象交換應(yīng)用模式(GOEP)，將數(shù)據(jù)通過(guò)虛擬串口傳送到另一藍(lán)牙單元.利用藍(lán)牙技術(shù)規(guī)范，實(shí)現(xiàn)一個(gè)全新的電氣網(wǎng)絡(luò)集中遠(yuǎn)程控制模式.真正實(shí)現(xiàn)“零布線，即插即用”。

在整個(gè)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)集中遠(yuǎn)程控制結(jié)構(gòu)中，網(wǎng)絡(luò)電器集中控制器為整個(gè)系統(tǒng)的核心控制的藍(lán)牙主設(shè)備，起著橋梁作用.通過(guò)集中控制器鍵盤、互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)、電話等通信方式，接受用戶操作指令，并按照用戶對(duì)網(wǎng)內(nèi)指定家電設(shè)備的工作要求，及時(shí)準(zhǔn)確地將控制命令通過(guò)藍(lán)牙設(shè)備發(fā)送到指定被控網(wǎng)內(nèi)藍(lán)牙從設(shè)備端控制其工作，并將指定電器被控端運(yùn)行控制狀態(tài)數(shù)據(jù)，通過(guò)被控端藍(lán)牙返回到集中控制器，將結(jié)果通過(guò)語(yǔ)音、WEB的方式通知用戶，實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)電器的集中控制和遠(yuǎn)程管理。

在網(wǎng)絡(luò)電器集中控制器中，每新添一項(xiàng)合法的網(wǎng)絡(luò)電器，均進(jìn)行藍(lán)牙鑒權(quán)，創(chuàng)建網(wǎng)絡(luò)電器集中控制器與該電器之間的鏈接字，確認(rèn)為網(wǎng)內(nèi)合法設(shè)備，并存儲(chǔ)以便后續(xù)鑒權(quán)，用以區(qū)別臨界周邊非網(wǎng)內(nèi)電器設(shè)備，實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)控制.而在電器客戶端，同時(shí)也嵌入藍(lán)牙接收發(fā)送控制裝置.通過(guò)集中控制器發(fā)出的指令，經(jīng)藍(lán)牙無(wú)線網(wǎng)絡(luò)傳送到指定客戶端，并將收到的指令進(jìn)行判斷和識(shí)別，按照指令要求進(jìn)行控制，同時(shí)，通過(guò)電器工作狀態(tài)檢測(cè)單元，將電器受控后實(shí)時(shí)工作狀態(tài)進(jìn)行檢測(cè)，并將檢測(cè)結(jié)果進(jìn)行反饋，通過(guò)無(wú)線藍(lán)牙網(wǎng)絡(luò)，實(shí)時(shí)地反饋傳送到集中控制器，并通過(guò)語(yǔ)音或者WEB將被控電器現(xiàn)有工作狀態(tài)實(shí)時(shí)告知用戶，從而完成一次完整的實(shí)時(shí)遠(yuǎn)程無(wú)線控制。

總結(jié)

藍(lán)牙技術(shù)與傳統(tǒng)的無(wú)線傳輸技術(shù)相比，有著無(wú)法比擬的優(yōu)勢(shì)，該技術(shù)解決了長(zhǎng)期以來(lái)射頻無(wú)線技術(shù)只能一對(duì)多的廣播傳輸模式，利用鑒權(quán)技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了一對(duì)一的安全認(rèn)證傳輸模式.它是一種新型的傳輸標(biāo)準(zhǔn)，基于藍(lán)牙技術(shù)的產(chǎn)品越來(lái)越多，總之，對(duì)藍(lán)牙技術(shù)的廣泛應(yīng)用，將給人們的生活和工作帶來(lái)更多的方便。

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