面向对象的蓝牙分布式智能家居网络

摘   要： 本文分析了分布式蓝牙家居网络特点，提出了建立面向对象的蓝牙分布式智能家居网络的解决方案，针对该方案建立了面向对象的蓝牙通信模型，并对其在智能家居网络中的应用进行了分析，展望了面向对象的蓝牙分布式智能家居网络的发展前景。

引言

随着通信技术、网络技术、控制技术和人工智能技术的发展，人们对家居环境的舒适程度和智能化程度要求也越来越高，智能网络不可阻挡的进入了家庭。近几年，随着无线网络研究在全世界范围内的兴起，对无线智能家居网络的研究已经成为新的研究热点。智能家居网络是指在家庭内部通过一定的传输介质将各种电气设备和电气子系统连接起来，采用统一的通信协议，对内实现资源共享，对外通过网关与外部网互连进行信息交换的局域网。

图1 分布式蓝牙家庭网络体系结构

图2  端口对象的结构

蓝牙技术是由蓝牙SIG(Special Interest Group)联合制定的近距离无线通信技术标准，其目的是实现最高数据传输速率1Mb/s(有效数据传输速率是721kb/s)、最大传输距离为10米(增加功率后可传输100米)的无线通信。1998年5月,爱立信、诺基亚、东芝、IBM和英特尔等五家著名厂商在联合开展短程无线通信技术的标准化活动时提出了蓝牙技术(Bluetooth)，其宗旨是提供一种短距离、低成本的无线传输应用技术。蓝牙技术具有以下几个特点：工作于2.4GHz的ISM(工业、科学、医学频段)频段，无需申请频率许可证；采用1600hop/s的快速跳频技术；采用正向纠错编码(FEC)技术；采用FM调制方式，设备简单；支持点到点、点到多点通信；协议体系完备，充分支持现有高层协议；设备体积小,便于携带或移动,成本低廉。基于蓝牙技术的家居智能网络是用近距离的无线通信技术取代线缆，构建智能化的无线家居网络。本文针对分布式蓝牙智能家居网络特点，研究了面向对象的信息处理技术应用于分布式蓝牙智能家居网络技术问题，构建了蓝牙通信控制器的面向对象的通信模型，并对该模型进行了应用研究。

蓝牙家居网络使蓝牙网络家电、蓝牙通信控制器和其它嵌入蓝牙模块的设备，利用无线方式连在一起,使之相互通信；同时，利用具有路由功能的蓝牙家庭网关和外部网络相连,构成家庭式网络系统或家庭局域网，提供集中的或异地的音频、视频通信、计算机控制和管理等，使信息在家庭内以及与外部之间充分流通和共享。蓝牙分布式智能家居网络是沿用工业控制方案，将控制功能下放到相当于工业控制中下位机的蓝牙通信控制器上，实现分散控制、集中管理的模式，其体系结构如图1所示。

蓝牙家庭网关：对下连接家庭蓝牙通信控制器，并通过线缆和局域网、电话网连接，将家居网信息通过INTERNET和电话上传管理中心和户主。

蓝牙通信控制器：与蓝牙设备通信，监控设备状态，并与其它蓝牙通信控制器交流协调，对其下位设备进行控制。执行网关发送的命令，并将蓝牙设备相关信息上传。

蓝牙设备：蓝牙设备是指内嵌蓝牙模块的家居设备，如蓝牙空调等。它们和蓝牙通信控制器进行信息交流并接受其控制，也可以和其它蓝牙设备通信。

尽管分布式系统有很多优点，但是在蓝牙分布式智能家居网络中由于蓝牙技术和信息处理技术的局限，其缺点也是不可忽视的。其表现如下：由于每台蓝牙设备最多同时只能和7台设备保持连接，而蓝牙通信控制器需要和较多的设备交互，如果想和更多的设备协调，需要工作模式的转换，影响处理效率，甚至导致通信失败；由于同一设备可能接受很多信息，如果微处理器对信息采用排队处理，时间延迟将增加；在蓝牙分布式智能家居网络中，蓝牙通信控制器之间、蓝牙通信控制器和蓝牙设备之间、蓝牙设备都有信息传递，造成串扰，同时通信路数越多，串扰越大，通信距离和传输速率都随之降低。蓝牙分布式智能家居网络系统的通信机制和信息处理机制是影响系统性能的重要因素，因此，本文提出将面向对象技术应用于蓝牙分布式智能家居网络系统方案，有助于解决上述问题，提高系统效能。

面向对象技术

面向对象技术是一种面向数据流，并集模块化、数据抽象、信息隐藏和消息传递等诸多优点于一体，既适合于系统分析又适合于程序设计的工程技术。近几年来,面向对象技术无论是在理论上还是实践上都在飞速地发展。面向对象技术中最重要的就是"对象"的概念。这种"对象"具有一定的属性和方法,这里的属性指对象本身的各种特性参数。一个具体的对象可以有许多的属性和方法,面向对象技术的重要特点就是对象的封装