智慧社區(qū)集成與運(yùn)維（初級）課件 1.3 繪制智慧家庭網(wǎng)絡(luò)拓?fù)鋱D

1+X智慧社區(qū)集成與運(yùn)維1.3繪制智慧家庭網(wǎng)絡(luò)拓?fù)鋱D目錄/CONTENTSPart01任務(wù)描述Part02任務(wù)目標(biāo)Part03任務(wù)實(shí)施Part04補(bǔ)充知識Part05思考練習(xí)PartOne任務(wù)描述01插座具有手動通斷電功能，按下按鍵可以切換通斷電，具有童鎖功能，開啟后，手動通斷功能將失效，具有斷電恢復(fù)功能，斷電再上電后，將恢復(fù)斷電前的狀態(tài)。任務(wù)描述

智慧社區(qū)、智慧家庭系統(tǒng)中均應(yīng)用到多種類型的無線通信技術(shù)。本任務(wù)中將依據(jù)無線通信技術(shù)繪制智慧家庭網(wǎng)絡(luò)拓?fù)鋱D。PartTwo任務(wù)目標(biāo)02插座具有手動通斷電功能，按下按鍵可以切換通斷電，具有童鎖功能，開啟后，手動通斷功能將失效，具有斷電恢復(fù)功能，斷電再上電后，將恢復(fù)斷電前的狀態(tài)。任務(wù)目標(biāo)

了解在進(jìn)行智慧家庭系統(tǒng)組建時用到的無線傳輸技術(shù)及其相關(guān)特點(diǎn)。掌握利用軟件繪制智慧家庭網(wǎng)絡(luò)拓?fù)鋱D等能力。PartThree任務(wù)實(shí)施03插座具有手動通斷電功能，按下按鍵可以切換通斷電，具有童鎖功能，開啟后，手動通斷功能將失效，具有斷電恢復(fù)功能，斷電再上電后，將恢復(fù)斷電前的狀態(tài)。任務(wù)實(shí)施1）打開Visio2016，選擇“基本框圖”模板進(jìn)行創(chuàng)建，如圖所示。

插座具有手動通斷電功能，按下按鍵可以切換通斷電，具有童鎖功能，開啟后，手動通斷功能將失效，具有斷電恢復(fù)功能，斷電再上電后，將恢復(fù)斷電前的狀態(tài)。任務(wù)實(shí)施2）在界面左側(cè)設(shè)備區(qū)域?qū)⑿枰木W(wǎng)絡(luò)設(shè)備拖拽到工作區(qū)，如圖所示。

