基于無線傳感網(wǎng)的平安家居服務系統(tǒng)技術(shù)方案.doc

基于無線傳感網(wǎng)的平安家居服務系統(tǒng) 技術(shù)方案中國移動通信集團上海有限公司中國移動通信集團研究院2010年11月目 錄第一部分 概述11.1 方案名稱11.2 參編單位11.3 研究背景11.4 研究意義11.5 技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀21.6 技術(shù)方案目標3第二部分 系統(tǒng)架構(gòu)42.1 系統(tǒng)架構(gòu)42.2 系統(tǒng)組成5第三部分 前端傳感測控和視頻系統(tǒng)83.1 系統(tǒng)概述83.2 前端傳感測控和視頻系統(tǒng)組網(wǎng)方式93.3 前端傳感測控和視頻系統(tǒng)功能要求123.4 前端傳感測控和視頻系統(tǒng)性能要求163.5 前端傳感測控和視頻系統(tǒng)通信協(xié)議設計193.6 前端傳感測控和視頻系統(tǒng)的節(jié)點管理與維護233.7 接口要求24第四部分 家居通信網(wǎng)關(guān)264.1 系統(tǒng)概述264.2 網(wǎng)關(guān)功能要求284.3 網(wǎng)關(guān)的通信協(xié)議314.4 網(wǎng)關(guān)的管理維護和參數(shù)334.5 網(wǎng)關(guān)性能和安全性要求354.6 接口要求36第五部分 m2m管理平臺395.1 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)395.2 各網(wǎng)元功能描述395.3 應用模式465.4 各接口功能描述48第六部分 平安家居信息服務平臺506.1 服務平臺系統(tǒng)架構(gòu)506.2 服務平臺各功能模塊506.3 服務平臺提供的功能546.4 服務平臺性能要求576.5 服務平臺安全性616.6 接口要求63第七部分 系統(tǒng)提供主要業(yè)務657.1 系統(tǒng)通知用戶657.2 用戶主動使用系統(tǒng)業(yè)務67第八部分 系統(tǒng)施工建議808.1 平安家居信息服務平臺施工建議808.2 前端傳感測控和視頻系統(tǒng)施工建議812基于無線傳感網(wǎng)的平安家居服務系統(tǒng)技術(shù)方案第一部分 概述1.1 方案名稱基于無線傳感網(wǎng)的平安家居服務系統(tǒng)技術(shù)方案。1.2 參編單位中國移動通信集團上海有限公司中國移動通信集團研究院1.3 研究背景隨著我國國民經(jīng)濟的發(fā)展、“小康社會”建設步伐的加快和人民生活水平的不斷提高，市民住宅小區(qū)的數(shù)量和品質(zhì)均得到很大的提升。由于城市人口膨脹、外來人口的增加及煤氣和大量家用電器設備使用中的不安全因素，對小區(qū)居民的生命和財產(chǎn)造成了很大威脅?，F(xiàn)階段，居民的日常生活中主要的安全威脅包括以下幾個方面。首先，隨著社會貧富差距拉大，人口的流動性的不斷增加，使得社會結(jié)構(gòu)和社會治安都日趨復雜，社會犯罪率也持上升趨勢，由此所導致的惡意侵害（如入室偷竊）所帶來的威脅；其次，伴隨著高科技產(chǎn)品的應用，相應地也帶來了一系列不安全因素，如煤氣管道、熱水器的使用以及其他許多大容量的家用電器的使用，都明顯地增加了發(fā)生火災的可能性、觸電的不安全性以及煤氣中毒、爆炸的危險。另外，在社會和生活中的各方面，諸如無人值守而特別需要加以警戒、保護之類的許多場所，單獨居住的老人、無人看護的病人、嬰幼兒童，都促使人們對安全保障的要求越來越強烈。因此，人們越來越迫切的需要有效的措施，以滿足日益增長的安全防范要求。為更有效地保證居民的生命和財產(chǎn)安全，可通過在住宅和住宅小區(qū)內(nèi)引入平安家居系統(tǒng)進行安全防范管理。平安家居系統(tǒng)是家庭、住宅小區(qū)等環(huán)境防范外來侵害、安全事故的一種最重要的、最有效的手段，它將提高居民自身的安全感，成為社會治安的一個重要組成部分。1.4 研究意義隨著市民住宅小區(qū)數(shù)量、品質(zhì)的提升和人們生活水平的不斷提高，促使人們在家庭住宅的觀念上逐步發(fā)生變化。人們不僅需要寬敞、豪華的住宅，同時也希望有一個安全生活空間。所謂安全，就是有一個快速、有效、連動的防火、防盜、防爆的體系，同時要求家庭、社區(qū)管理中心及其有關(guān)單位部都能及時獲得相關(guān)信息并采取相應措施。這就要求家庭不再是一個孤立的場所，而是一個能與外界進行信息交流的單元。平安家居系統(tǒng)是一種預防犯罪、防止災害、隱患進一步擴大危害的高新科技產(chǎn)品，它能滿足現(xiàn)代社會對高度安全防范的需求，發(fā)揮強大的威懾作用和快速反應能力，降低發(fā)案率，做到防患于未然，使用戶無后顧之憂，滿足人民安全的需要。創(chuàng)造安全就是創(chuàng)造財富，因此，“安全消費”或“花錢買平安”已是“健康消費”之后又一大經(jīng)濟增長點?；跓o線傳感網(wǎng)的平安家居系統(tǒng)主要通過紅外、雷達、氣體、溫度、聲音等多種探測器來感應異常的變化，當感應器感應到異常情況時，自動將警情發(fā)送至網(wǎng)關(guān)，網(wǎng)關(guān)智能信息識別、融合技術(shù)做出最終判斷，并結(jié)合圖像傳輸技術(shù)，將報警信息和圖像信息發(fā)送至相關(guān)部門和人員，以便得到及時的處理，減少人員傷亡和財產(chǎn)損失。因此平安家居系統(tǒng)的開發(fā)與推廣非常有意義，它既能保證人民生命和財產(chǎn)安全，又可提升服務水平，推動能源供給商、物業(yè)管理、通信網(wǎng)絡商、房地產(chǎn)及其它相關(guān)行業(yè)的發(fā)展，為它們帶來新的機遇和利潤。隨著經(jīng)濟的發(fā)展，安全將越來越為現(xiàn)代人重視，對于安全的投資也越來越多。可以預見，平安家居行業(yè)的發(fā)展將會十分迅速，我國平安家居產(chǎn)品的市場前景非?？春?，平安家居產(chǎn)品即將走入千家萬戶的生活。1.5 技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀隨著智能家居的發(fā)展，安防系統(tǒng)在智能家居中顯得越來越重要，國外的許多大公司己進入到該領(lǐng)域中，如微軟公司投資一家itran公司，專業(yè)從事家庭安防和家庭自的開發(fā)設計；ibm公司與建筑商合作，為用戶提供裝備有先進的安防系統(tǒng)的智能宅。美國聯(lián)邦政府和ibm、at&t等大型it企業(yè)，聯(lián)合投資4000億美元，為500萬個小區(qū)和9000萬個家庭提供全面的小區(qū)和家庭的安全防護和信息服務。在美國關(guān)于智能家居系統(tǒng)相關(guān)的示范工程和研究有ibm的網(wǎng)絡化家居和夢幻空間(dream space)工程、honeywell的家庭自動化工程、cisco的網(wǎng)絡社區(qū)工程、motorola的智能家居工程、invensys的網(wǎng)大學的waves和i2see項目等。