家庭網(wǎng)絡發(fā)展研究開題報告
目前在智能家庭網(wǎng)絡中，網(wǎng)關產(chǎn)品的設計主要采用嵌入式系統(tǒng)。家庭內(nèi)部的各種互連信息終端通過家庭網(wǎng)關實現(xiàn)協(xié)議轉(zhuǎn)換和媒體格式轉(zhuǎn)換功能，從而作為對等實體進行信息資源共享。
1.結合畢業(yè)設計(論文)課題情況，根據(jù)所查閱的文獻資料，每人撰寫2000字左右的文獻綜述：
1 數(shù)字家庭網(wǎng)絡發(fā)展現(xiàn)狀隨著通信和信息技術的發(fā)展，數(shù)字時代已經(jīng)深入人心。
人們對數(shù)字化、網(wǎng)絡化的需求已經(jīng)從辦公室延展到家庭，數(shù)字家庭網(wǎng)絡應運而生，從通信、娛樂到日常生活，可以得到全方位的數(shù)字體驗。數(shù)字家庭網(wǎng)絡是將公共網(wǎng)絡功能和應用延伸擴充到家庭，并以有線或者無線方式連接各種信息終端，提供集成的話音、數(shù)據(jù)、多媒體、控制和管理等功能，達到信息在家庭內(nèi)部終端與外部公網(wǎng)及家庭內(nèi)部終端之間的充分流通和共享。
同時家庭網(wǎng)絡發(fā)展的目標是使多媒體信息在家庭信息終端由有限的流動轉(zhuǎn)為可管理的無約束流動[1]。數(shù)字家庭網(wǎng)絡是計算、數(shù)字家電和移動信息終端通過有線或無線網(wǎng)絡無縫協(xié)作，在家庭中共享數(shù)字媒體內(nèi)容，并提供集成的話音、數(shù)據(jù)、多媒體應用，并提供自動控制與遠程管理等功能，達到信息在家庭網(wǎng)絡中的共享以及與外界公網(wǎng)的充分流通和共享[2]。
目前的家庭沒有真正意義上的網(wǎng)絡，各個網(wǎng)絡都是獨立引入用戶家庭的如電話網(wǎng)絡、Intern接入、移動網(wǎng)絡等，各網(wǎng)絡間沒有互連互通，缺乏不同網(wǎng)絡的不同設備之間的信息交互。構建真正意義的家庭網(wǎng)絡的基礎是首先構建家庭內(nèi)部的寬帶化網(wǎng)絡，消除家庭內(nèi)部的多種網(wǎng)絡孤島現(xiàn)象，將家庭內(nèi)部的各種信息設備和終端經(jīng)由家庭網(wǎng)關組網(wǎng)，其次是強化建設數(shù)字家庭的基礎設施即信息終端、數(shù)字設備、多媒體設備的網(wǎng)絡化。尤其是體現(xiàn)數(shù)字家庭中的多媒體共享，再次通過家庭網(wǎng)關使得家庭內(nèi)部網(wǎng)絡與公網(wǎng)相連接，為家庭不同節(jié)點的各信息端提供寬帶接入，通過同一個高速管道實現(xiàn)集成的語音、數(shù)據(jù)和視頻服務，并增強把內(nèi)容和服務帶到家庭每個角落的能力。
2 家庭網(wǎng)關設備及其作用家庭網(wǎng)關是數(shù)字家庭的核心和家庭網(wǎng)絡的控制中心，主要完成家庭內(nèi)部網(wǎng)絡不同通信協(xié)議之間的轉(zhuǎn)換和信息共享以及同外部通信絡之間的數(shù)據(jù)交換功能，家庭網(wǎng)關既是家庭智能化系統(tǒng)的中心，負責家庭內(nèi)部信息終端和智能設備的管理與控制，還是通信網(wǎng)絡的接入節(jié)點。簡單的說，家庭網(wǎng)關是家庭內(nèi)部多種智能設備之間實現(xiàn)聯(lián)網(wǎng)，以及從家庭內(nèi)部到外部網(wǎng)絡實現(xiàn)互聯(lián)的一座橋梁。
