物聯網與數字家庭網絡技術（簡體書）

《物聯網與數字家庭網絡技術》從物聯網的數字家庭應用和組網應用出發，定義了數字家庭的概念，描述了數字家庭的國內外發展過程、體系結構、發展現狀、技術體制和實現方案，全面闡述了面向無須新佈線家庭網絡的家庭低壓電力線載波通信技術（PLC）的原理、標準化情況、信道與傳輸特性、協議及產業化情況，以及家庭電力線設備的設計和實現，並介紹了實際的設計實現和典型應用示範案例。本書源自課題組對數字家庭網絡技術的研究，對關鍵設備的研製，以及典型應用示範的實際經驗。本書可為從事數字家庭領域的領導、工程設計和智慧社區及城市集成人員提供參考。．

吳巍，重慶市忠縣人。中國電子科技集團公司第五十四研究所研究員、博士生導師。 1985年畢業于電子工業部第五十四研究所，獲通信與電子系統專業工學碩士學位，留所工作，歷任課題組長、研究室副主任、研究室主任、專業部主任、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技術研發工作。主持完成了多項國家重點項目。曾獲國家科技進步二等獎1次、省部級科技進步一等獎4次、省部級科技進步二等獎2次，授權發明專利6項。

《物聯網與數字家庭網絡技術》源自課題組對數字家庭網絡技術的研究，對關鍵設備的研制，以及典型應用示范的實際經驗。《物聯網與數字家庭網絡技術》可為從事數字家庭領域的領導、工程設計和智慧社區及城市集成人員提供參考。

第1章數字家庭與物聯網
1.1物聯網的體系結構
1.2支持物聯網的基礎技術
1.2.1射頻標志識別（RFID）技術
1.2.2傳感器（Sensor）網絡技術
1.2.3互聯網技術
1.3數字家庭與物聯網的關系
1.4面向數字家庭的物聯網應用實例
1.4.1智能建筑
1.4.2智能家居
小結
第2章數字家庭和家庭網絡
2.1對數字家庭的認識歷程
2.1.1認識數字家庭
2.1.2數字家庭的發展現狀
2.2數字家庭的概念與內涵
2.2.1 概念
2.2.2 內涵
2.3數字家庭的體系結構
2.3.1基礎網絡
2.3.2應用平臺
2.3.3多種服務系統
2.3.4多種工作環境
2.4家庭網絡和多業務平臺
2.4.1家用計算機應用平臺
2.4.2家用電視機應用平臺
2.4.3家用電話機應用平臺
2.4.4家用移動智能手機應用平臺
2.4.5家用電器應用平臺
2.5各種業務平臺之間的關系
2.6家庭網絡的研制實現
2.6.1經濟型家庭網絡
2.6.2基本型家庭網絡
2.6.3擴展型家庭網絡
2.6.4標準型家庭網絡
小結
第3章家庭網絡技術
3.1數字家庭組網技術
3.1.1家庭有線組網技術
3.1.2有線智能家居控制通信技術
3.1.3家庭無線組網技術
3.2家庭網絡組網技術的進展
3.2.1 國內組網技術的進展
3.2.2國際組網技術的進展
小結
第4章 家庭網絡技術的標準化狀況
4.1 公共網絡提供的信息類業務的標準化組織
4.1.1 ITU-T的標準
4.1.2 ETSI的標準
4.1.3 國家和行業數字家庭的標準
4.1.4 IETF標準
4.1.5 OSGI的標準
4.2家庭內部信息共享業務的標準化組織
4.2.1數字生活網絡聯盟DLNA
4.2.2信息設備資源共享協同服務（IGRS閃聯）
4.2.3 UPnP
4.3控制類業務的標準化組織
4.3.1 ECHONET
4.3.2消費電子總線（CEBus）
4.3.3歐洲安裝總線（EIB）
4.3.4控制類總線的標準
4.4建筑與社區信息化領域的標準化組織
4.5家電行業的標準化組織
4：6 以家庭網絡傳輸技術為研究對象的標準化組織
4.7數字家庭系列標準的特點分析
小結
第5章家庭網絡總體技術
5.1家庭網絡技術體制問題
5.1.1 家庭網絡需要完成的功能需求
5.1.2家庭網絡工作環境
5.1.3家庭網絡需要考慮的關鍵要素
5.1.4家庭網絡需要支持的接入設備
5.1.5家庭網絡需要支持的業務種類
5.2家庭網絡技術體制比較
5.3家庭網絡技術方案分析
5.3.1 幾種有線組網的方案對比
5.3.2家庭組網技術方案
5.4家庭局域網技術體制選擇
5.4.1 CSMA／CD網絡協議
5.4.2令牌總線網絡協議
5.5家庭網絡優選技術體制評估
5.6家庭網絡需要突破的關鍵技術
5.6.1 家庭電力線帶通濾波器設計
5.6.2基于電力線的傳輸系統設計
5.6.3基于電力線的多電話業務系統設計
5.6.4可搬移數字電視系統設計
5.6.5系列電貓設計
5.6.6網絡安全問題
5.6.7基本型家庭網關功能設計
5.6.8標準型家庭網關功能設計
5.6.9網絡管理
小結
第6章 家庭低壓電力線載波通信技術
6.1 PLC技術的發展歷史
6.2 PLC技術分類
6.3 電力公司對PLC技術的功能定位
6.4寬帶PLC技術的主要用途
6.5基于PLC的網絡體系結構
6.6寬帶PLC可能支持的業務種類
6.7 PLC在家庭環境中的應用
6.7.1 家庭環境
6.7.2 PLC在家庭網絡中支持的業務種類
6.7.3 PLC網絡支持家庭應用業務類型的端到端QoS參數
6.8國外PLC的研究現狀
6.9 國內PLC的研究現狀
6.10 PLC標準化的情況
6.10.1概述
6.10.2電力線通信國際組織或標準
小結
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
第8章家庭低壓電力線傳輸特性測試
8.1室內低壓電力線的家庭網絡環境構建
8.2家居電力線環境的實際線路參考數據
8.3實驗室搭建的低壓電力線傳輸特性測試環境
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數字電表測試
小結
第9章 家庭網絡低壓電力線傳輸總線設計
9.1傳輸速率要求
9.2總線傳輸系統參數
9.3基于PLC的傳輸系統構成
9.4主流PLC芯片概述
9.5 電貓核心芯片自主設計
9.6邏輯令牌協議設計
9.6.1協議支持的業務類型
9.6.2協議幀格式
9.6.3協議流程
9.7實驗室中幾種PLC設備的測試情況
9.7.1 測試環境
9.7.2測試結果
9.7.3測試結論
小結
第1 0章 家庭網絡管理技術
10.1系統管理模型
10.1.1 公共網絡管理域的總體功能
10.1.2家庭網絡內部管理域的總體功能
10.1.3系統管理體系
10.2系統組成
10.3軟件體系結構
10.3.1數據接口與適配層
10.3.2管理應用服務層
10.3.3應用表示層
10.4網絡管理實現策略
10.5基于TR-069協議的家庭網絡管理
10.5.1 功能組件
10.5.2協議棧
10.5.3通信過程
10.5.4系統實現
小結
第11章家庭網絡安全技術
11.1 網絡安全防衛
11.2網絡安全自律
11.3家庭網絡的安全
11.4家庭網絡的安全需求
11.5家庭網關支持的網絡安全
11.5.1 多SSID和VLAN技術
11.5.2 IEEE 802.1x認證
11.5.3 WEP和WPA
11.5.4 IDS技術
11.5.5其他家庭網絡安全防護技術
……
第12章數字家庭網絡和多業務平臺系統的設計和應用示范
第13章家庭網絡與智能電網
第14章家庭網絡與建筑電子
第15章家庭網絡與三網融合
附錄A縮略語
附錄B網絡管理技術標準
附錄C家庭網絡速率分級設計
參考文獻
參考文獻