插座具有手動通斷電功能，按下按鍵可以切換通斷電，具有童鎖功能，開啟后，手動通斷功能將失效，具有斷電恢復(fù)功能，斷電再上電后，將恢復(fù)斷電前的狀態(tài)。任務(wù)實(shí)施3）完成設(shè)備的選型和拖拽后，就可以使用連接線將設(shè)備進(jìn)行連接了，可以選擇連接線連接設(shè)備，也可以選擇通信鏈路連接設(shè)備。PartFour知識補(bǔ)充04ZigBee的基礎(chǔ)知識：ZigBee主要應(yīng)用在短距離并且數(shù)據(jù)傳輸速率不高的各種電子設(shè)備之間。ZigBee聯(lián)盟成立于2001年8月。2002年下半年，Invensys、Mitsubishi、Motorola以及Philips半導(dǎo)體公司四大巨頭共同宣布加盟ZigBee聯(lián)盟，以研發(fā)名為ZigBee的下一代無線通信標(biāo)準(zhǔn)。所有這些公司都參加了負(fù)責(zé)開發(fā)ZigBee物理和媒體控制層技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)的IEEE802.15.4工作組。2016年5月ZigBee聯(lián)盟首先正式在中國上海推出ZigBee3.0，ZigBee3.0統(tǒng)一了采用不同應(yīng)用層協(xié)議的ZigBee設(shè)備的發(fā)現(xiàn)、加入和組網(wǎng)方式，使得ZigBee設(shè)備的組網(wǎng)更便捷、更統(tǒng)一，并推出了ZigBee3.0認(rèn)證來規(guī)范各個廠商使用標(biāo)準(zhǔn)的ZigBee3.0協(xié)議，以保證基于ZigBee3.0設(shè)備的互通性。ZigBee聯(lián)盟負(fù)責(zé)制定網(wǎng)絡(luò)層以上協(xié)議。目前，標(biāo)準(zhǔn)制訂工作已完成。ZigBee協(xié)議比藍(lán)牙、高速率個人區(qū)域網(wǎng)或802.11x無線局域網(wǎng)更簡單實(shí)用。ZigBee可以說是藍(lán)牙的同族兄弟，它使用2.4GHz波段，采用跳頻技術(shù)。與傳統(tǒng)藍(lán)牙相比，ZigBee更簡單、速率更慢、功率及費(fèi)用也更低。它的基本速率是250kbit/s，當(dāng)降低到28kbit/s時，傳輸范圍可擴(kuò)大到134m，并獲得更高的可靠性。另外，它可與254個節(jié)點(diǎn)聯(lián)網(wǎng)，可以比藍(lán)牙更好地支持游戲、消費(fèi)電子、儀器和家庭自動化應(yīng)用。04知識補(bǔ)充Wi-Fi的基礎(chǔ)知識Wi-Fi（WirelessFidelity）是一種無線通信協(xié)議（IEEE802.11b），Wi-Fi的傳輸速率最高可達(dá)11Mbit/s，雖然在數(shù)據(jù)安全性方面比藍(lán)牙技術(shù)要差一些，但在無線電波的覆蓋范圍方面卻略勝一籌，可達(dá)100m左右。Wi-Fi是以太網(wǎng)的一種無線擴(kuò)展，理論上只要用戶位于一個接入點(diǎn)四周的一定區(qū)域內(nèi)，就能以最高約11Mbit/s的速率接入互聯(lián)網(wǎng)。實(shí)際上，如果有多個用戶同時通過一個點(diǎn)接入，帶寬將被多個用戶分享，Wi-Fi的連接速度會降低到只有幾百kbit/s，另外，Wi-Fi的信號一般不受墻壁阻隔的影響，但在建筑物內(nèi)的有效傳輸距離要小于戶外。04知識補(bǔ)充IETF6LoWPAN工作組的任務(wù)是定義在如何利用IEEE802.15.4鏈路支持基于IP的通信的同時，遵守開放標(biāo)準(zhǔn)以及保證與其他IP設(shè)備的互操作性。6LoWPAN技術(shù)得到學(xué)術(shù)界和產(chǎn)業(yè)界的廣泛關(guān)注，如美國加州大學(xué)伯克利分校(Berkely)、瑞典計算機(jī)科學(xué)院(SwedishInstituteofComputerScience)，以及思科Cisco、霍尼韋爾Honeywell等知名企業(yè)，并推出相應(yīng)的產(chǎn)品。6LoWPAN協(xié)議已經(jīng)在許多開源軟件上實(shí)現(xiàn)。最著名的是Contiki、Tinyos，分別實(shí)現(xiàn)了6LoWPAN的完整協(xié)議棧，并得到廣泛測試和應(yīng)用。6LoWPAN和ZigBee在網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)上很相似，支持星型、樹型和網(wǎng)狀型。網(wǎng)絡(luò)層采用IPV6協(xié)議，傳輸層采用TCP或者UDP，應(yīng)用層Socket接口。04知識補(bǔ)充藍(lán)牙