從技術角度說，家庭網(wǎng)關在家庭內(nèi)部以及從內(nèi)部到外部實現(xiàn)橋接/路由、協(xié)議轉(zhuǎn)換、地址管理和轉(zhuǎn)換，承擔防火墻的職責，并提供可能的VoIP/Video over IP等業(yè)務[3]。狹義的家庭網(wǎng)關可以是傳統(tǒng)接入設備如路由器、交換機、IDA、DSL Modem、基于計算機的軟網(wǎng)關。但它們都主要實現(xiàn)了接入功能，提供數(shù)據(jù)、語音、多媒體等業(yè)務，而不具備家庭內(nèi)部網(wǎng)絡之間的信息共享。
目前主要的家庭網(wǎng)關設備有流行于北美的SOHU路由器網(wǎng)關、cable網(wǎng)關、DSL網(wǎng)關以及數(shù)字機頂盒網(wǎng)關等。真正意義上的家庭網(wǎng)關首先從組網(wǎng)的角度看，是將家庭內(nèi)部局域網(wǎng)匯聚到寬帶接入網(wǎng)，從而提供通用高速互聯(lián)接入的關鍵通信網(wǎng)絡設備，同時為不同寬帶匯集點。其次家庭網(wǎng)關是家庭中所有語音、視頻和數(shù)據(jù)業(yè)務的中心入口和控制點，支持家庭內(nèi)部信息終端的互聯(lián)通信和數(shù)據(jù)傳輸。
3 家庭網(wǎng)關基本功能分析作為提供多種接入方式的駐地用戶網(wǎng)關和家庭網(wǎng)絡的樞紐設備，家庭網(wǎng)關應該能夠提供以下四個基本功能[4]：
3.1 接入功能。支持 XDSL、Cable、FTTB+LAN等多種可選擇的接入方式，對家庭網(wǎng)絡而言屏蔽接入網(wǎng)。從而將內(nèi)部家庭網(wǎng)絡安全連接到外部接入網(wǎng)，實現(xiàn)接入網(wǎng)和家庭網(wǎng)絡轉(zhuǎn)換的網(wǎng)關基本功能。同時實現(xiàn)網(wǎng)絡地址分配和轉(zhuǎn)換(NAT)和IPV6，使得家庭信息終端透明的實現(xiàn)互聯(lián)網(wǎng)接入,與外部互聯(lián)網(wǎng)進行信息資源共享。
3.2 內(nèi)部組網(wǎng)功能。支持傳統(tǒng)電話線、基于銅線的Ethernet、無線的ViFI、無線的ZigBee等多種內(nèi)網(wǎng)，以及標準PC外圍接口如USB、IEEE1394等，為家庭內(nèi)部提供不同類型、不同結構子網(wǎng)的橋接能力，實現(xiàn)家庭內(nèi)部的多種局域網(wǎng)或互聯(lián)方式的互通。從而針對不同的帶寬需求應用提供相適應的局域網(wǎng)或互聯(lián)技術!實現(xiàn)家庭內(nèi)部各種信息終端通過家庭網(wǎng)關對外部網(wǎng)絡的訪問，以及外部網(wǎng)絡對內(nèi)部終端的遠程控制和監(jiān)視。
3.3 語音通信功能。提供VoIP、FoIP等傳統(tǒng)語音通信功能.通過一條或多條模擬電話線路,從而將用戶側的模擬電話終端連接到分組網(wǎng)絡，實現(xiàn)語音打包、撥號檢測、振鈴音和號碼音等信號音， 從NGN的觀點看實現(xiàn)了NGN的用戶駐地網(wǎng)關功能。