4.基于電力線的HomePlug技術
HomePlug的全稱是Home Plug Power LineAlliance，即電力線網絡聯盟。該聯盟的宗旨是，聯合包括應用電子、消費電子、軟件、硬件、零售等行業的著名公司，致力于為各種信息家電產品建立開放的電力線互聯網接入規范。其未來目標是，只需在事先安裝好的萬能插座上插上電源插頭即可構筑局域網。新技術運用普通的電力線可以傳輸因特網的信息，所有電話、傳真機、計算機及電視、攝像機等家用電器，將來都可以直接用墻壁的電線插座互連在一起。
HomePlug電力線網絡聯盟選擇Intellon公司的技術作為基礎，于2001年6月發布了HomePlug 1.0規范，目前符合HomePlug 1.0規范的產品已經在北美、歐洲和亞洲銷售近300萬套。2004年1月開始制定HomePlug BPL，目前已經完成了市場需求文件，選定HomePlugAV作為基本技術，正在進行中、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的領導者發出征求提案函，目前該規范正在制定之中。
HomePlug的成員包括Intellon、CNXT、Arkados、Spidcom及Intel、Sonv、Motorola、T1等芯片制造商和設備制造商，Intellon是其中的技術主導者。該標準聯盟的目標是推進電力線網絡使其具有高性價比應用，良好的互通性和產品標準化，已制定了多個寬帶電力線通信（BPL）規范，如Homeplug 1.0和Homeplug AV等，并開展一些設備認證方面的業務，是目前電力線家庭網絡方面最成功的聯盟之一。
電力線聯盟（Universal Powerline Association，UPA）于2004年12月成立，成員包括DS2、Ambient Corporation、Sumitomo、Ilevo Schneider等，其主導成員是DS2公司。該組織涵蓋了家庭內部的電力線網絡和電力線接入網兩大領域，與之相關的另一個組織是OPERA（Open PLC European Alliance），其研究經費來源于歐盟，也是由DS2公司主導。
消費類電子電力線通信聯盟（Consumer Electronics Powerline CommunicationAlliance，CEPCA）由Panasonic公司發起，主要著眼于各種家庭網絡技術之間的共存，以避免和其他標準組織的競爭。
目前基于HomePlug AV的第2代芯片已經推出。該系統采用美國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（帶優先級模式的載波偵聽／沖突避免）協議；采用OFDM（正交頻分復用）技術，1024 0AM調制原理；支持最大200Mbps的傳輸速率，128位的AES加密技術，用戶可以讓家用計算機、普通家電、外圍設備及其他信息終端產品通過電力線網絡進行連接。
3.1.2有線智能家居控制通信技術
家庭有線智能控制技術包括基于電力線的X-10技術、CEBus、LonTalk、BACnet、EIB和HBS技術。
1.基于電力線的X-10技術
1976年英國的皮克電子公司提出了X-10計劃，“在不必另行架設新線路的情況下，如何利用既有線路來控制家中的燈飾及電子電器產品”。X-10計劃是全球第一個利用電力線來控制燈飾及電子電器產品，并將其商業化的成功模式。因而產生的X-10協議允許室內所有兼容X-10協議的設備通過現有電力線進行通信，而無須增加任何布線。因其具有布線簡單、功能靈活、擴展容易等優點，現已廣泛應用于家用電器控制、家庭安全監控和住宅儀表數字讀取等方面。