我國安防行業(yè)是隨著社會主義市場經(jīng)濟的發(fā)展而逐步成長起來的，改革開放以來，在國民經(jīng)濟迅速發(fā)展，人民生活水平日益提高的推動下，安防行業(yè)出現(xiàn)了蓬勃發(fā)展的勢頭。尤其九五期間，我國住宅產(chǎn)業(yè)異軍突起，極大地促進了安防產(chǎn)業(yè)的發(fā)展規(guī)模。國內(nèi)做無線平安家居系統(tǒng)的公司有一些，大部分分散在廣東、福建一帶，以民營企業(yè)為主，在技術(shù)及產(chǎn)品品質(zhì)上還存在不少問題，整體而言，平安家居市場開發(fā)還遠遠不夠。目前平安家居市場中知名品牌大多是進口的有線型產(chǎn)品，廣泛運用于一些新建小區(qū)。有線型產(chǎn)品因為專線專用、性能穩(wěn)定、不存在電源供應不足等問題而較少產(chǎn)生誤報。但有線型產(chǎn)品在整體結(jié)構(gòu)和局部都遇到嚴峻問題。工程商因布線難度大，不得不放棄部分工程，甚至廢棄原有的有線系統(tǒng)重新安裝無線系統(tǒng)，造成工程造價昂貴。用戶反映的問題更為棘手，用戶家中已安裝有有線系統(tǒng)，且家中裝修精美，此時要求增加需要重新布線的探頭（如煙感、氣感等）就會破壞原有裝修，代價太高。此時可以解決以上所有問題的無線產(chǎn)品的優(yōu)勢就體現(xiàn)出來，市場就應運而生。但目前的無線產(chǎn)品技術(shù)上還不成熟，除不能提供穩(wěn)定可靠的無線網(wǎng)絡外，也缺少智能信息識別技術(shù)和圖像傳輸技術(shù)的支撐。1.6 技術(shù)方案目標本項目將研究開發(fā)一種集報警檢測技術(shù)、無線傳感網(wǎng)技術(shù)、信息識別技術(shù)和視頻傳輸技術(shù)為一體的平安家居系統(tǒng)，滿足人們?nèi)找嬖鲩L的對產(chǎn)品性能的要求。該系統(tǒng)利用傳感器網(wǎng)絡，將家庭內(nèi)部的各種設備通過無線自組織通信技術(shù)連接起來，實現(xiàn)信號檢測、無線傳輸、信息處理、視頻監(jiān)控、遠程報警等功能。平安家居系統(tǒng)包含服務平臺、m2m平臺、網(wǎng)關(guān)、前端傳感測控和視頻系統(tǒng)?；跓o線傳感器網(wǎng)絡的前端信息采集節(jié)點，用于監(jiān)控家居環(huán)境的當前狀態(tài)，當監(jiān)控區(qū)域出現(xiàn)異常情況，網(wǎng)絡中將會有多個傳感器共同探測信息，發(fā)出報警信號并啟動視頻監(jiān)控功能，幫助監(jiān)控人員快捷有效的做出防范警備措施。3第二部分 系統(tǒng)架構(gòu)2.1 系統(tǒng)架構(gòu)平安家居系統(tǒng)架構(gòu)如圖2.1-1所示。圖2.1-1 平安家居系統(tǒng)架構(gòu)平安家居系統(tǒng)主要包括前端傳感測控和視頻系統(tǒng)、網(wǎng)關(guān)、m2m管理平臺、平安家居信息服務平臺四個部分。 前端傳感測控和視頻系統(tǒng)前端傳感測控和視頻系統(tǒng)包含無線測控系統(tǒng)和家居視頻系統(tǒng)兩個部分。無線測控系統(tǒng)主要完成傳感信息采集、信息匯聚、設備控制等功能。該部分通過在家居環(huán)境中布設溫濕度、光強、煙霧、燃氣、紅外、浸水等傳感器檢測節(jié)點，采集各種傳感信息，系統(tǒng)通過無線傳感網(wǎng)將以上信息匯聚至網(wǎng)關(guān)。該部分具有信息采集功能的同時，也可對家居環(huán)境中的設備如窗簾、燃氣閥門開關(guān)等進行控制。視頻系統(tǒng)主要完成視頻信息采集、攝像頭設備控制、本地視頻存儲等功能。該系統(tǒng)通過3g網(wǎng)絡將視頻信息實時發(fā)送至用戶。 網(wǎng)關(guān)網(wǎng)關(guān)是接入m2m管理平臺和平安家居信息服務平臺的統(tǒng)一接口，完成對前端傳感測控和視頻系統(tǒng)的管理和控制、信息的處理與傳輸、非移動通用協(xié)議到標準通用協(xié)議的數(shù)據(jù)格式轉(zhuǎn)換、本地管理信息設置及現(xiàn)場設備故障管理。 m2m管理平臺m2m管理平臺是一個綜合管理平臺。主要完成網(wǎng)關(guān)與平安家居信息服務平臺之間信息傳送、對網(wǎng)關(guān)設備的控制和管理、對平安家居信息服務平臺的管理等功能，并完成對平安家居網(wǎng)關(guān)進行認證、鑒權(quán)、計費等功能。 平安家居信息服務平臺平安家居信息服務平臺是提供平安家居信息服務的綜合管理平臺。主要完成平安家居傳感信息處理、視頻監(jiān)控、綜合信息查詢、事件告警通知、設備故障告警通知、用戶遠程控制、用戶設置遠程管理和用戶權(quán)限認證等多種相關(guān)功能。2.2 系統(tǒng)組成2.2.1 前端傳感測控和視頻系統(tǒng)前端傳感測控和視頻系統(tǒng)主要包括以下節(jié)點，各節(jié)點功能如下： 測控節(jié)點測控節(jié)點完成信息感知和設備控制兩種功能。測控節(jié)點可利用各種無線傳感器節(jié)點感知家居環(huán)境中的信息，通過無線傳感網(wǎng)傳送至路由節(jié)點，完成家居環(huán)境的信息感知和傳輸；同時測控節(jié)點按照用戶的指令對設備（如窗簾、燃氣閥門開關(guān)等）進行控制。 家居視頻節(jié)點家居視頻節(jié)點負責視頻與圖像的采集，可通過3g視頻電話與用戶之間實現(xiàn)視頻監(jiān)控和本地視頻存儲。并且用戶可遠程對家居視頻節(jié)點中的攝像頭進行遠程控制。 路由節(jié)點路由節(jié)點完成測控節(jié)點和家居視頻節(jié)點與網(wǎng)關(guān)間的信息傳輸。測控節(jié)點將收集到的信息通過路由節(jié)點發(fā)送至網(wǎng)關(guān)，同時網(wǎng)關(guān)將用戶的控制指令通過路由節(jié)點發(fā)送至測控節(jié)點和家居視頻節(jié)點。其中，測控節(jié)點和路由節(jié)點共同組成了前端傳感測控和視頻系統(tǒng)的無線測控系統(tǒng)部分，家居視頻節(jié)點和路由節(jié)點共同組成了前端傳感測控和視頻系統(tǒng)的家居視頻系統(tǒng)部分。2.2.2 網(wǎng)關(guān)平安家居服務系統(tǒng)m2m家居網(wǎng)關(guān)主要包含以下模塊，各個模塊及具體功能如下： mcu中心處理單元網(wǎng)關(guān)的指揮調(diào)度中樞，各個相關(guān)單元對于總線內(nèi)存電源等的資源使用均有它來進行分配。 m2m模組負責通信傳送，通過無線網(wǎng)絡和移動通信網(wǎng)絡連接，可以使用的形式有g(shù)prs/edge/td等。 家居無線模塊單元負責家居環(huán)境里面的通信，一方面將來自前端傳感網(wǎng)絡的信息進行解析和解碼，然后將信息打包封裝傳送到mcu。