無(wú)線技術(shù)方案,HomeRF代替了需要鋪設(shè)昂貴傳輸線的有線家庭網(wǎng)絡(luò),為網(wǎng)絡(luò)中的設(shè)備,如筆記本電腦和應(yīng)用提供了漫游功能。
在美國(guó)聯(lián)邦通信委員會(huì)(FCC)正式批準(zhǔn)HomeRF標(biāo)準(zhǔn)之前,HomeRF工作組已為在家庭范圍內(nèi)實(shí)現(xiàn)語(yǔ)音和數(shù)據(jù)的無(wú)線通信制訂出一個(gè)規(guī)范,這就是共享無(wú)線訪問(wèn)協(xié)議(SWAP)。SWAP規(guī)范問(wèn)世以后,除了擴(kuò)展高性能、多波段無(wú)繩電話技術(shù)以外,還極大地促進(jìn)了低成本無(wú)線數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展。但是,HomeRF占據(jù)了與802.11b和Blue tooth相同的2.4G頻率段,并且在功能上過(guò)于局限家庭應(yīng)用,再考慮到802.11b在辦公領(lǐng)域已取得的地位,恐怕在今后難以有較大的作為。
在中國(guó)大陸,也有一些智能家居公司采用無(wú)線射頻技術(shù),頻率主要采用433.29MHz,這種技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)是部分產(chǎn)品無(wú)需重新布線,利用點(diǎn)對(duì)點(diǎn)的射頻技術(shù),實(shí)現(xiàn)對(duì)家電和燈光的控制,安裝設(shè)置都比較方便,主要應(yīng)用于實(shí)現(xiàn)對(duì)某些特定電器或燈光的控制,成本適中。但系統(tǒng)功能比較弱,控制方式比較單一,且易受周圍無(wú)線設(shè)備環(huán)境特別是同頻及阻礙物干擾和屏蔽;較適用于新裝修戶和已裝修戶。
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一、 概述
家庭射頻(HomeRF)技術(shù)是無(wú)繩電話技術(shù)(數(shù)字式增強(qiáng)型無(wú)繩電話或者簡(jiǎn)稱為 DECT:Digital Enhanced Cordless Telephone)和無(wú)線局域網(wǎng)(WLAN)技術(shù)相互融合發(fā)展的產(chǎn)物。無(wú)線局域網(wǎng)IEEE802.11采用CSMA/CA(載波監(jiān)聽(tīng)多點(diǎn)接入/沖突避免)方式,特別適合于數(shù)據(jù)業(yè)務(wù);而DECT使用TDMA(時(shí)分多路復(fù)用)方式,特別適合于話音通信,將二者進(jìn)行融合構(gòu)成家庭射頻使用的共享無(wú)線應(yīng)用協(xié)議(SWAP:Shared Wireless Access Protocol)。SWAP使用TDMA+CSMA/CA方式,適合話音和數(shù)據(jù)業(yè)務(wù),并且特地為家庭小型網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行了優(yōu)化。家庭射頻系統(tǒng)的設(shè)計(jì)目的就是為了在家用電器設(shè)備之間傳送話音和數(shù)據(jù),并且能夠與公眾交換電話網(wǎng)(PSTN)和互聯(lián)網(wǎng)進(jìn)行交互式操作,家庭射頻系統(tǒng)設(shè)備連接示意圖如圖1所示。它工作于 2.4GHz ISM頻段,采用數(shù)字跳頻擴(kuò)頻技術(shù)。支持TDMA業(yè)務(wù)和CSMA/CA業(yè)務(wù),TDMA用于傳送交互式話音和其它時(shí)間敏感性業(yè)務(wù),而CSMA /CA用于傳送高速分組數(shù)據(jù)。
圖1 家庭射頻系統(tǒng)示意圖
一、 網(wǎng)絡(luò)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)
網(wǎng)絡(luò)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)如圖2所示。連接點(diǎn)CP(Connection Point)為網(wǎng)絡(luò)的核心。
CP有兩種類型:CSMA節(jié)點(diǎn)(帶電源管理)+TDMA網(wǎng)絡(luò)管理;僅僅是CSMA+電源管理。CP的體系結(jié)構(gòu)如圖3所示。
與PSTN的連接可以是模擬信號(hào)、ISDN等。UDSL、CDSL、Cable Modem這樣的連接可以引入IWU與PC進(jìn)行通信。CP和PC之間的接口可以是USB、PC卡、PCI等。
