物聯(lián)網(wǎng)與數(shù)字家庭網(wǎng)絡(luò)技術(shù)

內(nèi)容概要

本書從物聯(lián)網(wǎng)的數(shù)字家庭應(yīng)用和組網(wǎng)應(yīng)用出發(fā)，定義了數(shù)字家庭的概念，描述了數(shù)字家庭的國內(nèi)外發(fā)展過程、體系結(jié)構(gòu)、發(fā)展現(xiàn)狀、技術(shù)體制和實(shí)現(xiàn)方案，全面闡述了面向無須新布線家庭網(wǎng)絡(luò)的家庭低壓電力線載波通信技術(shù)（PLC）的原理、標(biāo)準(zhǔn)化情況、信道與傳輸特性、協(xié)議及產(chǎn)業(yè)化情況，以及家庭電力線設(shè)備的設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)，并介紹了實(shí)際的設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)和典型應(yīng)用示范案例。本書源自課題組對數(shù)字家庭網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的研究，對關(guān)鍵設(shè)備的研制，以及典型應(yīng)用示范的實(shí)際經(jīng)驗(yàn)。本書可為從事數(shù)字家庭領(lǐng)域的領(lǐng)導(dǎo)、工程設(shè)計(jì)和智慧社區(qū)及城市集成人員提供參考。

作者簡介

吳巍，重慶市忠縣人。中國電子科技集團(tuán)公司第五十四研究所研究員、博士生導(dǎo)師。 1985年畢業(yè)于電子工業(yè)部第五十四研究所，獲通信與電子系統(tǒng)專業(yè)工學(xué)碩士學(xué)位，留所工作，歷任課題組長、研究室副主任、研究室主任、專業(yè)部主任、所副總工程師、科技委主任、所首席專家。長期從事通信與信息系統(tǒng)技術(shù)研發(fā)工作。主持完成了多項(xiàng)國家重點(diǎn)項(xiàng)目。曾獲國家科技進(jìn)步二等獎1次、省部級科技進(jìn)步一等獎4次、省部級科技進(jìn)步二等獎2次，授權(quán)發(fā)明專利6項(xiàng)。