3.4 家庭信息中心功能。家庭內(nèi)部的多種內(nèi)網(wǎng)通過家庭網(wǎng)關實現(xiàn)無縫連接和互通，家庭內(nèi)部的各種互連信息終端通過家庭網(wǎng)關實現(xiàn)協(xié)議轉(zhuǎn)換和媒體格式轉(zhuǎn)換功能，從而作為對等實體進行信息資源共享，主要是數(shù)字多媒體資源的交互式共享，實現(xiàn)音頻和視頻信息的綜合預處理，體現(xiàn)數(shù)字家庭的娛樂性。同時還可以考慮利用家庭網(wǎng)關進行信息存儲。
4 家庭網(wǎng)關的技術實現(xiàn)家庭網(wǎng)絡接入Internet目前主要通過PC機接入Internet和采用嵌入式產(chǎn)品通過以太網(wǎng)控制器接入Internet兩種方式。前者優(yōu)點是明顯的，如靈活性、大量現(xiàn)有的可用的軟件環(huán)境和高級的用戶接口及軟件工具。但是對于智能家庭網(wǎng)絡來說，網(wǎng)絡的使用者希望能方便快捷地獲得服務，所需熟悉的操作要盡可能地少，并且在任何地方都能對家中設備進行監(jiān)控;而PC不能隨意移動，對設備的控制就會受到局限。因此，目前在智能家庭網(wǎng)絡中，網(wǎng)關產(chǎn)品的設計主要采用嵌入式系統(tǒng)[5]。嵌入式系統(tǒng)設計原則：
1)價格。由于嵌入式設備對價格非常敏感，通常要求價廉質(zhì)優(yōu)，故在設計產(chǎn)品時，在滿足功能要求的情況下盡量降低成本。
2)環(huán)境。在功能要求滿足的同時，要考慮到該產(chǎn)品在惡劣環(huán)境下，能否正常工作，比如溫度、電源功耗等等。
3)使用。用戶在使用時，操作應盡量簡單�；诖嗽瓌t，目前國內(nèi)外嵌入式網(wǎng)關的設計有二種方案：第一種方案，是基于軟件來實現(xiàn)TCP/IP協(xié)議棧;第二種是直接利用TCP/IP協(xié)議棧芯片。第一種方案在大批量生產(chǎn)時，具有成本低的優(yōu)點，因為用軟件設計的TCP/IP協(xié)議棧，是一次投交多次使用;但開始投次比較大且設計復雜，因為需要實時操作系統(tǒng)的支持，而第二種方案，盡管在大指生產(chǎn)時成本高，因為每個智能設備都要嵌入TCP/IP協(xié)議棧芯片;但是在非大批量生產(chǎn)時具有投次比較大，設計簡單、靈活的特點，因為不需要實時操作系統(tǒng)的支持[6]。
5 家庭網(wǎng)關面臨的挑戰(zhàn)首先是家庭組網(wǎng)問題。數(shù)字家庭中，智能終端接口類型豐富，從有線到無線，從低速到高速;同時，設備物理位置，遍布全屋范圍，屋內(nèi)布線情況、障礙物等，都可能對組網(wǎng)造成極大影響。其次是QOS能力。由于同時有多種不同類型的業(yè)務經(jīng)過家庭網(wǎng)關，所以對網(wǎng)關的QOS能力提出了很高的要求，包括：如何在復雜的組網(wǎng)模式下，區(qū)分不同的業(yè)務流;能否做到對不同優(yōu)先級業(yè)務流進行合適的調(diào)度。再次是遠程管理能力。家庭網(wǎng)關作為運營商網(wǎng)絡的一部分，必須具備遠程控制、遠程檢測、遠程設置等能力。最后是安全性。作為家庭設備連接寬帶網(wǎng)絡的關口，家庭網(wǎng)關承擔著保護家庭網(wǎng)絡安全的重大責任，因此，網(wǎng)關必須具備防攻擊、防入侵的能力。
參考文獻
1 黃威. 推動數(shù)字家庭業(yè)務的家庭網(wǎng)絡中的關鍵設備——家庭網(wǎng)關. 大眾科技 2005-11.