網(wǎng)絡(luò)設(shè)備也有兩種類型:TDMA同步設(shè)備,稱為I節(jié)點(diǎn),要求延時(shí)小的設(shè)備,如電話等。CSM異步設(shè)備,稱為A節(jié)點(diǎn),可以使用TCP/IP協(xié)議的設(shè)備,如冰箱等。
在連接點(diǎn)(CP)的控制之下,SWAP系統(tǒng)即可以作為AD-DOC網(wǎng)也可以作為管理網(wǎng)。在AD網(wǎng)中只支持?jǐn)?shù)據(jù)通信,所有節(jié)點(diǎn)都是平等的,網(wǎng)絡(luò)的控制指令發(fā)布到網(wǎng)絡(luò)的各個(gè)節(jié)點(diǎn)。對(duì)于交互式通話這樣的時(shí)間敏感性業(yè)務(wù),連接點(diǎn)要對(duì)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行調(diào)度。CP提供連入 PSTN的網(wǎng)關(guān),它可以通過(guò)象USB這樣的標(biāo)準(zhǔn)接口與PC相連,從而支持增強(qiáng)型話音和數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)。SWAP還可以用CP進(jìn)行電源管理,通過(guò)采用定時(shí)喚醒查詢的方式來(lái)延長(zhǎng)電池壽命。
網(wǎng)絡(luò)最大可以容納127個(gè)節(jié)點(diǎn),這些節(jié)點(diǎn)可以是以下四種類型的任意一種混合型:
?。?) 支持話音和數(shù)據(jù)的接入點(diǎn)。
?。?) 僅僅使用TDMA業(yè)務(wù)與基站進(jìn)行通信的話音終端。
(3) 數(shù)據(jù)節(jié)點(diǎn),使用CSMA/CA業(yè)務(wù)與基站或其它數(shù)據(jù)節(jié)點(diǎn)進(jìn)行通信。
?。?) 兩種業(yè)務(wù)(TDMA,CSMA/CA)都可以使用的話音和數(shù)據(jù)節(jié)點(diǎn)。
一、 SWAP幀結(jié)構(gòu)
TDMA/CSMA的混合幀帶重發(fā)的I節(jié)點(diǎn)最多可達(dá)4個(gè)。無(wú)限制的虛擬A節(jié)點(diǎn)。如果是話音業(yè)務(wù),由CP發(fā)出的信標(biāo)確定幀結(jié)構(gòu)。
二、 系統(tǒng)特征及主要參數(shù)
1.支持的站點(diǎn)數(shù)
每個(gè)網(wǎng)絡(luò)最高可達(dá)127個(gè)設(shè)備
2.使用2.4GHz ISM頻段
跳頻(FH)擴(kuò)頻,每秒50跳。
100mW發(fā)射功率,通信距離150英尺,典型的家庭庭園范圍。
在微波爐開(kāi)啟的情況下能很好地工作。
3.?dāng)?shù)據(jù)速率
使用2FSK時(shí)為1Mb/s,使用4FSK時(shí)為2Mb/s,可以與DSL,Cable, modem進(jìn)行匹配。
計(jì)劃到2000年達(dá)到10Mb/s的速率。
4.與TCP/IP網(wǎng)絡(luò)協(xié)議進(jìn)行了很好的結(jié)合
分組結(jié)構(gòu)很容易與以太網(wǎng)結(jié)合。
支持廣播、多點(diǎn)傳送和分組,48位IP地址,允許同一區(qū)域的多個(gè)網(wǎng)絡(luò)并行操作。
5.接近有線話音質(zhì)量的連接
基于32kb/s的ADPCM和DECT呼叫處理。
6.話音連接數(shù):6條全雙工通信
7.?dāng)?shù)據(jù)保密性
采用Blowfish加密算法,提供基本的和增強(qiáng)性兩種保密級(jí)別。
使用24位的網(wǎng)絡(luò)ID號(hào)(基本功能),MAC層使用56位密鑰加密(可選)。
支持高密度住宅區(qū)。
8.?dāng)?shù)據(jù)壓縮:采用LZRW3-A算法
9.對(duì)移動(dòng)設(shè)備提供強(qiáng)大的電源管理功能
10.簡(jiǎn)化了物理層協(xié)議,降低設(shè)備費(fèi)用
二、 應(yīng)用與前景
HomeRF是室內(nèi)有線網(wǎng)絡(luò)的延伸,正如圖1中所示,使用SWAP技術(shù),可以將家中的各種電器設(shè)備通過(guò)CP與PSTN以及互聯(lián)網(wǎng)相聯(lián)。朝著具備通信入網(wǎng)功能的智能化方向發(fā)展,符合入網(wǎng)要求的新型設(shè)備(比如智能化抽水馬桶)也會(huì)大量涌現(xiàn),其市場(chǎng)前景是極其廣闊的。
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評(píng)論
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