【正文】 ......................... 38 結(jié) 論 ............................................................. 39 致 謝 ............................................................. 40 參考文獻(xiàn) ........................................................... 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(jì)（論文） 1 前 言 隨著家用電器、通過(guò)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(dòng)化的需求也應(yīng)運(yùn)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(diǎn)一點(diǎn)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(biāo)準(zhǔn)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(fèi)者的體驗(yàn)可以僅限于家庭內(nèi)部，小區(qū)內(nèi)部，也可以是任意時(shí)間任意地點(diǎn)。 重慶郵電大學(xué)移通學(xué)院本科論文設(shè)計(jì)（論文） 3 ②為小區(qū)和家庭安防直接將安防信息和警報(bào)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(lè)：觀看影片、聆聽音樂(lè)、上網(wǎng)購(gòu)物、聊天、關(guān)注新聞等 ②電信及廣播業(yè)務(wù)： VOD、 VOIP、 IPTV、個(gè)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(jì)，世界上的 Inter 的訪問(wèn)人數(shù)日益增加，用戶對(duì)數(shù)據(jù)傳送速率的需求也是與日俱增，對(duì)整個(gè)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(wèn)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(rèn)為超過(guò) 300kbit/s 就可以作為一個(gè)比較合理的寬帶應(yīng)用。 ④結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，維護(hù)方便。 ADSL 被譽(yù)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(diǎn)，其缺點(diǎn)是采用共享結(jié)構(gòu)，隨著用戶的增加，個(gè)人的接入速率會(huì)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(diǎn)分配業(yè)務(wù)（ LMDS） 。 ③自由空間光通信（ FSO）。其構(gòu)成包括無(wú)線網(wǎng)卡、無(wú)線接入點(diǎn)（ AP）、無(wú)線路由器等。家庭信息網(wǎng)絡(luò)由于距離短，也可以利用藍(lán)牙技術(shù)。這樣給家庭網(wǎng)絡(luò)也帶來(lái)了很多方便。 重慶郵電大學(xué)移通學(xué)院本科論文設(shè)計(jì)（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(jìn)市場(chǎng)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(lái)了方便 “光纖到家”代表通信運(yùn)營(yíng)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(diǎn)，電力線上網(wǎng)是傳輸數(shù)據(jù)和語(yǔ)音信號(hào)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(dú)厚的優(yōu)點(diǎn)。隨著無(wú)線技術(shù)在日常生活中日益普及，人們?cè)絹?lái)越渴 望在家中利用網(wǎng)絡(luò)隨時(shí)隨地自由地工作、學(xué)習(xí)和娛樂(lè)。人們能在各自房間自由走動(dòng)，隨時(shí)接入網(wǎng)絡(luò)沖浪，而無(wú)需擔(dān)心電纜和插頭。無(wú)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(qiáng)，不受布線接點(diǎn)位置限制。而無(wú)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(duì)于室內(nèi)使用的無(wú)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(jì)（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(wú)數(shù)據(jù)收發(fā)時(shí)使站點(diǎn)機(jī)處于 休眠狀態(tài) ，當(dāng)有數(shù)據(jù)收發(fā)時(shí)再激活，從而達(dá)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(tái)。使用 標(biāo)準(zhǔn)，可以使多廠設(shè)備之間具備互操性。因?yàn)樵谥贫ㄔ摌?biāo)準(zhǔn)時(shí)已經(jīng)傾注了大量的時(shí)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(guò)技術(shù)的變革，幾年時(shí)間是標(biāo)準(zhǔn)得到了提高和完善。經(jīng)歷了一個(gè)價(jià)格迅速降低的過(guò)程，無(wú)線網(wǎng)絡(luò)設(shè)備也將有一個(gè)價(jià)格降低的過(guò)程。 ④ ESS（無(wú)線）網(wǎng)絡(luò) 。這種網(wǎng)絡(luò)又叫做 對(duì)等網(wǎng)。為了滿足任意兩個(gè)站點(diǎn)可直接通信，網(wǎng)絡(luò)中站點(diǎn)布局受環(huán)境限制較大。由于每個(gè)站點(diǎn)只需要在中心站覆蓋范圍之內(nèi)就可與其他點(diǎn)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(jì)（論文） 11 絡(luò)中站點(diǎn)布局受環(huán)境限制也小。 