基于自组网的智能家居终端节点的研究与实现

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随着近距离无线通信技术的出现和发展,智能家居彻底冲破了传统的有线方式的束缚,跳跃到了无线控制的高度,由于2.4GHz的ISM频段不需要执照,而且全球免费,所以该频带上的无线技术在智能家居的应用中使用较为广泛,但是普遍存在着信号穿透力较差、传输距离较短、产品的灵活性不足的问题。   论文将自组织思想应用于智能家居的终端节点设计中,实现信号的自动中继,进而解决了目前市面上2.4GHz频段上智能家居系统中存在的传输距离短、灵活性不足的问题。而现有自组织协议大多采用广播机制,不能很好的适用于本设计系统中,本文对此给出了具体的解决途径,通过自定义详细的通信协议来实现智能家居网络的自组织功能。   文中主要针对智能家居灵活性不好的缺点,结合功耗控制要求,提出系统总体设计实现终端节点间的自组织。设计思想为:节点上电时,主动分别向全局节点表中的每个节点采用轮询方式逐个发送连接请求,把收到回复信号的节点,添加到本地邻居节点表。当一个节点向另一个节点发送信号时,首先查询本地邻居节点表,如果目的节点在邻居表中,则直接通信,无需中继。如果发现目的节点不在本地邻居表,则对它的邻居逐个发送携带最终目的地址的数据包,收到数据包的节点则作为中继节点在本地邻居表中查询最终目的节点,往复执行此过程,直至找到该节点,这样就通过各级中继实现了任意节点间的通信,进而实现了网络的自组织管理。具体实现方案为:硬件部分选用微处理器+无线收发芯片的设计方案,软件部分给出了智能家居自组网的总体控制流程及节点状态机设计,分析了底层驱动的设计流程,实现了协议功能以及网络节点管理等。   最后,本文完成了由三个节点组成的小规模系统的开发,经过调试和测试证明该系统功能正确,性能符合要求。本文完成了将自组织协议应用于智能家居领域的总体性设计及节点基本软硬件实现,为后续的深入研究并最终投入实际应用奠定了良好的基础!
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