【正文】 ......................... 38 結(jié) 論 ............................................................. 39 致 謝 ............................................................. 40 參考文獻 ........................................................... 41 附 錄 ............................................................. 42 一、 英文原文 .................................................. 42 二、 英文翻譯 .................................................. 46 重慶郵電大學(xué)移通學(xué)院本科論文設(shè)計（論文） 1 前 言 隨著家用電器、通過信產(chǎn)品在家庭內(nèi)的普及，家庭生活的網(wǎng)絡(luò)化、信息化、自動化的需求也應(yīng)運而生，家庭網(wǎng)絡(luò)的概念也就隨之出現(xiàn)。隨著家庭網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用的范圍一點一點的變得廣闊，其起到的作用更是不可磨滅的。 家庭網(wǎng)絡(luò)隨著用戶的需求、政策、技術(shù)、標準的發(fā)展而發(fā)展。根據(jù)用戶的需求，家庭網(wǎng)絡(luò)提供的業(yè)務(wù)與應(yīng)用帶給消費者的體驗可以僅限于家庭內(nèi)部，小區(qū)內(nèi)部，也可以是任意時間任意地點。 重慶郵電大學(xué)移通學(xué)院本科論文設(shè)計（論文） 3 ②為小區(qū)和家庭安防直接將安防信息和警報發(fā)給所在小區(qū)警備室、接到派出所提供了方便。如： PDA、 PC 之間的數(shù)據(jù)共享。 家庭網(wǎng)絡(luò)的業(yè)務(wù)應(yīng)用功能可以定位為以下三大方面： ①家庭娛樂：觀看影片、聆聽音樂、上網(wǎng)購物、聊天、關(guān)注新聞等 ②電信及廣播業(yè)務(wù)： VOD、 VOIP、 IPTV、個人影音 studio、家庭共享 ③控制及監(jiān)視功能：安防、電器控制、電源管理。這種接入方式僅能支持普通的、低速的數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)。 據(jù)統(tǒng)計，世界上的 Inter 的訪問人數(shù)日益增加，用戶對數(shù)據(jù)傳送速率的需求也是與日俱增，對整個網(wǎng)絡(luò)帶寬形成巨大的壓力，特比是接入部分，為解決Inter 業(yè)務(wù)煩人高速接入問題，提出了寬帶接入技術(shù)。 寬帶到底需要多寬，才能滿足人們的需求？經(jīng)研究認為超過 300kbit/s 就可以作為一個比較合理的寬帶應(yīng)用。 ④結(jié)構(gòu)簡單，維護方便。 ADSL 被譽為“現(xiàn)代信息高速公路上的快車”。 二、 Cable Modem 接入 Cable Modem 是有線電視系統(tǒng)普遍采用的一種寬帶接入技術(shù)。 但 Cable Modem 也有缺點，其缺點是采用共享結(jié)構(gòu)，隨著用戶的增加，個人的接入速率會有所下降，安全保密性也欠佳，另外，由于各地的有線網(wǎng)各自成一體，在一定程度上也限制了 Cable Modem 的發(fā)展。 ①本地多點分配業(yè)務(wù)（ LMDS） 。 ③自由空間光通信（ FSO）。其構(gòu)成包括無線網(wǎng)卡、無線接入點（ AP）、無線路由器等。家庭信息網(wǎng)絡(luò)由于距離短，也可以利用藍牙技術(shù)。這樣給家庭網(wǎng)絡(luò)也帶來了很多方便。 重慶郵電大學(xué)移通學(xué)院本科論文設(shè)計（論文） 7 光纖接入網(wǎng)的產(chǎn)生，一方面是由于 inter 的飛速發(fā)展促進市場迫切的寬帶需求，另一方面得益于光纖技術(shù)的成熟和設(shè)備成本的下降，這 些因素使得光纖技術(shù)的應(yīng)用從廣域網(wǎng)延伸到接入網(wǎng)成為可能，為家庭網(wǎng)絡(luò)更帶來了方便 “光纖到家”代表通信運營商把光纖安裝到特定的大樓中，如住宅或公寓或辦公摟。