Αρχιτεκτονικη Και Λειτουργια Οικιακου Δικτυου Smart Home

Abstract

ΠΕΡΙΛΗΨΗΤο ασύρματο οικιακό δίκτυο Smart Home αφορά στην αλληλεπίδραση του ανθρώπου με την κατοικία του και τον απομακρυσμένο έλεγχο οικιακών συσκευών. Τα ασύρματα οικιακά δίκτυα περιλαμβάνουν μεγάλο πλήθος ηλεκτρονικών συσκευών, από τηλεοράσεις και κουζίνες έως συστήματα παρακολούθησης της κατοικίας. Τα οφέλη του Smart Home είναι πολλαπλά, καθώς προσφέρει αυξημένες δυνατότητες ελέγχου της ασφάλειας και απομακρυσμένη παρακολούθηση ατόμων με ειδικές ανάγκες, ανήλικων παιδιών και ηλικιωμένων. Στην υλοποίηση του Smart Home, βασικό ρόλο έχουν οι επικοινωνίες M2M (Machine-to-Machine, Μηχανή-προς-Μηχανή), που αναφέρονται στη συνδεσιμότητα και επικοινωνία μηχανών και συσκευών χωρίς την ανθρώπινη παρέμβαση. Με αυτόν τον τρόπο, έξυπνες συσκευές αποκτούν τη δυνατότητα να επικοινωνούν μεταξύ τους και να εκτελούν εντολές, με σκοπό τη βελτίωση της ποιότητας ζωής των ενοίκων μιας κατοικίας. Οι M2M επικοινωνίες βρίσκουν εφαρμογή σε συστήματα ασφαλείας, θέρμανσης και φωτισμού της κατοικίας, στην τηλεϊατρική και σε εφαρμογές πολυμέσων. Το M2M αποτελεί τμήμα μιας ευρύτερης έννοιας διασυνδεσιμότητας συσκευών, που ονομάζεται IoT (Internet of Things, Ίντερνετ των Αντικειμένων).Από τη σχεδίαση του δικτύου Smart Home εγείρονται σημαντικά ζητήματα όπως ασφάλεια, αξιοπιστία, ενεργειακή κατανάλωση και ταχύτητες μετάδοσης. για το λόγο αυτό χρησιμοποιούνται μια σειρά από διαφορετικά πρωτόκολλα επικοινωνίας, με κυριότερα το IEEE 802.15.4 (ZigBee), που χρησιμοποιείται σε εφαρμογές χαμηλού ρυθμού μετάδοσης και χαμηλών ενεργειακών απαιτήσεων, και το IEEE 802.11 (Wi-Fi) που είναι κατάλληλο για υψηλές ταχύτητες μετάδοσης και μεγάλη εμβέλεια. Η ανάπτυξη των M2M επικοινωνιών οδηγεί και στην υλοποίηση ευφυούς ηλεκτρικού δικτύου, του Smart Grid, που προσφέρει τη δυνατότητα παροχής ηλεκτρικού ρεύματος κατά το βέλτιστο, περιβαλλοντικά και οικονομικά, τρόπο.Για τη λειτουργία του Smart Home είναι ιδιαιτέρως σημαντικός ο ρόλος του Home Gateway, ενός κεντρικού κόμβου που είναι υπεύθυνος για τη συλλογή δεδομένων, μετρήσεων και εντολών από όλες τις έξυπνες οντότητες της κατοικίας και για τη σύνδεση του οικιακού δικτύου με άλλα δίκτυα και κυρίως με το Διαδίκτυο. Ο Gateway οφείλει να υποστηρίζει τα διαφορετικά πρωτόκολλα επικοινωνίας και να εξασφαλίζει αποφυγή παρεμβολών που δημιουργούνται από τη συνύπαρξη των πρωτοκόλλων σε περιορισμένη έκταση, όπως είναι η κατοικία. Τέλος, θέτει προτεραιότητα στα δεδομένα που ανταλλάσσονται μεταξύ ενοίκων και συσκευών στο Smart Home, προς αποφυγή υπερφόρτωσης του κεντρικού δικτύου επικοινωνιών και τη σωστή διαχείριση των διαθέσιμων τηλεπικοινωνιακών πόρων.