2 蔡覺婷. 數(shù)字家庭網(wǎng)絡技術與發(fā)展. 電信網(wǎng)技術. 2005,(6):64-67.
3 呂煒. 家庭網(wǎng)關. 中興通訊技術增刊. 2004-10.
4 倪兵. 數(shù)字家庭網(wǎng)絡與家庭網(wǎng)關. 當代通信. 2006,(15):73-75.
5 嚴麗平, 曾輝, 宋凱, 甘嵐. 嵌入式智能家庭網(wǎng)關的研究與設計.微計算機系統(tǒng).2005,(12-2):14-16.
6 趙國安, 高航, 張有成. 有W3100A構成嵌入式網(wǎng)關的家庭智能系統(tǒng). 單片機及嵌入式系統(tǒng)應用. 2006-5-26.
7 Meitai. 家庭網(wǎng)關：拓展寬帶應用的利器. 人民郵電報. 2006-11-8.
8 白清利, 張東來. 嵌入式家庭網(wǎng)關功能分析與設計實現(xiàn). 微計算機信息(嵌入式與SOC). 2006,(7-2):10-13.
9 王 莉, 黃光明, 趙 麗. 藍牙關鍵技術與智能家居. 單片機及嵌入式系統(tǒng)應用. 2004-12-7.
10 張秋余, 魏政, 宋靜, 嵌入式家庭網(wǎng)關的研究. 微機發(fā)展. 2003,(11):93-95.
11 相明科, 家庭網(wǎng)關的功能設計. 運城學院學報. 2004,(4):18-19.
12 劉述, 孫明俊. 家庭網(wǎng)關在家庭網(wǎng)絡中的作用與功能. 電信網(wǎng)技術. 2005,(6):9-12.
13 Shen Lian Feng, Man Lei ,Yuan Yuheng ,etal. Research and development on the home net work in China. In Proceedings of the 9th International Symposium on Consumer Electronics (ISCE20005). Macau,china,July 2005.
14 Bluetooth SIG. Specification of the Bluetooth system. Volume 1,core version 1.1,2001
15 婁嘉駿, 吳明光. 基于消費總線的嵌入式家庭網(wǎng)關的設計. 浙江大學學報(工學版). 2004,(4):402-407. 2.本課題要研究或解決的問題和擬采用的研究手段及途徑：家庭網(wǎng)關是整個家庭網(wǎng)絡與外部網(wǎng)絡發(fā)生聯(lián)系的橋梁，通過家庭網(wǎng)關可以實現(xiàn)家庭內(nèi)部網(wǎng)絡同外部網(wǎng)絡之間的信息傳輸。
具體設計方案如下：
1 硬件設計：首先選擇S3C4510B 嵌入式微處理器為系統(tǒng)核心，其次采用RTL8201以太網(wǎng)收發(fā)器來實現(xiàn)家庭網(wǎng)關同外部因特網(wǎng)的連接，最后利用藍牙無線收發(fā)模塊來實現(xiàn)家庭網(wǎng)關同由家庭網(wǎng)絡之間的連接。
2 軟件實現(xiàn)： Linux是一個極具吸引力的開放源碼的操作系統(tǒng)，它具有源碼公開、價格低廉、功能強大及易于移植等優(yōu)點,提供了實時系統(tǒng)所需的基本功能。而μCL inux是Linux的一個嵌入式版本,也具有上述的優(yōu)點。在選定了嵌入式網(wǎng)關的硬件平臺后，通過移植嵌入式操作系統(tǒng)uClinux，并在uClinux上開發(fā)相應的驅(qū)動程序、應用程序和嵌入式Web服務器來開發(fā)一個方便、實用的家庭網(wǎng)關。
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