期刊发表网电话

全国热线
022-83699069

数字家庭中的无线网络技术研究

作者: 发布时间:2020-02-04 09:58:57 阅读: 54 次


摘要:组建家庭无线网可以改善家庭用户的网络体验,拓展数字设备在家庭生活中的应用空间,具有广泛的应用前景。本文分析了WiFi技术在无线组网方面的优势,详细介绍了以家庭网关为核心的数字家庭无线网络的功能实现。

关键词:家庭;无线网络;WiFi


网络技术的发展为人们的社会活动带来了翻天覆地的变化,尤其是无线网络技术的发展推动了诸多无线设备的出现,促使家庭生活向数字化转变。具有WiFi功能的网络终端如手机、笔记本电脑、平板电脑甚至是可控智能家居等在的普及更是推动了家庭无线网络化的普及。当前时期内,家庭无线组网技术最广泛的就是WiFi网络。通过WiFi无线网络,人们可以方便的将网络覆盖范围内的家庭中的智能设备接入网络进行统一管理、控制和应用。无线网络的使用避免了有线网络的局限性,大大扩展了数字技术的应用空间,因此具有非常高的关注热度。

1 WiFi组网技术概述

WiFi是一种短程无线传输技术,可以支持数百英尺范围内的无线设备的以太网接入,其定义了MAC层和物理层所使用的通信协议和通信特性,尤其是IEEE802.11x系列标准的制定使得其传输速率提高到更大54Mbps,极大地丰富了家庭的无线体验,使得多设备接入、多媒体应用等成为现实,因而得到了飞速的发展。

相较于其他网络技术而言,WiFi无线网络技术具有以下几方面优点。

首先该技术的应用消除了有线网络的地区限制,使得家庭用户可以随时随地的进行网络访问和信息共享,只要在热点覆盖范围内,用户即可高速接入以太网。

其次,在网络覆盖范围层面,WiFi技术是最广泛的。蓝牙技术的覆盖半径只有15米左右,ZigBee技术对节点的地理位置具有更高的需求。而WiFi技术可以达到超过100米半径的覆盖范围,且其穿墙方面相较于其他家庭无线网络技术而言也更为,因此可以为家庭带来更好的用户体验。

再次,在传输速度方面,其更高可以达到54Mbps,更加适应多媒体家庭生活的需求。其他诸如蓝牙、ZigBee等技术,在传输速率方面与WiFi差距较大,无法适应家庭的数字生活。

此外,支持WiFi技术的无线设备的广泛应用也促进了WiFi无线组网技术的普及。利用WiFi无线网络可以方便快捷的将家庭设备接入到数字网络中,实现家居的智能化。尤其是WiFi可支持多种工作方式接入,如无线站和无线接入点等。无线站可以允许设备进行网络访问,无线接入点则可以利用自身的无线设备为其他无线设备提供网络桥接等功能,实现多设备的共享上网。

2 基于WiFi技术的家庭无线网络应用

2.1 家庭无线网络架构

为实现家庭内部网络与以太网之间的相互连通,必须对家庭无线网络进行架构。其中,网关是无线网络架构的核心,通过设置网关可以实现家庭内部不同通信协议之间的转换和信息共享;还可以实现内部设备对外部网络的访问和数据交换;最为主要的是,网关可以充当家庭网络服务器的角色,对接入家庭网络中的中断进行统一管理和控制,如配置无线设备的网络访问方式、配置无线设备的带宽分配等;此外,配置网关的防火墙功能还可以有效避免家庭内部网络设备受到恶意攻击。在网络结构方面,网关与无线设备成星状排布,这种网络架构有利于新设备的方便快捷接入。

2.2 家庭网关模块的功能实现

家庭网关的功能模块包括以下几个部分:嵌入式WEB服务器、TCP/IP或HTTP等协议、图形用户界面等。利用这几部分模块可以实现设备的网络访问或对家电的无线控制等。

其中,应用层的统一设备管理协议对网络设备的添加、删除、查询、配置等进行管理和控制,其采用客户-服务器结构,客户指家庭网关,服务器则是指各数字家电和控制设备。网关向用户提供了图形化的交互界面,在该界面,用户可以对网关的功能进行具体配置,对并网设备进行统一管理。而嵌入式WEB服务器页面可以对网络中的各种数字家电进行管理和控制,其扩展性能好,实现简单,便于操作。

当家庭网关启动后,系统进行初始化,加载相关的服务程序,同时等待家庭用户发送指令并响应。网关在接收到指令后,其CGI程序可以将指令转换为可被无线网络设备识别的UDCP报文,然后该报文经过WiFi网络被数字接收终端接收,同时接收数字接收终端发送的状态信息,并将其反馈给控制端,实现信息的传递。

2.3 无线终端设备的功能实现

现有的无线终端基本实现了WiFi功能的芯片集成,如手机、家庭网络电视等;对于部分没有集成WiFi功能的家电设备还可以使用外接WiFi终端对其进行功能扩展,这些家电设备的主要功能可以通过家庭网关来实现。其具体功能实现方式如下。无线终端设备按照控制端需求将自身状态信息发送到终端的微控制器模块,该模块将这些信息转换为可被网关识别的UDCP报文通过WiFi网络发送给家庭网关;当需要控制无线终端设备实现某种功能时,控制端向家庭网关发送控制指令,网关将这些指令转换为可被无线终端识别的报文并通过WiFi网络发送给无线终端实现对无线终端设备的控制或查询。

3 数字家庭无线网络的安全防护

为保证数字家庭网络的安全必须采取必要的安全措施。常用的安全防护措施有设置网关登录用户名和口令、设置网络连接密码、限制网络地址访问等技术。这些防护措施的应用可以在不影响无线网络的开放性、便捷性的前提下为家庭提供安全的网络访问。


总结

随着网络技术的发展,WiFi技术的普及以及支持无线网络接入设备的增多,家庭生活已经逐渐开始向数字化过渡。将家庭中具有无线网络功能的设备通过WiFi技术连接成局域网并与外部的以太网通信,实现现代家庭生活的智能化、功能化是今后社会发展的主流趋势。


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].技术与市场,2010,17(5)

[2] 马钦龙.家庭无线网络中WIFI技术的应用分析[J].信息系统工程,2012(6)

[3] 郭世富,马树元,吴平东,陈之龙.一种家用无线网络的构建[J].北京理工大学学报,2006,26(10)

[4] 张佳茜.基于WIFI的家庭无线网络设计研究[J].科技致富向导,2012(18)