同時，完成反向的信息解析工作。 接口單元支持rs485接口協(xié)議，可以和支持相同協(xié)議的設備進行對接。 電源單元負責將220v市電轉(zhuǎn)換成各個單元需要的電源，穩(wěn)定向各個單元供電。2.2.3 m2m管理平臺m2m平臺包括通信接入模塊、終端接入模塊、業(yè)務處理模塊、管理模塊、ec接入模塊、數(shù)據(jù)庫模塊、web模塊等，各模塊具體功能如下： 通信接入模塊包括行業(yè)網(wǎng)關(guān)接入模塊、gprs接入模塊。行業(yè)網(wǎng)關(guān)接入模塊負責完成行業(yè)網(wǎng)關(guān)的接入，通過行業(yè)網(wǎng)關(guān)完成與ussdc/ussdg、smsc/ismg、mmsc的接入，最終完成與行業(yè)終端的通信。gprs接入模塊通過gprs方式與行業(yè)終端傳送數(shù)據(jù)，根據(jù)消息流量可配置多個gprs接入模塊。 終端接入模塊終端接入模塊負責完成與行業(yè)網(wǎng)關(guān)的各種通信方式的處理，并接收行業(yè)網(wǎng)關(guān)從行業(yè)終端采集的完整信息，實現(xiàn)終端上線認證、參數(shù)配置、數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)、終端的故障上報信息統(tǒng)計等功能。 業(yè)務處理模塊業(yè)務處理模塊負責對各類行業(yè)應用信息的處理，把各類終端的信息傳送到對應的ec進行分析處理；接收ec的信息查詢請求、對各類終端的控制信息、向個人用戶的下發(fā)信息；向各類行業(yè)終端發(fā)送對應信息。根據(jù)實際的消息處理量可配置多個業(yè)務處理模塊。 管理模塊由簽約管理模塊和業(yè)務管理模塊構(gòu)成。簽約管理模塊負責與boss系統(tǒng)連接，從boss系統(tǒng)導入用戶簽約關(guān)系，完成用戶簽約信息、黑/白名單同步功能；完成對下發(fā)信息的鑒權(quán)處理。業(yè)務管理模塊負責對m2m平臺的服務質(zhì)量、運行狀況、業(yè)務量、業(yè)務故障等進行管理。 ec接入模塊ec接入模塊負責ec的接入，主要完成企業(yè)用戶、企業(yè)管理員的身份認證、權(quán)限管理、業(yè)務管理和數(shù)據(jù)通信，可以根據(jù)ec的數(shù)量配置多個ec接入模塊。 數(shù)據(jù)庫模塊保存各類配置數(shù)據(jù)、終端信息、ec信息、簽約信息和黑/白名單、業(yè)務數(shù)據(jù)、信息安全信息、業(yè)務故障信息等。 web模塊提供web方式系統(tǒng)操作維護功能，集團客戶自服務功能。2.2.4 平安家居信息服務平臺平安家居信息服務平臺主要包含以下模塊，各個模塊及具體功能如下： 應用服務模塊應用服務模塊主要負責平安家居信息服務業(yè)務處理和視頻服務業(yè)務處理，提供了系統(tǒng)最基本的業(yè)務功能。 系統(tǒng)管理模塊系統(tǒng)管理模塊主要負責平安家居信息服務平臺中需要的基礎數(shù)據(jù)和管理信息的處理。 數(shù)據(jù)庫完成系統(tǒng)中持久化數(shù)據(jù)信息的存儲、查詢、管理等功能。 接口模塊系統(tǒng)提供了各種對外部系統(tǒng)的接口。83第三部分 前端傳感測控和視頻系統(tǒng)3.1 系統(tǒng)概述3.1.1 前端傳感測控和視頻系統(tǒng)構(gòu)成家居視頻節(jié)點溫度測控節(jié)點路由節(jié)點路由節(jié)點紅外測控節(jié)點煤氣測控節(jié)點門磁測控節(jié)點攝像頭無線測控系統(tǒng)m2m家居網(wǎng)關(guān)3g網(wǎng)絡路由節(jié)點家居視頻系統(tǒng) 3g無線模塊前端傳感測控和視頻系統(tǒng)由兩個部分構(gòu)成，第一部分是無線測控系統(tǒng)，第二部分是家居視頻系統(tǒng)。這兩個系統(tǒng)結(jié)合起來，完成傳感信息采集、信息匯聚、設備控制、視頻信息采集、攝像頭設備控制、本地視頻存儲等功能。前端傳感測控和視頻系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)如圖3.1-1所示。圖3.1-1 前端傳感測控和視頻系統(tǒng)構(gòu)成無線測控系統(tǒng)主要的功能是將家居涉及到的信息通過傳感器采集，并利用m2m家居網(wǎng)關(guān)將采集的傳感信息傳輸至平安家居信息服務平臺和m2m平臺，同時完成平安家居信息服務平臺和m2m平臺向家居環(huán)境中設備發(fā)送的控制命令的執(zhí)行，無線測控系統(tǒng)主要由各種類型的測控節(jié)點和路由節(jié)點兩大類節(jié)點組成。家居視頻系統(tǒng)主要的功能是利用3g電路域視頻電話完成家居環(huán)境視頻監(jiān)控，并且其視頻監(jiān)控功能的啟動由m2m家居網(wǎng)關(guān)觸發(fā)，其觸發(fā)條件為無線測控系統(tǒng)檢測到并上報至網(wǎng)關(guān)的傳感信息。家居視頻系統(tǒng)主要由路由節(jié)點、攝像頭和3g無線模塊組成。3.1.2 前端傳感測控和視頻系統(tǒng)工作原理前端傳感測控和視頻系統(tǒng)由無線測控系統(tǒng)和家居視頻系統(tǒng)兩個部分構(gòu)成。 無線測控系統(tǒng)無線測控系統(tǒng)包含測控節(jié)點和路由節(jié)點兩大類節(jié)點。測控節(jié)點包括傳感器、設備控制和通信三個模塊。測控節(jié)點的傳感器模塊的種類主要有煙霧、門磁、煤氣、水浸、紅外、溫濕度等，這些傳感器的信息有模擬量（傳感采集的數(shù)據(jù)為連續(xù)計量）和開關(guān)量（傳感采集的數(shù)據(jù)只有0和1）兩種類型。測控節(jié)點被放置在需要的場景，利用其傳感器模塊采集數(shù)據(jù)。測控節(jié)點的設備控制模塊根據(jù)用戶的命令完成如窗簾、煤氣閥門開關(guān)等設備的控制。測控節(jié)點的通信模塊為傳感器模塊和設備控制模塊傳輸信息，既可上行傳輸傳感器模塊采集的數(shù)據(jù)，又可下行向設備控制模塊傳輸用戶通過平安家居信息服務平臺和m2m平臺發(fā)送的控制命令。路由節(jié)點主要負責連接測控節(jié)點和m2m家居網(wǎng)關(guān)之間的通信，完成網(wǎng)關(guān)向測控節(jié)點發(fā)送設備控制命令的傳輸和測控節(jié)點向網(wǎng)關(guān)發(fā)送感知信息的傳輸。其中包含無線傳感網(wǎng)的通信協(xié)議。 家居視頻系統(tǒng)家居視頻系統(tǒng)包含家居視頻節(jié)點和路由節(jié)點兩大類節(jié)點。家居視頻節(jié)點由視頻攝像頭、無線通信處理器、云臺等組成。家居視頻節(jié)點的視頻攝像頭完成家居視頻監(jiān)控信息的采集，無線通信處理器完成家居視頻系統(tǒng)與移動3g網(wǎng)絡間的通信，云臺完成攝像頭拍攝角度并可由m2m家居網(wǎng)關(guān)根據(jù)用戶命令遠程控制。