書籍目錄

第1章 數(shù)字家庭與物聯(lián)網(wǎng)
1.1 物聯(lián)網(wǎng)的體系結(jié)構(gòu)
1.2 支持物聯(lián)網(wǎng)的基礎(chǔ)技術(shù)
1.2.1 射頻標(biāo)志識別（RFID）技術(shù)
1.2.2 傳感器（Sensor）網(wǎng)絡(luò)技術(shù)
1.2.3 互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)
1.3 數(shù)字家庭與物聯(lián)網(wǎng)的關(guān)系
1.4 面向數(shù)字家庭的物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用實(shí)例
1.4.1 智能建筑
1.4.2 智能家居
小結(jié)
第2章 數(shù)字家庭和家庭網(wǎng)絡(luò)
2.1 對數(shù)字家庭的認(rèn)識歷程
2.1.1 認(rèn)識數(shù)字家庭
2.1.2 數(shù)字家庭的發(fā)展現(xiàn)狀
2.2 數(shù)字家庭的概念與內(nèi)涵
2.2.1 概念
2.2.2 內(nèi)涵
2.3 數(shù)字家庭的體系結(jié)構(gòu)
2.3.1 基礎(chǔ)網(wǎng)絡(luò)
2.3.2 應(yīng)用平臺
2.3.3 多種服務(wù)系統(tǒng)
2.3.4 多種工作環(huán)境
2.4 家庭網(wǎng)絡(luò)和多業(yè)務(wù)平臺
2.4.1 家用計(jì)算機(jī)應(yīng)用平臺
2.4.2 家用電視機(jī)應(yīng)用平臺
2.4.3 家用電話機(jī)應(yīng)用平臺
2.4.4 家用移動智能手機(jī)應(yīng)用平臺
2.4.5 家用電器應(yīng)用平臺
2.5 各種業(yè)務(wù)平臺之間的關(guān)系
2.6 家庭網(wǎng)絡(luò)的研制實(shí)現(xiàn)
2.6.1 經(jīng)濟(jì)型家庭網(wǎng)絡(luò)
2.6.2 基本型家庭網(wǎng)絡(luò)
2.6.3 擴(kuò)展型家庭網(wǎng)絡(luò)
2.6.4 標(biāo)準(zhǔn)型家庭網(wǎng)絡(luò)
小結(jié)
第3章 家庭網(wǎng)絡(luò)技術(shù)
3.1 數(shù)字家庭組網(wǎng)技術(shù)
3.1.1 家庭有線組網(wǎng)技術(shù)
3.1.2 有線智能家居控制通信技術(shù)
3.1.3 家庭無線組網(wǎng)技術(shù)
3.2 家庭網(wǎng)絡(luò)組網(wǎng)技術(shù)的進(jìn)展
3.2.1 國內(nèi)組網(wǎng)技術(shù)的進(jìn)展
3.2.2 國際組網(wǎng)技術(shù)的進(jìn)展
小結(jié)
第4章 家庭網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的標(biāo)準(zhǔn)化狀況
4.1 公共網(wǎng)絡(luò)提供的信息類業(yè)務(wù)的標(biāo)準(zhǔn)化組織
4.1.1 ITU-T的標(biāo)準(zhǔn)
4.1.2 ETSI的標(biāo)準(zhǔn)
4.1.3 國家和行業(yè)數(shù)字家庭的標(biāo)準(zhǔn)
4.1.4 IETF標(biāo)準(zhǔn)
4.1.5 OSGI的標(biāo)準(zhǔn)
4.2 家庭內(nèi)部信息共享業(yè)務(wù)的標(biāo)準(zhǔn)化組織
4.2.1 數(shù)字生活網(wǎng)絡(luò)聯(lián)盟DLNA
4.2.2 信息設(shè)備資源共享協(xié)同服務(wù)（IGRS閃聯(lián)）
4.2.3 UPnP
4.3 控制類業(yè)務(wù)的標(biāo)準(zhǔn)化組織
4.3.1 ECHONET
4.3.2 消費(fèi)電子總線（CEBus）
4.3.3 歐洲安裝總線（EIB）
4.3.4 控制類總線的標(biāo)準(zhǔn)
4.4 建筑與社區(qū)信息化領(lǐng)域的標(biāo)準(zhǔn)化組織
4.5 家電行業(yè)的標(biāo)準(zhǔn)化組織
4.6 以家庭網(wǎng)絡(luò)傳輸技術(shù)為研究對象的標(biāo)準(zhǔn)化組織
4.7 數(shù)字家庭系列標(biāo)準(zhǔn)的特點(diǎn)分析
小結(jié)
第5章 家庭網(wǎng)絡(luò)總體技術(shù)
5.1 家庭網(wǎng)絡(luò)技術(shù)體制問題
5.1.1 家庭網(wǎng)絡(luò)需要完成的功能需求
5.1.2 家庭網(wǎng)絡(luò)工作環(huán)境
5.1.3 家庭網(wǎng)絡(luò)需要考慮的關(guān)鍵要素
5.1.4 家庭網(wǎng)絡(luò)需要支持的接入設(shè)備
5.1.5 家庭網(wǎng)絡(luò)需要支持的業(yè)務(wù)種類