網(wǎng)絡(luò) 為了實(shí)現(xiàn)跨越 BSS 范圍， 標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定了一個(gè) ESSLAN。站點(diǎn)可以 AP，可以安裝無(wú)線網(wǎng)卡的筆記本計(jì)算機(jī)。 共享密匙認(rèn)證。站點(diǎn)通過(guò)發(fā)送一個(gè)認(rèn)證管理幀來(lái)執(zhí)行不認(rèn)證服務(wù)。安裝一套無(wú)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(wú)線局域網(wǎng)使數(shù)據(jù)的保密性成為真正關(guān)心的問(wèn)重慶郵電大學(xué)移通學(xué)院本科論文設(shè)計(jì)（論文） 12 題，因?yàn)闊o(wú)線局域網(wǎng)上網(wǎng)傳輸不只是直接達(dá)到一個(gè)接收方，而是覆蓋范圍內(nèi)所有終端。當(dāng)一個(gè) 客戶端進(jìn)入一個(gè)或者多個(gè)接入點(diǎn)的覆蓋范圍時(shí)，它會(huì)根據(jù)信號(hào)的強(qiáng)弱以及包錯(cuò)誤率來(lái)自動(dòng)選擇一個(gè)接入點(diǎn)進(jìn)行連接。 目前，用于實(shí)現(xiàn)無(wú)線組網(wǎng)的主要由 Wifi.、 HomeRF 以及 Bluetooth（藍(lán)牙）。是一種短程無(wú)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(wú)線電信號(hào)。 1999 年又增加了 和 標(biāo)準(zhǔn)。旨在將 HomeRF 發(fā)展成為家庭無(wú)線通訊范圍。 （藍(lán)牙） Bluetooth（藍(lán)牙）是一種小型化、低成本的短距離無(wú)線通信技術(shù)，可把各種便攜式電腦和蜂窩式移動(dòng)電話用無(wú)線網(wǎng)絡(luò)連接起來(lái)，達(dá)到計(jì)算機(jī)和通信的更加緊密的連接，提供隨時(shí)隨地的數(shù)據(jù)信息的交換和傳輸。 藍(lán)牙技術(shù)的主要特點(diǎn)： ①采用調(diào)頻技術(shù)。 ④可同時(shí)支持?jǐn)?shù)據(jù)、音頻、視頻信號(hào)?，F(xiàn)在，人們已經(jīng)習(xí)慣了在網(wǎng)上炒股、購(gòu)物、查詢賬目、繳費(fèi)和搜索資料，無(wú)線網(wǎng)絡(luò)正快速進(jìn)入家庭。而基于 Wifi 標(biāo)準(zhǔn)的無(wú)線網(wǎng)絡(luò)成為了最為普及的無(wú)線組網(wǎng)形式。藍(lán)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(dá) 100 米。 ③無(wú)須布線，可以不受現(xiàn)實(shí)地理?xiàng)l件的限制，因此非常適合移動(dòng)辦公用戶的需要。 規(guī)定的發(fā)射功率不可超過(guò) 100 毫瓦，實(shí)際發(fā)射功率約 60 毫瓦 — 70 毫瓦，而手機(jī)的發(fā)射功率約 200 毫瓦 — 1 瓦間，手持式對(duì)講高達(dá) 5 瓦。而且由于 Wifi 網(wǎng)絡(luò)能夠很好地實(shí)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(jī)、影碟機(jī)、數(shù)字音響、數(shù)碼相框、照相機(jī)等，都可以通過(guò) Wifi 建立通信連接，實(shí)現(xiàn)整個(gè)家庭的數(shù)字化與無(wú)線化，使人們的生活變得更加方便與豐富。另一種稱為無(wú)線接入點(diǎn)，它的作用是提供無(wú)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(diǎn)對(duì)點(diǎn)模式或 IBSS。實(shí)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(gè)網(wǎng)關(guān)上。由嵌入式 Unux 系統(tǒng)實(shí)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(jìn)行處理， CCI 程序?qū)⒚钷D(zhuǎn)換成 UDCP 報(bào)文，通過(guò) 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(lái)完成，所以可以不用實(shí)現(xiàn) Wifi 的上層協(xié)議，只實(shí)現(xiàn)對(duì)其的控制。 Wifi 的普及以及相關(guān)軟件的發(fā)展將會(huì)使家用電器完成功能上的飛躍。 不僅支持多個(gè)并發(fā)用戶和設(shè)備，而且它的 超強(qiáng)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(yàn)，同時(shí)提供智能的內(nèi)容管理和發(fā)布。當(dāng)我們?nèi)ヂ糜?，辦公時(shí)就可以在這些場(chǎng)所 使用我們的掌上設(shè)備盡情網(wǎng)上沖浪了。無(wú)奈 GPRS 上網(wǎng)不但速度難以讓人滿意，資費(fèi)也不便宜。 Wifi 手機(jī)通過(guò)無(wú)線路由器共享上網(wǎng)也非常方便，多數(shù) WIFI 手機(jī)不需要做任何設(shè)置，在無(wú)線路由器的信號(hào)覆蓋范圍內(nèi)， Wifi 手機(jī)和無(wú)線路由器的默認(rèn)設(shè)置下，Wifi 手機(jī)就能自動(dòng)獲取 IP 地址進(jìn)行無(wú)線連接，并利用手機(jī)自帶的 IE、 MSN 等軟件無(wú)線上網(wǎng)。提供了短距離的無(wú)線多媒體通信。 藍(lán)牙技術(shù)提供點(diǎn)對(duì)點(diǎn)和點(diǎn)對(duì)多點(diǎn)的無(wú)線連接，在任意一個(gè)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(lán)牙的主從網(wǎng)絡(luò)。該頻段對(duì)所有無(wú)線電系統(tǒng)都開放，因此，藍(lán)牙在使用過(guò)程中經(jīng)常會(huì)遇到不可預(yù)測(cè)的干擾源，例如手機(jī)、無(wú)繩電話、微波爐等。