路由節(jié)點主要負責連接家居視頻節(jié)點和m2m家居網(wǎng)關(guān)之間的通信，完成網(wǎng)關(guān)向家居視頻節(jié)點發(fā)送啟動視頻監(jiān)控命令的傳輸。其中包含無線傳感網(wǎng)的通信協(xié)議。3.2 前端傳感測控和視頻系統(tǒng)組網(wǎng)方式前端傳感測控和視頻系統(tǒng)的組網(wǎng)方式有線狀結(jié)構(gòu)、樹狀結(jié)構(gòu)、自組織網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)和星型+網(wǎng)狀混合結(jié)構(gòu)四種。 線狀結(jié)構(gòu)網(wǎng)絡圖3.2-1 線狀網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)如圖3.2-1所示，在線狀網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)中，測控節(jié)點、路由節(jié)點和網(wǎng)關(guān)之間是上下按照順序一對一連接的，網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)為類似線狀的連接。測控節(jié)點和路由節(jié)點之間的連接均是固定對應關(guān)系，路由節(jié)點和網(wǎng)關(guān)之間的連接也是固定對應關(guān)系。這種網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)適合節(jié)點少，環(huán)境簡單的無線環(huán)境情況。 樹狀結(jié)構(gòu)網(wǎng)絡圖3.2-2 樹狀網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)如圖3.2-2所示，在樹狀網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)中，測控節(jié)點、路由節(jié)點和網(wǎng)關(guān)之間是上下按照順序連接的，一個路由節(jié)點可以對應多個測控節(jié)點，一個網(wǎng)關(guān)匯聚模塊可以對應多個路由節(jié)點。這種結(jié)構(gòu)為類似樹的形狀的連接。測控節(jié)點和路由節(jié)點之間的連接均是一對多的對應關(guān)系，路由節(jié)點和網(wǎng)關(guān)之間的連接也是一對多的對應關(guān)系。路由節(jié)點之間互相沒有對應關(guān)系，它們之間不進行通信。這種網(wǎng)絡形式適合空間環(huán)境劃分較為清晰的情況，路由節(jié)點的數(shù)量不會很多。 網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)網(wǎng)絡圖3.2-3 網(wǎng)狀網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)如圖3.2-3所示，在網(wǎng)狀網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)中，測控節(jié)點和路由節(jié)點之間可以采取一對多或者多對多的關(guān)系，測控節(jié)點和路由節(jié)點之間的連接根據(jù)空間無線環(huán)境的變化進行調(diào)整，一個測控節(jié)點可以借助臨近的測控節(jié)點，跳到相對應的路由節(jié)點進行通信。這樣的對應關(guān)系類似網(wǎng)絡連接。路由節(jié)點之間可以通信，一個路由節(jié)點可以借助臨近的路由節(jié)點，跳到相對應的網(wǎng)關(guān)里面匯聚模塊進行通信。這種網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)適合空間環(huán)境復雜，需要布控的地點特征多樣化，路由節(jié)點較多的情況。 線狀結(jié)構(gòu)網(wǎng)絡圖3.2-4 星型+網(wǎng)狀混合網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)如圖3.2-4所示，在星型+網(wǎng)狀混合網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)中，測控節(jié)點和路由節(jié)點之間的對應關(guān)系是固定的，采取星型的網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)，這種結(jié)構(gòu)里面可以有多個這樣的星型結(jié)構(gòu)，路由節(jié)點之間可以互相通信，它們之間的連接關(guān)系主要根據(jù)空間無線環(huán)境而變化。路由節(jié)點之間構(gòu)成了網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，一個路由節(jié)點可以通過臨近的路由節(jié)點，跳到網(wǎng)關(guān)進行通信。這種網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)適合測控節(jié)點較多的情況，并且空間環(huán)境較為復雜，通過這種混合的網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)，可以較好的應對空間環(huán)境復雜的情況。3.3 前端傳感測控和視頻系統(tǒng)功能要求前端傳感測控和視頻系統(tǒng)由無線測控系統(tǒng)和家居視頻系統(tǒng)兩部分構(gòu)成，無線測控系統(tǒng)主要負責將前端環(huán)境的傳感信息采集并傳送到后端平臺，并接受來自后端平臺的控制信息對設備進行控制，家居視頻系統(tǒng)負責將前端環(huán)境的視頻信息傳送到后臺，并接受后臺對視頻節(jié)點的控制，同時，家居視頻系統(tǒng)接收來自無線測控系統(tǒng)的傳感信息，特定的傳感信息將會觸發(fā)家居視頻系統(tǒng)向預先設定的號碼發(fā)起視頻電話，傳送現(xiàn)場視頻信息。無線測控系統(tǒng)由無線測控節(jié)點和路由節(jié)點構(gòu)成，家居視頻系統(tǒng)由家居視頻節(jié)點和路由節(jié)點構(gòu)成，即無線測控節(jié)點、路由節(jié)點和家居視頻節(jié)點構(gòu)成了前端傳感測控和視頻系統(tǒng)。無線測控節(jié)點、路由節(jié)點和家居視頻節(jié)點的功能要求如下。3.3.1 測控節(jié)點 測控節(jié)點工作原理測控節(jié)點完成信息感知和設備控制兩種功能。