WiFi技术在智能家居中的应用研究

摘要：通过对几种无线组网技术的比较，说明WiFi在组建网络化智能化的家居控制系统时所拥有的无可比拟的优势，并详细介绍基于WiFi技术、以家庭网关为核心的智能家居体系的实际构建，最后对基于WiFi的无线网络的发展和应用前景进行展望。

关键词：WiFi；智能家居；家庭网关

中图分类号：TN929.53 文献标识码：A 文章编号：1671—7597（2012）0120022-01

Intemet的迅速发展，使人们的生活发生了翻天覆地的变化。人们的日常生活已经越来越离不开网络。当前，智能家居产业也正如火如荼的进行。“智能家居”（SmartHome），通俗地说，它是融合了自动化控制系统、计算机网络系统和网络通讯技术于一体的网络化智能化的家居控制系统。将家中的各种设备，如音视频设备、照明系统、窗帘控制、空调控制、安防系统、数字影院系统、网络家电以及三表抄送等，通过家庭网络连接到一起，给用户带来最大程度的高效、便利、舒适与安全。

1 WiFi技术概述

WiFi（Wireless Fidelity，无线保真技术）是一种可以将个人电脑、手持设备（如PDA、手机）等终端以无线方式互相连接的技术。是IEEE 802.11b的别称，它是一种短程无线传输技术，能够在数百英尺范围内支持互联网接入的无线电信号。它可以帮助用户访问电子邮件、Web和流式媒体。它为用户提供了无线的宽带互联网访问。同时，它也是在家里、办公室或在旅途中上网的快速、便捷的途径。WiFi无线网络是由AP（Access Point）和无线网卡组成的无线网络，方便与现有的有线以太网络整合，组网的成本低。WiFi以其自身诸多优点，受到人们推崇。

2 WiFi网络的基本工作原理

WiFi的典型设置通常包括一个或多个接入点AP及一个或多个客户端。每个接入点AP每隔100ms将服务单元标识SSID（Service Set Identifier）即网络名称（Network Name）经由beacons封包一次。基于SSID这样的设置，客户端可以决定是否联结到某个接入点AP。若同一个SSID的两个接入点AP都在客户端的接收范围内，客户端可以根据信号的强度选择与哪个接入点的SSID联接。WiFi的频谱都分布在2.4GHz左右，因为频率段是对全世界各国都开放的无需许可的，尽管确切的频率分配，如最大允许功率，在各地有着细微差别。但按频率划分的信道数量是在全世界做了统一规范的，因此所授权的频率段可通过信道数量进行区分。

3 WiFi技术特点

3.1 优点

1）长距离工作。别看无线WiFi的工作距离不大，但在网络建设完备情况下，真实工作距离可达100米，适合办公室及单位楼层内部使用。远大于蓝牙技术覆盖15米的距离。

2）速度快，可靠性高。WiFi最高带宽为11Mbps，在信号较弱或有干扰的情况下，带宽可自动调整为5.5Mbps、2Mbps和1Mbps，有效地保障了网络的稳定性和可靠性。而且解决了高速移动时的数据纠错、误码问题，WiFi设备与设备、设备与基站之间的切换和安全认证的到了很好的解决。

3）具有可移动性。WiFi最主要的优势在于不需要布线，摆脱了以往上网必须依靠电缆线的限制，因此非常适合移动办公用户的需要，具有广阔市场前景。在一些有线网不能运行的地方，如户外、年头已无法布网的建筑等，都可以通过WiFi连接到局域网上。

4）健康安全有保障。WiFi实际发射功率约60-70毫瓦，比手机的发射功率要低的多（约200毫瓦至1瓦间），更是远远低于手持式对讲机（高达5瓦），而且无线网络使用方式并非像手机直接接触人体，是绝对安全的。

3.2 不足之处

目前使用的IP无线网络，存在一些不足之处，如带宽不高、覆盖半径小、切换时间长等，使得其不能很好地支持移动VoIP等实时性要求高的应用；并且无线网络系统对上层业务开发不开放，使得适合IP移动环境的业务难以开发。此前定位于家庭用户的WLAN产品在很多地方不能满足运营商在网络运营、维护上的要求。

4 WiFi在智能家居应用

WiFi是由AP（AccessPoint）和无线网卡组成的无线网络，AP一般称为网络桥接器或接入点，是传统的有线局域网络与无线局域网络之间的桥梁，因此任何一台装有无线网卡的Pc均可通过AP去分享有线局域网络甚至广域网络的资源，其工作原理相当于一个内置无线发射器的HUB或者是路由，而无线网卡则是负责接收由AP所发射信号的CLIENT端设备。

相比较传统智能家居系统采用的有线布网方式，WIFI技术的应用则减少布线麻烦，具有更好的可扩展性、移动性。因此采用无线智能控制模式是智能家居发展的必然选择。

下面举例说明WiFi在智能家居中的应用，该应用主要包括一个家庭网关以及若干个无线通讯子节点，在家庭网关上有一个无线发射模块，每个子节点上都包含一个无线网络接收模块，通过这些无线收发模块，数据就在网关和子节点之间进行传送。

智能家居系统的解决方案如下，其中WiFi智能网关就是室内机，是家庭的一个智能化枢纽，经过智能网关上的无线射频模块与收集中各子节点进行通信，实现家电的控制；经过Web网络控制智能网关，从而实现对家电的远程控制。

WiFi智能网关主要包括如下的应用：

1）家用设备的控制。可以实现对音视频设备、照明系统、窗帘控制、空调控制、安防系统、数字影院系统、网络家电等家用设备的控制。

2）数字可视对讲。引入WiFi的目的，实现了WiFi智能网关可作为移动的终端设备，因此你可以方便的在客厅，卧室以及家里任何一个地方进行对讲控制。

3）安防报警。一旦警情发生，报警信息就会及时上传至管理中心，同时也可以通过短信、电话等方式通知业主，并且能实现自动抓拍等功能

4）信息。通过小区管理软件，物业管理者可以编辑如文字、图片、视频、天气等各种信息，实时的将信息发送至业主家中的智能网关上，业主可以通过智能网关提示来浏览中心服务器上的各类信息。

5）远程监控。用户使用电脑网络远程登陆家庭网关，实现对家庭环境的实时监控。

6）设备自检和远程维护。以上功能都通过使用了WiFi技术，从而实现了无线智能家居的控制功能。

总之，通过WiFi技术的运用，已成功的将智能家居的各种设备和楼宇对讲衔接起来，现在越来越多的家用电器及电子产品开始支持WiFi功能。WiFi的普及以及相关软件的发展将会使家用电器完成功能上的飞跃。通过网络将各种家电连接，可实现功能上的重构和资源的再配置。构成智能化、多功能的现代家居智能系统将会成为新的流行趋势。提供更舒适、安全、便捷的智能家居生活空间，优化了人们的生活方式，从而给用户带来了全新、舒适的家居生活。

参考文献：

[1]彭华、何军，WiFi技术在家庭无线网络中的应用研究[J].技术市场，2010.5.

[2]邱国良，浅谈WiFi技术的发展与应用[J].黑龙江科技信息，2009.10.

[3]王娟、郭家奇、刘微，WiFi技术的深入探讨与研究[J].价值工程，2011.6