5.2 家庭網(wǎng)絡(luò)技術(shù)體制比較
5.3 家庭網(wǎng)絡(luò)技術(shù)方案分析
5.3.1 幾種有線組網(wǎng)的方案對比
5.3.2 家庭組網(wǎng)技術(shù)方案
5.4 家庭局域網(wǎng)技術(shù)體制選擇
5.4.1 CSMA/CD網(wǎng)絡(luò)協(xié)議
5.4.2 令牌總線網(wǎng)絡(luò)協(xié)議
5.5 家庭網(wǎng)絡(luò)優(yōu)選技術(shù)體制評估
5.6 家庭網(wǎng)絡(luò)需要突破的關(guān)鍵技術(shù)
5.6.1 家庭電力線帶通濾波器設(shè)計(jì)
5.6.2 基于電力線的傳輸系統(tǒng)設(shè)計(jì)
5.6.3 基于電力線的多電話業(yè)務(wù)系統(tǒng)設(shè)計(jì)
5.6.4 可搬移數(shù)字電視系統(tǒng)設(shè)計(jì)
5.6.5 系列電貓?jiān)O(shè)計(jì)
5.6.6 網(wǎng)絡(luò)安全問題
5.6.7 基本型家庭網(wǎng)關(guān)功能設(shè)計(jì)
5.6.8 標(biāo)準(zhǔn)型家庭網(wǎng)關(guān)功能設(shè)計(jì)
5.6.9 網(wǎng)絡(luò)管理
小結(jié)
第6章 家庭低壓電力線載波通信技術(shù)
6.1 PLC技術(shù)的發(fā)展歷史
6.2 PLC技術(shù)分類
6.3 電力公司對PLC技術(shù)的功能定位
6.4 寬帶PLC技術(shù)的主要用途
6.5 基于PLC的網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)
6.6 寬帶PLC可能支持的業(yè)務(wù)種類
6.7 PLC在家庭環(huán)境中的應(yīng)用
6.7.1 家庭環(huán)境
6.7.2 PLC在家庭網(wǎng)絡(luò)中支持的業(yè)務(wù)種類
6.7.3 PLC網(wǎng)絡(luò)支持家庭應(yīng)用業(yè)務(wù)類型的端到端QoS參數(shù)
6.8 國外PLC的研究現(xiàn)狀
6.9 國內(nèi)PLC的研究現(xiàn)狀
6.10 PLC標(biāo)準(zhǔn)化的情況
6.10.1 概述
6.10.2 電力線通信國際組織或標(biāo)準(zhǔn)
小結(jié)
第7章 家庭低壓電力線信道特性分析
7.1 低壓電力線上的阻抗和衰減特性
7.2 低壓電力線的噪聲模型
7.2.1 噪聲分類
7.2.2 噪聲分析
7.3 低壓電力線的傳遞函數(shù)模型
7.4 低壓電力線的通信信道模型
7.4.1 多徑傳播造成的衰減
7.4.2 線路損耗衰減
7.4.3 延時衰減
7.4.4 家庭低壓電力線的信道模型
7.5 低壓電力線的通信信道容量
小結(jié)
第8章 家庭低壓電力線傳輸特性測試
8.1 室內(nèi)低壓電力線的家庭網(wǎng)絡(luò)環(huán)境構(gòu)建
8.2 家居電力線環(huán)境的實(shí)際線路參考數(shù)據(jù)
8.3 實(shí)驗(yàn)室搭建的低壓電力線傳輸特性測試環(huán)境
8.3.1 測試方案
8.3.2 家庭低壓電力線在不加電情況下的傳輸特性
8.3.3 家庭低壓電力線在加電情況下的傳輸特性
8.3.4 數(shù)字電表測試
小結(jié)
第9章 家庭網(wǎng)絡(luò)低壓電力線傳輸總線設(shè)計(jì)
9.1 傳輸速率要求
9.2 總線傳輸系統(tǒng)參數(shù)
9.3 基于PLC的傳輸系統(tǒng)構(gòu)成
9.4 主流PLC芯片概述
9.5 電貓核心芯片自主設(shè)計(jì)
9.6 邏輯令牌協(xié)議設(shè)計(jì)
9.6.1 協(xié)議支持的業(yè)務(wù)類型
9.6.2 協(xié)議幀格式
9.6.3 協(xié)議流程
9.7 實(shí)驗(yàn)室中幾種PLC設(shè)備的測試情況
9.7.1 測試環(huán)境
9.7.2 測試結(jié)果
9.7.3 測試結(jié)論
小結(jié)
第10章 家庭網(wǎng)絡(luò)管理技術(shù)
10.1 系統(tǒng)管理模型
10.1.1 公共網(wǎng)絡(luò)管理域的總體功能
10.1.2 家庭網(wǎng)絡(luò)內(nèi)部管理域的總體功能
10.1.3 系統(tǒng)管理體系
10.2 系統(tǒng)組成
10.3 軟件體系結(jié)構(gòu)
10.3.1 數(shù)據(jù)接口與適配層
10.3.2 管理應(yīng)用服務(wù)層
10.3.3 應(yīng)用表示層
10.4 網(wǎng)絡(luò)管理實(shí)現(xiàn)策略
10.5 基于TR-069協(xié)議的家庭網(wǎng)絡(luò)管理
10.5.1 功能組件
10.5.2 協(xié)議棧
10.5.3 通信過程