藍(lán)牙采用的是一種擴(kuò)展窄帶信號頻譜的數(shù)字編碼技術(shù)，通過編碼運(yùn)算增加了發(fā)送比特的數(shù)量，擴(kuò)大了使用的帶寬。藍(lán)牙使用跳頻方式來擴(kuò)展頻譜。跳頻擴(kuò)頻使得帶寬上信號的功率譜密度降低，從而大大提高了系統(tǒng)抗電磁干擾、抗串話干擾的能力，使得藍(lán)牙的無線數(shù)據(jù)傳輸更加可靠。在頻帶和信道分配方面，藍(lán)牙系統(tǒng)一般工作在2.4GHz的ISM頻段。起始頻率為2.402GHz，終止頻率為2.480GHz，還在低端設(shè)置了2MHz的保護(hù)頻段，高端設(shè)置了3.5MHz的保護(hù)頻段。共享一個公共信道的所有藍(lán)牙單元形成一個微網(wǎng)，每個微網(wǎng)最多可以有8個藍(lán)牙單元。在微網(wǎng)中，同一信道的各單元的時鐘和跳頻均保持同步。藍(lán)牙具有以下的射頻收發(fā)特性。藍(lán)牙采用時分雙工傳輸方案，使用一個天線利用不同的時間間隔發(fā)送和接收信號，且在發(fā)送和接收信息中通過不斷改變傳輸方向來共用一個信道，實(shí)現(xiàn)全雙工傳輸；藍(lán)牙發(fā)射功率可分為3個級別：100mW、2.5mW和1mW。一般采用的發(fā)送功率為1mW，無線通信距離為10m，數(shù)據(jù)傳輸速率達(dá)1Mbit/s。若采用藍(lán)牙2.0標(biāo)準(zhǔn)，發(fā)送功率為100mW，可使藍(lán)牙的通信距離達(dá)100m，數(shù)據(jù)傳輸速率也達(dá)到10Mbit/s。04知識補(bǔ)充LoRaLoRa是semtech公司創(chuàng)建的低功耗局域網(wǎng)無線標(biāo)準(zhǔn)，低功耗一般很難覆蓋遠(yuǎn)距離，遠(yuǎn)距離一般功耗高。LoRa的名字就是遠(yuǎn)距離無線電（LongRangeRadio），它最大特點(diǎn)就是在同樣的功耗條件下比其他無線方式傳播的距離更遠(yuǎn)，實(shí)現(xiàn)了低功耗和遠(yuǎn)距離的統(tǒng)一，它在同樣的功耗下比傳統(tǒng)的無線射頻通信距離擴(kuò)大3-5倍。04知識補(bǔ)充LORA節(jié)點(diǎn)特點(diǎn)主要是：傳輸距離：城鎮(zhèn)可達(dá)2-5Km，郊區(qū)可達(dá)15Km。工作頻率：ISM頻段包括433MHz、868MHz和915MHz等。標(biāo)準(zhǔn)：IEEE802.15.4g。調(diào)制方式：基于擴(kuò)頻技術(shù)，線性調(diào)制擴(kuò)頻（CSS）的一個變種，具有前向糾錯（FEC）能力，semtech公司私有專利技術(shù)。容量：一個LoRa網(wǎng)關(guān)可以連接成百上千個LoRa節(jié)點(diǎn)。電池壽命：長達(dá)10年。安全：AES128加密。傳輸速率：幾百到幾十Kbps，速率越低傳輸距離越長。LoRa主要在全球免費(fèi)頻段運(yùn)行（即非授權(quán)頻段），包括433.868.915MHz等。LoRa網(wǎng)絡(luò)構(gòu)架由終端節(jié)點(diǎn)、網(wǎng)關(guān)、網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器和應(yīng)用服務(wù)器四部分組成，應(yīng)用數(shù)據(jù)可雙向傳輸。04知識補(bǔ)充知識鏈接無線射頻識別

無線射頻識別即射頻識別技術(shù)（RadioFrequencyIdentification，RFID），是自動識別技術(shù)的一種，通過無線射頻方式進(jìn)行非接觸雙向數(shù)據(jù)通信，利用無線射頻方式對記錄媒體（電子標(biāo)簽或射頻卡）進(jìn)行讀寫，從而達(dá)到識別目標(biāo)和數(shù)據(jù)交換的目的，其被認(rèn)為是21世紀(jì)最具發(fā)展?jié)摿Φ男畔⒓夹g(shù)之一。

無線射頻識別技術(shù)通過無線電波不接觸快速信息交換和存儲技術(shù)，通過無線通信結(jié)合數(shù)據(jù)訪問技術(shù)，然后連接數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)，加以實(shí)現(xiàn)非接觸式的雙向通信，從