這實(shí)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(jì)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(jìn)行干擾的。 2/3比例前向糾錯(cuò)碼是一種（ 15， 10）精簡(jiǎn)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(guò)藍(lán)牙技術(shù)連接起來(lái)的一種微型網(wǎng)絡(luò)，由一個(gè)主設(shè)備（ Master）和若干個(gè)從設(shè)備（ Slave）組成，且從設(shè)備最多為 7臺(tái)。 藍(lán)牙給每個(gè)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(shí)存在。雖然藍(lán)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(lán)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(jìng)爭(zhēng) 應(yīng)答 ”算法，是藍(lán)牙系統(tǒng)中的關(guān)鍵部分，它允許用戶為個(gè)人的藍(lán)牙設(shè)備建立一個(gè)信任域。 Kinit字在校驗(yàn)器向請(qǐng)求者發(fā)出 LMPinrand時(shí)創(chuàng)建，然后進(jìn)行鑒權(quán)，共計(jì)算過(guò)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(yùn)行在藍(lán)牙設(shè)備上的具 體應(yīng)用，來(lái)決定什么時(shí)候和是否需要修改加密字。 下圖主機(jī)框圖中所示的藍(lán)牙模塊主要用于與控制中心交換數(shù)據(jù)和管理藍(lán)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(shí)使用；存儲(chǔ)器用于存儲(chǔ)各種數(shù)據(jù)．從機(jī)組組成藍(lán)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(guò)互聯(lián)網(wǎng)或電話控制家里電器的運(yùn)作并獲得其運(yùn)作信息。 圖 主機(jī)主程序流程圖 初始化階段，模塊先發(fā)送 HCI 命令，實(shí)現(xiàn)藍(lán)牙設(shè)備的復(fù)位、啟動(dòng)、地址查詢、自動(dòng)巡檢和跳頻算法等初始化操作，與主機(jī)建立藍(lán)牙物理鏈路和 L2CAP 鏈路．藍(lán)牙設(shè)備之間的無(wú)線數(shù)據(jù)通信通過(guò) HCI 分組來(lái)實(shí)現(xiàn)．初 始化程序還要通過(guò)MCU 對(duì)藍(lán)牙設(shè)備發(fā)送命令分組． MCU 每發(fā)送一個(gè) HCI 命令分組后，都要接收從藍(lán)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(wèn)題已經(jīng)成為一個(gè)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(wèn)題，家庭環(huán)境也不容忽視。 （三）家庭流量計(jì)費(fèi) 目前 ，大多數(shù)遠(yuǎn)傳計(jì)量系統(tǒng)采用如下方式：在各個(gè)房間內(nèi)的遠(yuǎn)傳表，通過(guò)專用的布線系統(tǒng)連接至各個(gè)節(jié)點(diǎn)流量控制器，再匯總到物業(yè)管理中心進(jìn)行上位管理。這就需要一個(gè)安全的家庭體系，其中既包 括人身和家庭財(cái)產(chǎn)的安全，也包括家庭設(shè)備的安全。通過(guò)對(duì)這三個(gè)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(shuō)，家庭網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)是智能住宅的核心。通過(guò)利用個(gè)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(shí)間表控制或聯(lián)動(dòng)控制）。機(jī)頂盒將是計(jì)算機(jī)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(lán)牙技術(shù)發(fā)展中存在的問(wèn)題 藍(lán) 牙技術(shù)在無(wú)線網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)中的發(fā)展?jié)摿薮?，同時(shí)也面臨巨大的困難和技術(shù)難題。在實(shí)用化方面，藍(lán)牙技術(shù)的應(yīng)用程度也遠(yuǎn)遠(yuǎn)落后于 ，重慶郵電大學(xué)移通學(xué)院本科論文設(shè)計(jì)（論文） 27 ，加上 ， 奪，將不僅在頻段資源上，更在應(yīng)用方面。對(duì)于通信產(chǎn)品來(lái)說(shuō)，完成一致性測(cè)試、互連測(cè)試和性能測(cè)試是至關(guān)重要的，目前的藍(lán)牙測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)對(duì)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(biāo)準(zhǔn)完成了軟硬件的測(cè)試，也難以保證藍(lán)牙產(chǎn)品的正確性。因此，如果芯片價(jià)格不能降下來(lái)，就不可能大量生產(chǎn)藍(lán)牙芯片，而任何藍(lán)牙產(chǎn)品都離不開藍(lán)牙芯片，這就制約了藍(lán)牙產(chǎn)品的推出。關(guān)于天線的設(shè)計(jì)與安裝也是個(gè)大問(wèn)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(jì)（論文） 30 網(wǎng)關(guān)與三個(gè)電信平臺(tái)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(shí)體（ home core entity， HCE），負(fù)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(yuǎn)程管理、 QoS、安全等。 ③業(yè)務(wù)管理平臺(tái) —— 負(fù)