它具有覆蓋范圍廣、不必重新布線、連接方便等特點，電力線上網(wǎng)是傳輸數(shù)據(jù)和語音信號的一種通信方式，具有通道可靠性高、投資方 少見效快、與電網(wǎng)建設(shè)同步等得天獨厚的優(yōu)點。隨著無線技術(shù)在日常生活中日益普及，人們越來越渴 望在家中利用網(wǎng)絡(luò)隨時隨地自由地工作、學(xué)習(xí)和娛樂。人們能在各自房間自由走動，隨時接入網(wǎng)絡(luò)沖浪，而無需擔(dān)心電纜和插頭。無線數(shù)據(jù)通信，與有線網(wǎng)鋪設(shè)相比，數(shù)據(jù)傳輸速率高，高干擾性、保密性較強，不受布線接點位置限制。而無線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)則幫助克服了墻壁、出口、和纜線的障礙。 ② 兼容性 ：對于室內(nèi)使用的無線局域網(wǎng)，應(yīng)盡可能使其跟現(xiàn)有的 有線局域網(wǎng)重慶郵電大學(xué)移通學(xué)院本科論文設(shè)計（論文） 9 在 網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng) 和網(wǎng)絡(luò)軟件上相互兼容。 ⑥ 節(jié)能管理：當(dāng)無數(shù)據(jù)收發(fā)時使站點機處于 休眠狀態(tài) ，當(dāng)有數(shù)據(jù)收發(fā)時再激活，從而達到節(jié)省電力消耗的目的。家庭網(wǎng)絡(luò)是融合通信網(wǎng)絡(luò)、控制網(wǎng)絡(luò)和多媒體信息網(wǎng)絡(luò)于一體的家庭信息化平臺。使用 標準，可以使多廠設(shè)備之間具備互操性。因為在制定該標準時已經(jīng)傾注了大量的時間和精力，從而消除了在執(zhí)行應(yīng)用上的障礙。 WLAN 的變革類似于 以太網(wǎng)，經(jīng)過技術(shù)的變革，幾年時間是標準得到了提高和完善。經(jīng)歷了一個價格迅速降低的過程，無線網(wǎng)絡(luò)設(shè)備也將有一個價格降低的過程。 ④ ESS（無線）網(wǎng)絡(luò) 。這種網(wǎng)絡(luò)又叫做 對等網(wǎng)。為了滿足任意兩個站點可直接通信，網(wǎng)絡(luò)中站點布局受環(huán)境限制較大。由于每個站點只需要在中心站覆蓋范圍之內(nèi)就可與其他點站通信，故網(wǎng)重慶郵電大學(xué)移通學(xué)院本科論文設(shè)計（論文） 11 絡(luò)中站點布局受環(huán)境限制也小。 網(wǎng)絡(luò) 為了實現(xiàn)跨越 BSS 范圍， 標準中規(guī)定了一個 ESSLAN。站點可以 AP，可以安裝無線網(wǎng)卡的筆記本計算機。 共享密匙認證。站點通過發(fā)送一個認證管理幀來執(zhí)行不認證服務(wù)。安裝一套無線局域網(wǎng)好像在任何地方都放置了以太網(wǎng)接口，因此無線局域網(wǎng)使數(shù)據(jù)的保密性成為真正關(guān)心的問重慶郵電大學(xué)移通學(xué)院本科論文設(shè)計（論文） 12 題，因為無線局域網(wǎng)上網(wǎng)傳輸不只是直接達到一個接收方，而是覆蓋范圍內(nèi)所有終端。當(dāng)一個 客戶端進入一個或者多個接入點的覆蓋范圍時，它會根據(jù)信號的強弱以及包錯誤率來自動選擇一個接入點進行連接。 目前，用于實現(xiàn)無線組網(wǎng)的主要由 Wifi.、 HomeRF 以及 Bluetooth（藍牙）。是一種短程無線傳輸技術(shù)，能夠在數(shù)百英尺范圍內(nèi)支持互聯(lián)網(wǎng)接入的無線電信號。 1999 年又增加了 和 標準。旨在將 HomeRF 發(fā)展成為家庭無線通訊范圍。 （藍牙） Bluetooth（藍牙）是一種小型化、低成本的短距離無線通信技術(shù)，可把各種便攜式電腦和蜂窩式移動電話用無線網(wǎng)絡(luò)連接起來，達到計算機和通信的更加緊密的連接，提供隨時隨地的數(shù)據(jù)信息的交換和傳輸。 藍牙技術(shù)的主要特點： ①采用調(diào)頻技術(shù)。 ④可同時支持數(shù)據(jù)、音頻、視頻信號?，F(xiàn)在，人們已經(jīng)習(xí)慣了在網(wǎng)上炒股、購物、查詢賬目、繳費和搜索資料，無線網(wǎng)絡(luò)正快速進入家庭。