基于WIFI的智能家居路由協(xié)議的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn).pdf

1、隨著網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)以及自動(dòng)控制技術(shù)的快速發(fā)展，人們對(duì)家居環(huán)境的舒適度和智能化的要求越來越高，智能家居的應(yīng)用越來越廣泛。傳統(tǒng)的智能家居系統(tǒng)大都采用有線接入方式，但是這種接入方式布線麻煩、升級(jí)和維護(hù)困難、可擴(kuò)展性差。由于無線接入方式在成本、可擴(kuò)展性等方面的優(yōu)勢(shì)，以及多媒體設(shè)備間高速傳輸?shù)钠惹行枨?，因此采用WIFI技術(shù)進(jìn)行接入是智能家居的發(fā)展趨勢(shì)。由于Ad Hoc網(wǎng)絡(luò)的多跳通信和自組織性等優(yōu)勢(shì)，將Ad Hoc網(wǎng)絡(luò)運(yùn)用于家庭內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)的組建上，可以

2、擴(kuò)大通信范圍。智能手機(jī)通過Ad Hoc網(wǎng)絡(luò)接入Internet，不僅可以給用戶提供更好的信號(hào)質(zhì)量，而且擴(kuò)展了Ad Hoc網(wǎng)絡(luò)在智能家居中的應(yīng)用。
　　目前，已經(jīng)研究出了很多針對(duì)Ad Hoc網(wǎng)絡(luò)的路由協(xié)議，這些路由協(xié)議都是針對(duì)特定的移動(dòng)通信場(chǎng)景而設(shè)計(jì)的。由于家庭內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)中節(jié)點(diǎn)移動(dòng)速率較低、數(shù)量較少、對(duì)通信速率需求較高，使得傳統(tǒng)Ad Hoc網(wǎng)絡(luò)的路由協(xié)議并不適用于智能家居應(yīng)用場(chǎng)景。因此，本文設(shè)計(jì)了一種適用于智能家居應(yīng)用場(chǎng)景的路由協(xié)議。

3、對(duì)家庭內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)中的節(jié)點(diǎn)進(jìn)行分級(jí)，并使節(jié)點(diǎn)分階段發(fā)送路由請(qǐng)求，很好地解決了網(wǎng)絡(luò)擁塞問題，提高了路由建立的可靠性。綜合考慮居住面積和家庭內(nèi)網(wǎng)節(jié)點(diǎn)總數(shù)目等因素，將路由協(xié)議的最大跳數(shù)設(shè)定為三跳，這樣既可以滿足用戶需求，又可以減少路由協(xié)議的開銷。考慮到鏈路質(zhì)量對(duì)網(wǎng)絡(luò)性能的影響，本文給出了一種基于路徑穩(wěn)定度（Stability of Path， SP）的路由選擇算法，根據(jù)端到端的丟包率和節(jié)點(diǎn)作為中間轉(zhuǎn)發(fā)節(jié)點(diǎn)的頻率定量分析路徑穩(wěn)定度，選擇路徑穩(wěn)定度最

4、高的路徑作為最優(yōu)路徑。
　　為了對(duì)設(shè)計(jì)的路由協(xié)議進(jìn)行理論性能分析，本文利用概率論建立數(shù)學(xué)模型，在給定成功概率的情況下，計(jì)算出了節(jié)點(diǎn)的平均入網(wǎng)時(shí)間和最長(zhǎng)入網(wǎng)時(shí)間。通過MATLAB仿真，得到不同節(jié)點(diǎn)數(shù)目下，平均時(shí)間和最長(zhǎng)時(shí)間隨著時(shí)隙數(shù)的變化曲線，經(jīng)過分析得到最優(yōu)入網(wǎng)時(shí)間下時(shí)隙數(shù)的選擇，給實(shí)際系統(tǒng)中參數(shù)的設(shè)定提供理論參考。為了得到設(shè)計(jì)的路由協(xié)議的實(shí)際運(yùn)行性能，本文在嵌入式Linux平臺(tái)上實(shí)現(xiàn)了路由協(xié)議的關(guān)鍵部分，并測(cè)試了協(xié)議的性能。最后