【文章內(nèi)容簡介】 復(fù)用技術(shù)（Orthogonal Frequency Division Multiplexing，OFDM）技術(shù)，定義了工作在 5GHz 頻段數(shù)據(jù)傳輸率為 54Mpbs 的物理層； 采用補碼鍵控技術(shù)和直接序列擴頻（Direct Sequence Spread Spectrum，DSSS）技術(shù)，定義了工作在 頻段數(shù)據(jù)傳輸率為 11Mpbs 的物理層；而 在 的頻段采用正交頻分復(fù)用調(diào)制技術(shù)，使得物理層的數(shù)據(jù)傳輸速率可達到 54Mbps。 2）MAC 層：IEEE 工作組為所有物理層定義一個公共的 MAC 層，有利于對物理層進行管理。MAC 層除了處理物理層無線信道接入外，還具有如下的功能：采用載波偵聽多點接入/沖突避免（Carrier Sense Multiple Access with Collision Avoidance，CSMA/CA）協(xié)議解決數(shù)據(jù)沖突、網(wǎng)絡(luò)信標同步、支持個人區(qū)域網(wǎng)絡(luò)（Personal Area Net，PAN）鏈路的建立和斷開等。 3）LLC 層：對網(wǎng)絡(luò)層提供抽象的鏈路層驅(qū)動，屏蔽底層不同類型的網(wǎng)絡(luò)硬件，并根據(jù) 48 位的 MAC 地址為無線和有線網(wǎng)絡(luò)之間的橋接提供方便。 網(wǎng)絡(luò)的基本構(gòu)成 WiFi 網(wǎng)絡(luò)由站點（Station）、基本服務(wù)單元（Basic Service Set，BSS）、分配系統(tǒng)（Distribution System，DS）、接入點（Access Point，AP）、擴展服務(wù)單元（Extended Service Set，ESS）、關(guān)口（Portal）等六部分組成，下面詳細說明這些組成部分。 1）Station：網(wǎng)絡(luò)最基本的組成部分，既可以是平板電腦、手機、PDA 等手持無線設(shè)備，也可以是一臺普通的個人電腦。 2）BSS：WiFi 協(xié)議規(guī)定的無線局域網(wǎng)的最小組成單元，由一個基站和若干個站點組成。一個 BSS 內(nèi)的站點可以相互直接通信，但是當與此 BSS 外的站點進行通信時則需通過此 BSS 的基站。 3）DS：用于連接不同的 BSS。DS 通過邏輯服務(wù)給目標站點匹配站點，使得在多個 BSS 之間實現(xiàn)無縫整合。另外，盡管 DS 和 BSS 物理上可能會是同一個媒介，但 DS 使用的媒介在邏輯上和 BSS 是截然不同的。 4）AP：是 BSS 里面的基站，其作用與網(wǎng)橋相似。 5）ESS：由 DS 和 BSS 組合而成。一個 BSS 即可單獨存在，也可通過接入點接入到主干 DS 中與另一個 BSS 相連就構(gòu)成一個 ESS。 6）Portal：是無線局域網(wǎng)與其他網(wǎng)絡(luò)聯(lián)系的橋接點。 WiFi 網(wǎng)絡(luò)工作原理 工作的基本原理 WiFi 網(wǎng)絡(luò)工作至少需要一個接入點和一個客戶端。接入點每隔 100 毫秒會將服務(wù)單元標識（Service Set Identifier，SSID）經(jīng)由信號臺（beacons）封包廣播一次，信號臺封包的傳輸速率是 1 Mbps 且數(shù)據(jù)包長度非常短，因此廣播動作對網(wǎng)絡(luò)的影響可以忽略不計。由于 WiFi 協(xié)議指定的最小傳輸速率是 1 Mbps ，因此可保證所有的 WiFi 客戶端均可收到 SSID 廣播封包，客戶端可根據(jù) SSID 的名稱以及信號的強度選擇與某個 SSID 連接。 的工作方式 WiFi 提供了兩種基本的工作模式：Infrastructure 模式和 Adhoc 模式。Infrastructure 模式由一個無線接入點和多個無線終端站點組成，主要為無線接入點覆蓋范圍內(nèi)的各站點提供服務(wù)。Adhoc 模式也稱為點對點模式（Pear to Pear 模式），由一組無線終端組成，作為獨立的基本服務(wù)單元，此模式不需要其他額外設(shè)施的支持即可使覆蓋范圍內(nèi)的站點通信。 本章小結(jié) 本章主要介紹了系統(tǒng)設(shè)計與實現(xiàn)過程中使用的 WiFi 通信技術(shù)，介紹了 WiFi 網(wǎng)絡(luò)的基本結(jié)構(gòu)、工作原理。