10.5.4 系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)
小結(jié)
第11章 家庭網(wǎng)絡(luò)安全技術(shù)
11.1 網(wǎng)絡(luò)安全防衛(wèi)
11.2 網(wǎng)絡(luò)安全自律
11.3 家庭網(wǎng)絡(luò)的安全
11.4 家庭網(wǎng)絡(luò)的安全需求
11.5 家庭網(wǎng)關(guān)支持的網(wǎng)絡(luò)安全
11.5.1 多SSID和VLAN技術(shù)
11.5.2 IEEE 802.1x認(rèn)證
11.5.3 WEP和WPA
11.5.4 IDS技術(shù)
11.5.5 其他家庭網(wǎng)絡(luò)安全防護(hù)技術(shù)
11.6 OSGI家庭網(wǎng)絡(luò)安全服務(wù)架構(gòu)
11.6.1 家庭設(shè)備安全控制服務(wù)
11.6.2 基于傳輸狀態(tài)的防火墻
11.6.3 用戶管理服務(wù)
11.7 UPnP標(biāo)準(zhǔn)框架下的家庭網(wǎng)絡(luò)安全服務(wù)架構(gòu)
11.7.1 UPnP Device Security框架
11.7.2 安全機(jī)制建立框架
小結(jié)
第12章 數(shù)字家庭網(wǎng)絡(luò)和多業(yè)務(wù)平臺系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和應(yīng)用示范
12.1 經(jīng)濟(jì)型家庭網(wǎng)絡(luò)和多業(yè)務(wù)平臺的設(shè)計(jì)
12.1.1 設(shè)計(jì)目標(biāo)
12.1.2 總體結(jié)構(gòu)
12.1.3 技術(shù)體制和技術(shù)實(shí)現(xiàn)
12.2 基本型家庭網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)
12.2.1 設(shè)計(jì)目標(biāo)
12.2.2 總體結(jié)構(gòu)
12.2.3 技術(shù)體制和技術(shù)實(shí)現(xiàn)
12.3 標(biāo)準(zhǔn)型家庭網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)
12.3.1 設(shè)計(jì)目標(biāo)
12.3.2 總體結(jié)構(gòu)
12.3.3 接收同一個電視節(jié)目的多CATV電視機(jī)方案
12.3.4 接收不同電視節(jié)目的多CATV電視機(jī)方案
12.4 擴(kuò)展型家庭網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)
12.4.1 設(shè)計(jì)目標(biāo)
12.4.2 總體結(jié)構(gòu)
12.4.3 兩級有線家庭局域網(wǎng)解決方案
12.4.4 兩級有線/無線家庭局域網(wǎng)解決方案
12.4.5 技術(shù)體制
12.5 經(jīng)濟(jì)型和基本型家庭網(wǎng)絡(luò)的試點(diǎn)方案和試點(diǎn)內(nèi)容
12.5.1 試點(diǎn)目標(biāo)
12.5.2 試點(diǎn)方案一
12.5.3 試點(diǎn)方案二
小結(jié)
第13章 家庭網(wǎng)絡(luò)與智能電網(wǎng)
13.1 智能電網(wǎng)與數(shù)字家庭的關(guān)系
13.2 家庭網(wǎng)絡(luò)在智能能源系統(tǒng)中的應(yīng)用實(shí)例
13.3 國家電網(wǎng)公司的智能電網(wǎng)研制規(guī)劃
小結(jié)
第14章 家庭網(wǎng)絡(luò)與建筑電子
14.1 建筑電子的產(chǎn)業(yè)規(guī)模
14.2 建筑電子的發(fā)展趨勢
14.3 數(shù)字家庭在建筑電子中的應(yīng)用實(shí)例
小結(jié)
第15章 家庭網(wǎng)絡(luò)與三網(wǎng)融合
15.1 三網(wǎng)融合和家庭網(wǎng)絡(luò)
15.1.1 三網(wǎng)融合的建設(shè)原則和目標(biāo)
15.1.2 三網(wǎng)融合的試點(diǎn)提出
15.1.3 國家高科技計(jì)劃三網(wǎng)融合演進(jìn)技術(shù)與系統(tǒng)研究項(xiàng)目
15.1.4 三網(wǎng)融合和家庭網(wǎng)絡(luò)的關(guān)系
15.2 家庭網(wǎng)絡(luò)中的三網(wǎng)融合方案
小結(jié)
附錄A 縮略語
附錄B 網(wǎng)絡(luò)管理技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)
附錄C 家庭網(wǎng)絡(luò)速率分級設(shè)計(jì)
參考文獻(xiàn)