而基于 Wifi 標準的無線網(wǎng)絡(luò)成為了最為普及的無線組網(wǎng)形式。藍牙的電波覆蓋范圍小，半徑大約只有 15 米左右，而 Wifi的半徑可達 100 米。 ③無須布線，可以不受現(xiàn)實地理條件的限制，因此非常適合移動辦公用戶的需要。 規(guī)定的發(fā)射功率不可超過 100 毫瓦，實際發(fā)射功率約 60 毫瓦 — 70 毫瓦，而手機的發(fā)射功率約 200 毫瓦 — 1 瓦間，手持式對講高達 5 瓦。而且由于 Wifi 網(wǎng)絡(luò)能夠很好地實現(xiàn)家庭范圍內(nèi)的網(wǎng)絡(luò)覆蓋，適合充當(dāng)家庭中的主導(dǎo)網(wǎng)絡(luò)，家里的其他具備Wifi 功能的設(shè)備，如電視機、影碟機、數(shù)字音響、數(shù)碼相框、照相機等，都可以通過 Wifi 建立通信連接，實現(xiàn)整個家庭的數(shù)字化與無線化，使人們的生活變得更加方便與豐富。另一種稱為無線接入點，它的作用是提供無線和有線之間的連接。 Wifi 定義了兩種模式： infrastructure 模式和 dadhoc 模式。也稱為點對點模式或 IBSS。實現(xiàn)交互和信息共享。因此。所有的信息家電以及控制設(shè)備都要連接到這個網(wǎng)關(guān)上。由嵌入式 Unux 系統(tǒng)實現(xiàn) Wifi 功能 ，并提供圖形用戶界面和 TCP、 HTIP、 WebServer 高層應(yīng)用。嵌入式的 Web服務(wù)器可選用 boa，它是嵌入式 Lmux 下應(yīng)用最為廣泛的 HTTP 服務(wù)器程序，功能全面。將接受到的用戶的控制或查詢命令進行處理， CCI 程序?qū)⒚钷D(zhuǎn)換成 UDCP 報文，通過 Wifi 模塊發(fā)送給網(wǎng)絡(luò)中的信息家電或控制設(shè)備。這是理想的狀態(tài)。由于信息家電的高端功能都由家庭網(wǎng)關(guān)來完成，所以可以不用實現(xiàn) Wifi 的上層協(xié)議，只實現(xiàn)對其的控制。 Wifi 的普及以及相關(guān)軟件的發(fā)展將會使家用電器完成功能上的飛躍。 不僅支持多個并發(fā)用戶和設(shè)備，而且它的 超強功能可保證服務(wù)質(zhì)量，確保家庭中所有設(shè)備提供更佳用戶體驗，同時提供智能的內(nèi)容管理和發(fā)布。當(dāng)我們?nèi)ヂ糜?，辦公時就可以在這些場所 使用我們的掌上設(shè)備盡情網(wǎng)上沖浪了。無奈 GPRS 上網(wǎng)不但速度難以讓人滿意，資費也不便宜。 Wifi 手機通過無線路由器共享上網(wǎng)也非常方便，多數(shù) WIFI 手機不需要做任何設(shè)置，在無線路由器的信號覆蓋范圍內(nèi)， Wifi 手機和無線路由器的默認設(shè)置下，Wifi 手機就能自動獲取 IP 地址進行無線連接，并利用手機自帶的 IE、 MSN 等軟件無線上網(wǎng)。提供了短距離的無線多媒體通信。 藍牙技術(shù)提供點對點和點對多點的無線連接，在任意一個有效通信范圍內(nèi)，所有設(shè)備的地位都是平等，首先提出通信要求 的設(shè)備稱為藍牙的主從網(wǎng)絡(luò)。該頻段對所有無線電系統(tǒng)都開放，因此，藍牙在使用過程中經(jīng)常會遇到不可預(yù)測的干擾源，例如手機、無繩電話、微波爐等。這實際上屬于一種硬件加密手段，除非第三方掌握了接收雙方的切換信道干什么，否則，從理論上計野外法完整獲得信息的，而干擾源也是不可能按同樣的規(guī)律進行干擾的。 2/3比例前向糾錯碼是一種（ 15， 10）精簡的漢明碼表示方法，用于部分分組。 LC（控制信道）和 LM（鏈路管理）信道用于鏈路層，而 UA、 UI 和 US 信道則用于攜帶異步、類異步和同步用戶信息。所有的 0 信息 AM_ADDR 都用于廣播消息。微微網(wǎng)是通過藍牙技術(shù)連接起來的一種微型網(wǎng)絡(luò)，由一個主設(shè)備（ Master）和若干個從設(shè)備（ Slave）組成，且從設(shè)備最多為 7臺。 藍牙給每個微微網(wǎng)都提供了特定的跳轉(zhuǎn)模式，因此，它允許大量的微微網(wǎng)同時存在。雖然藍牙系統(tǒng)所采用的跳頻技術(shù)已經(jīng)提供了一定的安全保障，但藍牙技術(shù)仍然需要在應(yīng)用層和鏈路層上提供安全措施。鑒權(quán)基于 “競爭 應(yīng)答 ”算法，是藍牙系統(tǒng)中的關(guān)鍵部分，它允許用戶為個人的藍牙設(shè)備建立一個信任域。 