測控節(jié)點可利用各種無線傳感器節(jié)點感知家居環(huán)境中的信息，通過無線傳感網(wǎng)傳送至路由節(jié)點，完成家居環(huán)境的信息感知和傳輸；同時測控節(jié)點按照用戶的指令對設備（如窗簾、燃氣閥門開關(guān)等）進行控制。 測控節(jié)點內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖3.3-1 測控節(jié)點內(nèi)部結(jié)構(gòu)如圖3.3-1所示，測控節(jié)點包含傳感器模塊、無線傳感網(wǎng)通信模塊、驅(qū)動和接口模塊、mcu處理模塊、存儲模塊和電源模塊。無線測控節(jié)點通過傳感器采集現(xiàn)場數(shù)據(jù)，通過無線自組織網(wǎng)絡和路由節(jié)點通信，某些類型傳感器可以接受來自后臺的控制消息并執(zhí)行對設備的控制。傳感器模塊有多種類型，它們通過各種感應機制采集到數(shù)據(jù)，通過rs-485接口和節(jié)點的其他模塊通信，經(jīng)過數(shù)據(jù)處理，傳感信息通過無線通信模塊傳送到后臺。無線測控節(jié)點的無線傳感網(wǎng)通信模塊負責和路由節(jié)點通信，接受來自后臺的控制消息，調(diào)整和路由節(jié)點的對應關(guān)系。驅(qū)動和接口模塊負責傳感器驅(qū)動，通信協(xié)議解析和接口通信。存儲模塊負責系統(tǒng)緩存、傳感信息和路由信息的存儲。mcu是節(jié)點的控制處理器，總體協(xié)調(diào)內(nèi)部通信，計算，資源調(diào)度等。 測控節(jié)點功能無線測控節(jié)點的功能包括：1. 多種節(jié)電的工作模式，可以確保兩節(jié)五號電池支持長達6 個月到2 年左右的使用時間；2. 采用了碰撞避免機制，同時為需要固定帶寬的通信業(yè)務預留了專用時隙，避免了發(fā)送數(shù)據(jù)時的競爭和沖突；mac 層采用了完全確認的數(shù)據(jù)傳輸機制，每個發(fā)送的數(shù)據(jù)包都必須等待接收方的確認信息；3. 無需人工干預，網(wǎng)絡節(jié)點能夠感知其他節(jié)點的存在，并確定連接關(guān)系，組成結(jié)構(gòu)化的網(wǎng)絡；在增加或者刪除一個節(jié)點，節(jié)點位置發(fā)生變動，節(jié)點發(fā)生故障等情況下，網(wǎng)絡都能夠自我修復，并對網(wǎng)絡拓撲結(jié)構(gòu)進行相應地調(diào)整，無需人工干預，保證整個系統(tǒng)仍然能正常工作；4. 測控節(jié)點具有單向采集，雙向控制兩種主要信息處理機制。單向采集信息，主要是將前端傳感器的信息，通過通信協(xié)議采集到后，經(jīng)由網(wǎng)關(guān)傳送到后端平臺。單向采集信息適合的傳感器類型有：濕度，溫度，煙霧，煤氣，水浸，紅外等。雙向控制信息，主要是將傳感器的狀態(tài)，通過通信協(xié)議采集到后，經(jīng)由網(wǎng)關(guān)傳送到后端平臺，另外，測控節(jié)點接受來自后端平臺的信息，傳送到傳感器，傳感器根據(jù)信息作出動作。雙向控制信息適合的傳感器類型有：門磁，電動閥門等。3.3.2 家居視頻節(jié)點 家居視頻節(jié)點工作原理家居視頻節(jié)點負責視頻與圖像的采集，可通過3g視頻電話與用戶之間實現(xiàn)視頻監(jiān)控和本地視頻存儲。并且用戶可遠程對家居視頻節(jié)點中的攝像頭進行遠程控制。 家居視頻節(jié)點內(nèi)部結(jié)構(gòu)如圖3.3-2所示，家居視頻節(jié)點包含攝像頭模塊、驅(qū)動和接口模塊、3g無線通信模塊、電源模塊、mcu處理模塊和存儲模塊六個部分。攝像頭采集現(xiàn)場的視頻信息，通過內(nèi)部總線和節(jié)點的其他模塊通信，經(jīng)過數(shù)據(jù)處理，視頻信息通過無線部分傳送到后臺。視頻節(jié)點的3g無線通信模塊負責與3g網(wǎng)絡通信。驅(qū)動和接口模塊負責攝像頭模塊和3g無線通信模塊的驅(qū)動，并提供攝像頭模塊與路由節(jié)點的rs-485連接接口，完成通信協(xié)議解析和接口通信。其中，由m2m家居網(wǎng)關(guān)發(fā)送的傳感信息通過rs-485接口從路由節(jié)點進入家居視頻節(jié)點，驅(qū)動和接口模塊負責提取rs-485承載的信息，經(jīng)過mcu計算，根據(jù)預先設置好的條件，觸發(fā)攝像頭將視頻信息通過3g網(wǎng)絡傳送到后臺。存儲模塊負責系統(tǒng)緩存、視頻信息和系統(tǒng)信息的存儲。mcu是節(jié)點的控制處理器，總體協(xié)調(diào)內(nèi)部通信，計算，資源調(diào)度等。圖3.3-2 家居視頻節(jié)點內(nèi)部結(jié)構(gòu) 家居視頻節(jié)點功能家居視頻節(jié)點的功能包括：1. 支持基于3g的td-scdma視頻電話，自動接收來自3g手機或網(wǎng)絡的可視電話呼叫，實現(xiàn)視頻畫面的回傳；2. 支持語音采集和對講，內(nèi)置麥克風和喇叭，使3g用戶不僅可以看到攝像頭對應的視頻畫面，還可以聽到攝像頭所在地的聲音，并可以支持3g用戶與攝像頭附近人員對講；3. 支持遠程遙控攝像頭變焦，用戶通過3g手機視頻探視攝像頭的同時，可以按鍵遙控攝像頭變焦；4. 支持遠程遙控攝像頭轉(zhuǎn)動方向，用戶通過3g手機視頻探視攝像頭的同時，可以按鍵遙控攝像頭上下左右轉(zhuǎn)動方向；5. 支持內(nèi)置電池供電；6. 支持外接電源供電，可同事執(zhí)行電源供電與電池充電；7. 支持紅外告警和夜視功能；8. 支持sms告警，當前端攝像頭發(fā)生告警事件（如電池不足、sd卡存儲快滿等）的情況下，通知平安家居信息服務平臺自動通過短消息告警用戶；9. 支持外呼告警，當前端攝像頭發(fā)生告警事件（如來自m2m家居網(wǎng)關(guān)的告警信息等）的情況下，前端傳感測控和視頻系統(tǒng)自動通過視頻外呼3g用戶或者平安家居信息服務平臺告警； 10. 支持和m2m家居網(wǎng)關(guān)的告警信息互通，家居視頻系統(tǒng)配置有路由節(jié)點，通過路由節(jié)點和m2m家居網(wǎng)關(guān)互通，取得來自無線測控節(jié)點的傳感信息；11. 持本地錄像存儲，前端攝像頭支持加插sd或t-flash卡，提供本地存儲。本地文件存儲格式為3gp格式，圖像分辨率采用qcif（176*144），1小時本地存儲大約需要空間28mb；12. sms遠程設置參數(shù)，系統(tǒng)和用戶可以通過sms遠程配置前端攝像頭；13. 支持通視頻ivr，用戶直接撥打視頻ivr的引導下，修改攝像頭參數(shù)、瀏覽歷史視頻等操作；14. 白名單保護，前端可以配置白名單，只有在白名單內(nèi)的電話可以訪問前端。3.3.3 路由節(jié)點 路由節(jié)點工作原理路由節(jié)點完成測控節(jié)點和家居視頻節(jié)點與網(wǎng)關(guān)間的信息傳輸。