章節(jié)摘錄

版權(quán)頁：   插圖：   4.基于電力線的HomePlug技術(shù) HomePlug的全稱是Home Plug Power LineAlliance，即電力線網(wǎng)絡(luò)聯(lián)盟。該聯(lián)盟的宗旨是，聯(lián)合包括應(yīng)用電子、消費(fèi)電子、軟件、硬件、零售等行業(yè)的著名公司，致力于為各種信息家電產(chǎn)品建立開放的電力線互聯(lián)網(wǎng)接入規(guī)范。其未來目標(biāo)是，只需在事先安裝好的萬能插座上插上電源插頭即可構(gòu)筑局域網(wǎng)。新技術(shù)運(yùn)用普通的電力線可以傳輸因特網(wǎng)的信息，所有電話、傳真機(jī)、計(jì)算機(jī)及電視、攝像機(jī)等家用電器，將來都可以直接用墻壁的電線插座互連在一起。 HomePlug電力線網(wǎng)絡(luò)聯(lián)盟選擇Intellon公司的技術(shù)作為基礎(chǔ)，于2001年6月發(fā)布了HomePlug 1.0規(guī)范，目前符合HomePlug 1.0規(guī)范的產(chǎn)品已經(jīng)在北美、歐洲和亞洲銷售近300萬套。2004年1月開始制定HomePlug BPL，目前已經(jīng)完成了市場需求文件，選定HomePlugAV作為基本技術(shù)，正在進(jìn)行中、低壓之間異同的研究。HomePlug C&C在2005年第1季度向家居自動化行業(yè)的領(lǐng)導(dǎo)者發(fā)出征求提案函，目前該規(guī)范正在制定之中。 HomePlug的成員包括Intellon、CNXT、Arkados、Spidcom及Intel、Sonv、Motorola、T1等芯片制造商和設(shè)備制造商，Intellon是其中的技術(shù)主導(dǎo)者。該標(biāo)準(zhǔn)聯(lián)盟的目標(biāo)是推進(jìn)電力線網(wǎng)絡(luò)使其具有高性價比應(yīng)用，良好的互通性和產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)化，已制定了多個寬帶電力線通信（BPL）規(guī)范，如Homeplug 1.0和Homeplug AV等，并開展一些設(shè)備認(rèn)證方面的業(yè)務(wù)，是目前電力線家庭網(wǎng)絡(luò)方面最成功的聯(lián)盟之一。 電力線聯(lián)盟（Universal Powerline Association，UPA）于2004年12月成立，成員包括DS2、Ambient Corporation、Sumitomo、Ilevo Schneider等，其主導(dǎo)成員是DS2公司。該組織涵蓋了家庭內(nèi)部的電力線網(wǎng)絡(luò)和電力線接入網(wǎng)兩大領(lǐng)域，與之相關(guān)的另一個組織是OPERA（Open PLC European Alliance），其研究經(jīng)費(fèi)來源于歐盟，也是由DS2公司主導(dǎo)。 消費(fèi)類電子電力線通信聯(lián)盟（Consumer Electronics Powerline CommunicationAlliance，CEPCA）由Panasonic公司發(fā)起，主要著眼于各種家庭網(wǎng)絡(luò)技術(shù)之間的共存，以避免和其他標(biāo)準(zhǔn)組織的競爭。 目前基于HomePlug AV的第2代芯片已經(jīng)推出。該系統(tǒng)采用美國Intellon公司專用PLC通信芯片INT6000作為主接入芯片，其頻帶范圍為2～30 MHz；使用CSMA／CA（帶優(yōu)先級模式的載波偵聽／沖突避免）協(xié)議；采用OFDM（正交頻分復(fù)用）技術(shù)，1024 0AM調(diào)制原理；支持最大200Mbps的傳輸速率，128位的AES加密技術(shù)，用戶可以讓家用計(jì)算機(jī)、普通家電、外圍設(shè)備及其他信息終端產(chǎn)品通過電力線網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行連接。 3.1.2有線智能家居控制通信技術(shù) 家庭有線智能控制技術(shù)包括基于電力線的X-10技術(shù)、CEBus、LonTalk、BACnet、EIB和HBS技術(shù)。 1.基于電力線的X-10技術(shù) 1976年英國的皮克電子公司提出了X-10計(jì)劃，“在不必另行架設(shè)新線路的情況下，如何利用既有線路來控制家中的燈飾及電子電器產(chǎn)品”。X-10計(jì)劃是全球第一個利用電力線來控制燈飾及電子電器產(chǎn)品，并將其商業(yè)化的成功模式。因而產(chǎn)生的X-10協(xié)議允許室內(nèi)所有兼容X-10協(xié)議的設(shè)備通過現(xiàn)有電力線進(jìn)行通信，而無須增加任何布線。因其具有布線簡單、功能靈活、擴(kuò)展容易等優(yōu)點(diǎn)，現(xiàn)已廣泛應(yīng)用于家用電器控制、家庭安全監(jiān)控和住宅儀表數(shù)字讀取等方面。

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