第3章 基于智能手機的家居控制系統(tǒng)的總體分析與設(shè)計 系統(tǒng)總體需求分析 本文所設(shè)計的系統(tǒng)是以 WiFi 通信技術(shù)為基礎(chǔ)，以智能手機作為控制終端，用戶只要使用手機終端簡單地執(zhí)行幾個操作就可以方便地控制家庭中的家電設(shè)備，下面從功能與非功能兩個方面來分析系統(tǒng)的需求。 功能性需求 ：由于現(xiàn)在家庭中的家電設(shè)備比較多，采用集中控制的方式是一個理想的選擇。這里采用家居服務(wù)器作為家電控制中心，用戶使用控制終端通過 WiFi 網(wǎng)絡(luò)與家居服務(wù)器進行信息交換，進而集中控制各種家電和設(shè)備，同時家居服務(wù)器還可接入 Internet，使得用戶可以在家庭以外的地方通過 Internet 遠程控制電燈、空調(diào)、熱水器等家電設(shè)備。為了使用戶方便、快捷地以一種自然的方式進行家居控制。 設(shè)備配置功能：目前一個 WiFi 設(shè)備接入 WiFi 網(wǎng)絡(luò)時，首先搜索附近的 WiFi 網(wǎng)絡(luò)信號，從搜索到的 WiFi 網(wǎng)絡(luò)列表中選中需要連接的無線網(wǎng)絡(luò)，然后手動輸入相應(yīng)密碼后建立網(wǎng)絡(luò)連接，過程比較繁瑣。在家庭網(wǎng)絡(luò)中，家電設(shè)備會經(jīng)常更換、變動位置，使得這種配置方式難以用于家電設(shè)備。為此本文提出了一種使用移動終端通過 WiFi 配置入網(wǎng)設(shè)備的簡單方法，通過該方法手機控制終端可以一種簡單的方式將 WiFi 家電設(shè)備注冊到家庭網(wǎng)絡(luò)中。結(jié)合上述功能給出的圖例，： 家電控制 Wifi設(shè)置配置 用戶 非功能性需求本系統(tǒng)屬于家庭控制領(lǐng)域，且與人們的日常生活密切相關(guān)，因此除了滿足上述功能外，還需滿足下列非功能性需求。1. 操作方便：由于本系統(tǒng)將用于家庭中，因而需使得家庭中不同年齡段的人均能夠方便地進行操作，否則會大大影響系統(tǒng)的適用范圍。2. 兼容性好：系統(tǒng)以手機作為控制終端，因此軟件必須能夠兼容不同品牌、不同型號的智能手機。 ：目前手機的功耗問題主要集中在對電量、CPU 以及內(nèi)存消耗等方面。本系統(tǒng)只需安裝普通軟件，不會占用太多內(nèi)存。 系統(tǒng)的設(shè)計原則設(shè)計智能家居控制系統(tǒng)需遵循的原則： 1. 可靠性：系統(tǒng)應(yīng)用于家庭控制領(lǐng)域，可靠性是首先需要考慮的原則，因為智能家居控制與人們的生活息息相關(guān)，需要高可靠性，如果經(jīng)常出現(xiàn)問題會對人們的生活帶來很大的不便，會大大降低智能家居的實用性，影響系統(tǒng)設(shè)計的初衷，故整個系統(tǒng)必須具有高可靠的工作能力。2. 安全性：本文設(shè)計的系統(tǒng)與用戶的家庭生活和家電設(shè)備相關(guān)，系統(tǒng)必須保證數(shù)據(jù)傳輸?shù)陌踩?，為了保證數(shù)據(jù)傳輸?shù)陌踩裕謾C控制端和家居服務(wù)器進行通信時采用 WSSecurity 規(guī)范，WSSecurity 能夠滿足傳輸消息的完整性和機密性要求。 3. 實用性：即設(shè)計的系統(tǒng)必須要貼近人們的生活，不能漫無邊際、天馬行空脫離實際需求，同時還需考慮系統(tǒng)在應(yīng)用過程中的便捷性、易操作性以及普及性。本文設(shè)計的系統(tǒng)使得用戶可通過手機簡單方便地操控家電設(shè)備，操作方式自然簡單，易于推廣。 4. 經(jīng)濟性：作為普通家庭使用的家居控制系統(tǒng)，經(jīng)濟性是必須要考慮的因素，不能因為追求技術(shù)領(lǐng)先性和高端形象，使系統(tǒng)需要付出幾倍于其他系統(tǒng)的代價。本系統(tǒng)在設(shè)計與實現(xiàn)中僅使用常見的 Android 手機和普通的 PC 機以及普遍存在的WiFi 設(shè)備，與其他同類系統(tǒng)相比成本比較低。5. 可擴展性：隨著網(wǎng)絡(luò)技術(shù)和智能設(shè)備的不斷發(fā)展，家居控制的需求會不斷發(fā)生變化，這就要求系統(tǒng)必須良好的可擴展性。為了方便添加新功能或修復(fù)現(xiàn)有功能，對本文的系統(tǒng)進行層次化設(shè)計，對功能進行模塊劃分，使得系統(tǒng)具有良好的擴展性。 系統(tǒng)總體設(shè)計智能家居手機控制家電系統(tǒng)，整個系統(tǒng)使用普通的 PC 機作為智能家居控制系統(tǒng)的家居服務(wù)器和 Web 服