測控節(jié)點將收集到的信息通過路由節(jié)點發(fā)送至網(wǎng)關(guān)，同時網(wǎng)關(guān)將用戶的控制指令通過路由節(jié)點發(fā)送至測控節(jié)點和家居視頻節(jié)點。 路由節(jié)點內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖3.3-3 路由節(jié)點內(nèi)部結(jié)構(gòu)如圖3.3-3所示，路由節(jié)點包含無線傳感網(wǎng)通信模塊、驅(qū)動和接口模塊、mcu處理模塊、存儲模塊和電源模塊。路由節(jié)點的無線傳感網(wǎng)通信模塊負責與m2m家居網(wǎng)關(guān)匯聚模塊完成傳感信息的上傳和控制信息的下發(fā)，同時與測控節(jié)點的無線傳感網(wǎng)通信模塊通信完成傳感信息的上傳和控制信息的下發(fā)。驅(qū)動和接口模塊提供路由節(jié)點與家居視頻系統(tǒng)攝像頭模塊間的rs-485連接接口，完成通信協(xié)議解析和接口通信。其中，由m2m家居網(wǎng)關(guān)發(fā)送的傳感信息通過rs-485接口從路由節(jié)點進入家居視頻節(jié)點。mcu是節(jié)點的控制處理器，總體協(xié)調(diào)內(nèi)部通信，計算，資源調(diào)度等。在網(wǎng)狀和混合型結(jié)構(gòu)中，mcu負責調(diào)整和其他路由節(jié)點的對應關(guān)系。存儲部分負責系統(tǒng)緩存和路由信息的存儲。 路由節(jié)點功能路由節(jié)點的功能包括：1. 多種節(jié)電的工作模式，可以確保兩節(jié)五號電池支持長達6 個月到2 年左右的使用時間；2. 采用了碰撞避免機制，同時為需要固定帶寬的通信業(yè)務預留了專用時隙，避免了發(fā)送數(shù)據(jù)時的競爭和沖突；mac 層采用了完全確認的數(shù)據(jù)傳輸機制，每個發(fā)送的數(shù)據(jù)包都必須等待接收方的確認信息；3. 無需人工干預，網(wǎng)絡節(jié)點能夠感知其他節(jié)點的存在，并確定連接關(guān)系，組成結(jié)構(gòu)化的網(wǎng)絡；在增加或者刪除一個節(jié)點，節(jié)點位置發(fā)生變動，節(jié)點發(fā)生故障等情況下，網(wǎng)絡都能夠自我修復，并對網(wǎng)絡拓撲結(jié)構(gòu)進行相應地調(diào)整，無需人工干預，保證整個系統(tǒng)仍然能正常工作。3.4 前端傳感測控和視頻系統(tǒng)性能要求前端傳感測控和視頻系統(tǒng)主要由視頻采集攝像頭、各類傳感器、路由節(jié)點和無線傳感模塊這些硬件構(gòu)成。系統(tǒng)的性能指標由這些硬件性能指標構(gòu)成。 視頻采集攝像頭的性能指標視頻采集攝像頭的性能指標主要依據(jù)本方案的適用環(huán)境，并考慮了業(yè)務推廣、性價比等因素，綜合制定了性能指標。具體請參看下表：支持制式 td-scdma 使用方式 可視電話重量 小于300克大小 104mm*101mm*101mm攝像頭分辨率30萬像素攝像頭可視角度水平：150度垂直：上70度，下35度攝像頭變焦三倍變焦功能夜視功能支援黑白夜視功能待機時間大于300小時連續(xù)可視電話時間光線充足約6小時，紅外線夜視模式時約4小時語音通話支持管理設定功能 通過視頻ivr設定 通過web設定（需要平安家居信息服務平臺配合）錄像功能支持存儲卡存儲錄像安全保密功能 支持白名單控制（默認2個號碼） 支持密碼保護（可選）擴音器支持高音質(zhì)喇叭麥克風支持高音質(zhì)麥克風表3.4-1 視頻采集攝像頭技術(shù)指標 溫度濕度傳感器的性能指標溫度濕度傳感器的性能指標主要依據(jù)本方案的適用環(huán)境，并考慮了業(yè)務推廣、性價比等因素，綜合制定了性能指標。具體請參看下表：供電電流輸出型：dc 24v（22v26v）電壓輸出型：dc 24v（12v24v）網(wǎng)絡輸出型：dc 24v (12v24v)繼電器輸出型：dc 24v（22v26v）準確度濕 度: 3rh (5rh95rh，25)溫 度: 0.5 (050)工作溫度-1060長期穩(wěn)定性濕度1%rh/y溫度0.1/y響應時間15s（1m/s風速）輸出信號電流輸出型：420ma電壓輸出型：05v網(wǎng)絡輸出型：rs485/rs232繼電器輸出型：繼電器常開，常閉觸點負載能力電壓輸出型：輸出阻抗250電流輸出型：500繼電器輸出型：10a/ac 120v，7a/ac 240v表3.4-2 溫度濕度傳感器技術(shù)指標 水浸傳感器的性能指標水浸傳感器的性能指標主要依據(jù)本方案的適用環(huán)境，并考慮了業(yè)務推廣、性價比等因素，綜合制定了性能指標。具體請參看下表：供電電壓dc 24v (9v36v)工作溫度050工作濕度20%rh100%rh誤 報 率 100ppm靜態(tài)功耗0.5w報警功耗最大1.2w輸出形式繼電器( 負載電流 100ma)高低電平輸出：vl 為 0v（+0.5v）vh為 5v 或 12v( 0.5v)負載能力固態(tài)繼電器 100ma（大電流可以達到 1a，需定做）高低電平 3k供電電壓dc 24v (9v36v)注： 高電平輸出 12v時，供電電壓應高于 16v表3.4-3 水浸傳感器技術(shù)指標 煙霧傳感器的性能指標煙霧傳感器的性能指標主要依據(jù)本方案的適用環(huán)境，并考慮了業(yè)務推廣、性價比等因素，綜合制定了性能指標。具體請參看下表：直徑14cm (5.5 英寸)高度8.0cm (3.12英寸)重量310gm (0.7磅)工作溫度范圍0至49 （32至120）工作濕度范圍10%至93%相對濕度報警復位瞬間斷電繼電器觸點參數(shù)阻性或感性（60%功率因數(shù)）負載a型2.0 a 30vac/dc表3.4-4 煙霧傳感器技術(shù)指標 紅外傳感器的性能指標紅外傳感器的性能指標主要依據(jù)本方案的適用環(huán)境，并考慮了業(yè)務推廣、性價比等因素，綜合制定了性能指標。具體請參看下表：范圍05%vol（0100%vol 范圍內(nèi)可選）覆蓋最大11m（35）敏感區(qū)數(shù)量36（18對）安裝位置室內(nèi)（墻壁安裝）供電電壓9-18vdc 無極性電源消耗25ma報警觸點/復位/報警電阻24v/0.25a（ac，dc）n.c.，n.o.可變2秒，1秒3.3防拆觸點30vdc/0.1a n.c.脈沖記數(shù)有自動復位內(nèi)存有低電壓報警有工作溫度范圍-10到+50（+14到122）重量120g表3.4-5 紅外傳感器技術(shù)指標 煤氣傳感器的性能指標煤氣傳感器的性能指標主要依據(jù)本方案的適用環(huán)境，并考慮了業(yè)務推廣、性價比等因素，綜合制定了性能指標。具體請參看下表：報警聲大于90db煙霧報警濃度為2% 使用環(huán)境濕度2055相對濕度90% rh（402）體積125mm 29mm表3.4-6 煤氣傳感器技術(shù)指標 門磁傳感器的性能指標門磁傳感器的性能指標主要依據(jù)本方案的適用環(huán)境，并考慮了業(yè)務推廣、性價比等因素，綜合制定了性能指標。