Kinit字在校驗器向請求者發(fā)出 LMPinrand時創(chuàng)建，然后進行鑒權(quán)，共計算過程基于 Kinit字，而不是鏈接字。鑒權(quán)字具有靜態(tài)性，而一旦建立加密字，就由運行在藍牙設(shè)備上的具 體應(yīng)用，來決定什么時候和是否需要修改加密字。 下圖主機框圖中所示的藍牙模塊主要用于與控制中心交換數(shù)據(jù)和管理藍牙網(wǎng)絡(luò)鏈路；緊急開關(guān)供主人在室內(nèi)遇到緊急情況時使用；存儲器用于存儲各種數(shù)據(jù)．從機組組成藍牙傳感網(wǎng)絡(luò)，使數(shù)據(jù)采集和家庭安防監(jiān)控靈活方便，擺脫了布線系統(tǒng)的束縛．用戶可以通過互聯(lián)網(wǎng)或電話控制家里電器的運作并獲得其運作信息。 圖 主機主程序流程圖 初始化階段，模塊先發(fā)送 HCI 命令，實現(xiàn)藍牙設(shè)備的復(fù)位、啟動、地址查詢、自動巡檢和跳頻算法等初始化操作，與主機建立藍牙物理鏈路和 L2CAP 鏈路．藍牙設(shè)備之間的無線數(shù)據(jù)通信通過 HCI 分組來實現(xiàn)．初 始化程序還要通過MCU 對藍牙設(shè)備發(fā)送命令分組． MCU 每發(fā)送一個 HCI 命令分組后，都要接收從藍牙設(shè)備返回的事件分組、判斷命令、分析命令執(zhí)行情況，直到完成初始化操作。如今，環(huán)境問題已經(jīng)成為一個直接關(guān)系到人們身體健康，乃至生命安全的至關(guān)重要的問題，家庭環(huán)境也不容忽視。 （三）家庭流量計費 目前 ，大多數(shù)遠傳計量系統(tǒng)采用如下方式：在各個房間內(nèi)的遠傳表，通過專用的布線系統(tǒng)連接至各個節(jié)點流量控制器，再匯總到物業(yè)管理中心進行上位管理。這就需要一個安全的家庭體系，其中既包 括人身和家庭財產(chǎn)的安全，也包括家庭設(shè)備的安全。通過對這三個網(wǎng)絡(luò)的充分應(yīng)用，才使網(wǎng)絡(luò)走入家庭，貼近生活，才能體現(xiàn)出正真意義上的智能住宅?？梢赃@樣說，家庭網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)是智能住宅的核心。通過利用個人電腦或網(wǎng)絡(luò)電視，主用戶設(shè)置控制命令（開關(guān)控制、時間表控制或聯(lián)動控制）。機頂盒將是計算機技術(shù)與家用電器結(jié)合的先導(dǎo)，是數(shù)字化技術(shù)的先鋒，是家庭網(wǎng)絡(luò)的控制器。 三、藍牙技術(shù)發(fā)展中存在的問題 藍 牙技術(shù)在無線網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)中的發(fā)展?jié)摿薮螅瑫r也面臨巨大的困難和技術(shù)難題。在實用化方面，藍牙技術(shù)的應(yīng)用程度也遠遠落后于 ，重慶郵電大學(xué)移通學(xué)院本科論文設(shè)計（論文） 27 ，加上 ， 奪，將不僅在頻段資源上，更在應(yīng)用方面。對于通信產(chǎn)品來說，完成一致性測試、互連測試和性能測試是至關(guān)重要的，目前的藍牙測試標準對狀態(tài)轉(zhuǎn)移和數(shù)據(jù)輸出的覆蓋率都非常小，即便按這些標準完成了軟硬件的測試，也難以保證藍牙產(chǎn)品的正確性。因此，如果芯片價格不能降下來，就不可能大量生產(chǎn)藍牙芯片，而任何藍牙產(chǎn)品都離不開藍牙芯片，這就制約了藍牙產(chǎn)品的推出。關(guān)于天線的設(shè)計與安裝也是個大問題。 一、家庭網(wǎng)絡(luò)與電信網(wǎng)絡(luò)的連接 重慶郵電大學(xué)移通學(xué)院本科論文設(shè)計（論文） 30 網(wǎng)關(guān)與三個電信平臺連接： ①電信業(yè)務(wù)網(wǎng)絡(luò) —— 提供電信業(yè)務(wù) 與應(yīng)用。 ② 家庭網(wǎng)絡(luò)核心功能實體（ home core entity， HCE），負責(zé)完成基于電信網(wǎng)絡(luò)的家庭網(wǎng)絡(luò)核心功能，包括：家庭內(nèi)部設(shè)備的聯(lián)網(wǎng)、遠程管理、 QoS、安全等。 ③業(yè)務(wù)管理平臺 —— 負