具體請參看下表：動作距離16mm 開關(guān)耐壓100vdc 負載電流0.5a壽命106次明裝式適用安裝于非鐵質(zhì)門或窗表3.4-7 門磁傳感器技術(shù)指標 路由節(jié)點和無線傳感模塊的性能指標路由節(jié)點和無線傳感模塊的性能指標主要依據(jù)本方案的適用環(huán)境，并考慮了業(yè)務推廣、性價比等因素，綜合制定了性能指標。具體請參看下表：類型具備中繼路由和終端設備功能通信距離最大視距傳輸距離2000米抗干擾能力2.4g dsss擴頻技術(shù)485應用最高波特率115200發(fā)送模式廣播發(fā)送或目標地址發(fā)送模式可選組網(wǎng)能力星型網(wǎng)、樹型網(wǎng)、鏈型網(wǎng)、網(wǎng)狀網(wǎng)網(wǎng)絡容量16信道可選，65535個網(wǎng)絡id數(shù)據(jù)采集定時主動上報或上位機查詢表3.4-8 路由節(jié)點和無線傳感模塊技術(shù)指標3.5 前端傳感測控和視頻系統(tǒng)通信協(xié)議設計3.5.1 協(xié)議架構(gòu)概述前端傳感測控和視頻系統(tǒng)的通信主要分為兩個部分。一部分是傳感信息和控制命令傳輸所涉及的通信和相關(guān)協(xié)議，如圖3.5-1所示。在測控節(jié)點中，傳感器模塊和測控節(jié)點內(nèi)部通信模塊采用rs485接口協(xié)議；測控節(jié)點和路由節(jié)點之間采用的無線通信協(xié)議為zigbee或者ism315/433；路由節(jié)點和m2m家居網(wǎng)關(guān)之間采用的無線通信協(xié)議為zigbee或者ism315/433。圖3.5-1 無線測控系統(tǒng)的通信協(xié)議傳感信息和控制命令的傳輸主要涉及到無線測控系統(tǒng)（由無線測控節(jié)點和路由節(jié)點構(gòu)成）、m2m家居網(wǎng)關(guān)和m2m平臺。無線測控節(jié)點中的傳感器模塊通過自身的機制感知到環(huán)境數(shù)據(jù)，將傳感數(shù)據(jù)通過電氣信號調(diào)制，在物理層采用rs-485協(xié)議和測控節(jié)點內(nèi)部通信模塊的rs-485連接，無線通信模塊將傳感數(shù)據(jù)調(diào)制在無線網(wǎng)絡上，通過zigbee協(xié)議和路由節(jié)點通信，路由節(jié)點通過zigbee協(xié)議和m2m家居網(wǎng)關(guān)通信，m2m家居網(wǎng)關(guān)將zigbee協(xié)議所承載的信息在應用層提取出來。同時，m2m家居網(wǎng)關(guān)通過zigbee協(xié)議和路由節(jié)點通信，將應用層的控制命令發(fā)送至路由節(jié)點，路由節(jié)點通過zigbee協(xié)議和測控節(jié)點內(nèi)部通信模塊通信，將控制命令發(fā)送至測控節(jié)點，在測控節(jié)點內(nèi)部，通信模塊通過rs-485連接將應用層控制命令發(fā)送至測控節(jié)點內(nèi)部設備控制模塊。另一個部分是視頻信息傳輸所涉及的通信和相關(guān)協(xié)議，如圖3.5-2所示。家居視頻節(jié)點和路由節(jié)點之間采用rs485接口協(xié)議；路由節(jié)點和m2m家居網(wǎng)關(guān)之間采用的無線通信協(xié)議為zigbee或者ism315/433；家居視頻系統(tǒng)和3g網(wǎng)絡通信采用h324m協(xié)議。圖3.5-2 家居視頻系統(tǒng)的通信協(xié)議家居視頻系統(tǒng)的傳輸主要涉及到家居視頻節(jié)點、路由節(jié)點、m2m家居網(wǎng)關(guān)和m2m平臺。家居視頻節(jié)點通過攝像頭監(jiān)控家居環(huán)境中的視頻，并通過3g網(wǎng)絡通信的h324m協(xié)議與家居服務平臺進行通信，完成視頻信息和雙音雙頻指令的傳輸。同時，m2m家居網(wǎng)關(guān)通過zigbee協(xié)議和路由節(jié)點通信，將應用層的控制命令發(fā)送至路由節(jié)點，路由節(jié)點通過rs485接口協(xié)議，以電氣信號的形式將控制命令發(fā)送至家居視頻節(jié)點，觸發(fā)視頻監(jiān)控功能的開啟。以下為兩種通信協(xié)議架構(gòu)中所涉及的各種通信協(xié)議的簡要描述。3.5.2 rs-485協(xié)議以下為rs-485接口協(xié)議的簡要描述。電氣特性：邏輯“1”以兩線間的電壓差為+(26)v表示；邏輯“0”以兩線間的電壓差為-(26)v表示。rs-485接口是采用平衡驅(qū)動器和差分接收器的組合，rs-485接口的最大傳輸距離標準值實際上可達3000米， rs-485接口在總線上是允許連接多達128個收發(fā)器。rs485接口組成的半雙工網(wǎng)絡一般只需二根連線，所以rs485接口均采用屏蔽雙絞線傳輸。 rs485接口連接器采用db-9的9芯插頭座，與智能終端rs485接口采用db-9（孔），與鍵盤連接的鍵盤接口rs485采用db-9（針）。目的地址源地址長度控制幀凈荷數(shù)據(jù)crc檢驗1byte1byte1byte2bytes由長度字節(jié)確定，255bytes2bytes表3.5-1 rs-485通信幀格式長度字段不包含控制字段、檢驗字段。校驗字段使用ccitt的crc16的校驗方法。校驗字段默認是加上的，只有在發(fā)送方的cpu負荷比較大時，并且能夠保證本幀出現(xiàn)的錯誤不會對系統(tǒng)產(chǎn)生潛在的和現(xiàn)實的影響，或者保證影響在可以控制在一定范圍內(nèi)并且可以忍受時，才考慮取消校驗字段。當接收方接收到幀的總長度減去長度字段值與幀頭的長度之和，得到的結(jié)果為2時，表明發(fā)送方附帶了校驗和。3.5.3 zigbee協(xié)議zigbee協(xié)議棧由一組子層構(gòu)成，每層為其上層提供一組特定的服務：數(shù)據(jù)實體提供數(shù)據(jù)傳輸服務，管理實體提供全部其他服務。應用ieee802.15.4信息和應用鏈路層信息llc子層mac子層ieee802.15.4868/915mhz phyieee802.15.42.4ghz phyieee 802.15.4標準定義了物理層(phy)和介質(zhì)接入控制子層(mac)；zigbee聯(lián)盟定義了信息和應用層(apl)框架的設計。apl使用鏈路層llc子層所提供的數(shù)據(jù)進行傳輸服務。mac子層為高層訪問物理信道提供點到點通信的服務接口phy層由射頻收發(fā)器以及底層的控制模塊構(gòu)成。圖3.5-3 zigbee協(xié)議棧3.5.4 315/433協(xié)議數(shù)據(jù)模塊具有較寬的工作電壓范圍312v，當電壓變化時發(fā)射頻率基本不變，和發(fā)射模塊配套的接收模塊無需任何調(diào)整就能穩(wěn)定地接收。數(shù)據(jù)模塊采用ask方式調(diào)制，以降低功耗，當數(shù)據(jù)信號停止時發(fā)射電流降為零，數(shù)據(jù)信號與發(fā)射模塊輸入端可以用電阻或者直接連接而不能用電容耦合，否則發(fā)射模塊將不能正常工作。數(shù)據(jù)電平應接近數(shù)據(jù)模塊的實際工作電壓，以獲得較高的調(diào)制效果。315/433協(xié)議主要特點如下：1、通訊方式：調(diào)幅am ；2、工作頻率：315mhz/433mhz ；3、頻率穩(wěn)定度：75khz；4、發(fā)射功率：500mw；5、靜態(tài)電流：0.1ua；6、發(fā)射電流：350ma；7、工作電壓：dc 312v。3.5.5 h.324m協(xié)議3gpp采納h.324m建議作為3g網(wǎng)絡傳統(tǒng)視頻電話的一個標準，被其采納的建議被命名為3g-324m，并且針對話音、視頻和多路復用操作提出了一些要求：要求gsm-amr成為音頻編碼的可選編碼標準之一；強制規(guī)定ituh.263為視頻編碼標準；添加h.223附件b用來保護復用數(shù)據(jù)。3g網(wǎng)絡中通過64kbit/s電路載體鏈路傳輸3g-324m視頻電話業(yè)務。h324m協(xié)議的通過過程如下：1） 首先，兩個移動電話終端建立連接2） 然后，兩個移動電話終端建立數(shù)據(jù)通訊3） 開始建立視頻電話連接a) 使用h.245提供的方法，交換終端的能力。b) 使用h.245提供的方法，確定主叫方和被叫方c) 建立音頻，視頻，及數(shù)據(jù)應用的邏輯信道4） 通話：在通話的過程中，可以使用h.245定義的方法來改變信道屬性，能力等。5） 結(jié)束通話6） 斷開連接3.6 前端傳感測控和視頻系統(tǒng)的節(jié)點管理與維護3.6.1 無線測控節(jié)點無線測控節(jié)點為傳感信息測控的最前端，由傳感器模塊、設備控制模塊和無線通信模塊共同組成。無線測控節(jié)點具備網(wǎng)絡的自組織、自愈能力。無需人工干預，網(wǎng)絡節(jié)點能夠感知其他節(jié)點的存在，并確定連接關(guān)系，組成結(jié)構(gòu)化的網(wǎng)絡。網(wǎng)絡自愈功能包括增加或者刪除一個節(jié)點，節(jié)點位置發(fā)生變動，節(jié)點發(fā)生故障等等，網(wǎng)絡都能夠自我修復，并對網(wǎng)絡拓撲結(jié)構(gòu)進行相應地調(diào)整，無需人工干預，保證整個系統(tǒng)仍然能正常工作。后臺的管理系統(tǒng)中需要為每一個無線測控節(jié)點分配一個唯一的標識。3.6.2 家居視頻節(jié)點攝像頭是家居視頻節(jié)點的核心部件。每一個攝像頭對應一個唯一的號碼，在系統(tǒng)當中，攝像頭的增加、移除和參數(shù)的維護工作，均需要通過后臺的應用平臺操作進行，以達到統(tǒng)一配置和管理的目的。3.6.3 路由節(jié)點路由節(jié)點是對于不能直接找到網(wǎng)關(guān)的測控節(jié)點進行數(shù)據(jù)通信的重要輔助設備，根據(jù)場景不同，路由節(jié)點可以出現(xiàn)在網(wǎng)絡中或者不出現(xiàn)。路由節(jié)點具備網(wǎng)絡自適應和自我修復功能，即一個路由節(jié)點增加或者減少時，周圍節(jié)點會自動進行識別，同時修改路由表，以達到最有的數(shù)據(jù)線路調(diào)整。3.7 接口要求圖3.7-1標出了系統(tǒng)中各模塊和設備間接口的類型。圖3.7-1 接口協(xié)議各設備內(nèi)部模塊間和各設備間接口要求如下： 測控節(jié)點內(nèi)部測控節(jié)點為傳感器與無線通信模塊二者的集成體，傳感器采集到的測控數(shù)據(jù)必須經(jīng)過無線通信模塊傳遞到后臺系統(tǒng)。雙方之間通過rs485進行通信。 測控節(jié)點與路由節(jié)點通常情況下，測控節(jié)點經(jīng)過路由節(jié)點把數(shù)據(jù)送達網(wǎng)關(guān)。測控節(jié)點與路由節(jié)點之間通過zigbee協(xié)議或者ism315/433進行數(shù)據(jù)傳輸。 測控節(jié)點與網(wǎng)關(guān)測控節(jié)點也可以不經(jīng)過路由節(jié)點，直接與網(wǎng)關(guān)進行通信，將數(shù)據(jù)送達網(wǎng)關(guān)的匯聚節(jié)點。測控節(jié)點與網(wǎng)關(guān)之間通過zigbee協(xié)議進行數(shù)據(jù)傳輸。 路由節(jié)點之間根據(jù)網(wǎng)絡的復雜度不同，路由節(jié)點之間也可能進行數(shù)據(jù)的傳輸，路由節(jié)點之間通過zigbee協(xié)議進行數(shù)據(jù)傳輸。 網(wǎng)關(guān)內(nèi)部網(wǎng)關(guān)包含匯聚節(jié)點與m2m模組，數(shù)據(jù)從匯聚節(jié)點通過rs-485協(xié)議傳遞到m2m模組。 攝像頭與3g網(wǎng)絡視頻攝像頭通過h324m協(xié)議，將視頻數(shù)據(jù)經(jīng)過3g網(wǎng)絡傳輸給平安家居平臺。 路由節(jié)點與攝像頭路由節(jié)點與視頻測控系統(tǒng)的攝像頭連接。路由節(jié)點將測控節(jié)點匯聚至網(wǎng)關(guān)的開關(guān)量信息通過傳遞給視頻采集系統(tǒng)。根據(jù)通訊鏈路的不同，可采用zigbee或者rs485進行通信。第四部分 家居通信網(wǎng)關(guān)4.1 系統(tǒng)概述家居通信網(wǎng)關(guān)負責信息傳輸和設備的管理。家居通信網(wǎng)關(guān)具有雙向通信傳輸?shù)墓δ?，負責將前端傳感測控系統(tǒng)采集的傳感信息通過移動網(wǎng)絡傳送到m2m管理平臺以及平安家居信息服務平臺，同時接受來自m2m管理平臺以及平安家居信息服務平臺的控制信息。家居通信網(wǎng)關(guān)可對前端傳感測控和視頻系統(tǒng)中的設備工作狀態(tài)進行監(jiān)控，完成設備管理和升級等功能。4.1.1 網(wǎng)關(guān)系統(tǒng)構(gòu)成家居通信網(wǎng)關(guān)由mcu中心處理單元，m2m模組（gprs/td模塊），家居無線單元，sim單元，存儲單元，狀態(tài)顯示單元，接口單元，電源單元等構(gòu)成。圖4.1-1 網(wǎng)關(guān)系統(tǒng)構(gòu)成mcu中心處理單元是網(wǎng)關(guān)的指揮調(diào)度中樞，各個相關(guān)單元對于總線內(nèi)存電源等的資源使用均有它來進行分配。m2m模組，負責通信傳送，通過無線網(wǎng)絡和移動通信網(wǎng)絡連接，可以使用的形式有g(shù)prs/edge/td等。家居無線模塊單元，負責家居環(huán)境里面的通信，一方面將來自前端傳感網(wǎng)絡的信息進行解析和解碼，然后將信息打包封裝傳送到mcu。同時，完成反向