家庭網絡發展研究調查報告範文

目前在智能家庭網絡中，網關產品的設計主要採用嵌入式系統。家庭內部的各種互連信息終端通過家庭網關實現協議轉換和媒體格式轉換功能，從而作為對等實體進行信息資源共享。

        結合畢業設計(論文)課題情況，根據所查閲的文獻資料，每人撰寫2000字左右的文獻綜述：

一、

        數字家庭網絡發展現狀隨着通信和信息技術的發展，數字時代已經深入人心。

人們對數字化、網絡化的需求已經從辦公室延展到家庭，數字家庭網絡應運而生，從通信、娛樂到日常生活，可以得到全方位的數字體驗。數字家庭網絡是將公共網絡功能和應用延伸擴充到家庭，並以有線或者無線方式連接各種信息終端，提供集成的話音、數據、多媒體、控制和管理等功能，達到信息在家庭內部終端與外部公網及家庭內部終端之間的充分流通和共享。

同時家庭網絡發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為可管理的無約束流動[1]。數字家庭網絡是計算、數字家電和移動信息終端通過有線或無線網絡無縫協作，在家庭中共享數字媒體內容，並提供集成的話音、數據、多媒體應用，並提供自動控制與遠程管理等功能，達到信息在家庭網絡中的共享以及與外界公網的充分流通和共享[2]。

目前的家庭沒有真正意義上的網絡，各個網絡都是獨立引入用户家庭的如電話網絡、Intern接入、移動網絡等，各網絡間沒有互連互通，缺乏不同網絡的不同設備之間的信息交互。構建真正意義的家庭網絡的基礎是首先構建家庭內部的寬帶化網絡，消除家庭內部的多種網絡孤島現象，將家庭內部的各種信息設備和終端經由家庭網關組網，其次是強化建設數字家庭的基礎設施即信息終端、數字設備、多媒體設備的網絡化。尤其是體現數字家庭中的多媒體共享，再次通過家庭網關使得家庭內部網絡與公網相連接，為家庭不同節點的各信息端提供寬帶接入，通過同一個高速管道實現集成的語音、數據和視頻服務，並增強把內容和服務帶到家庭每個角落的能力。

二 、

       家庭網關設備及其作用家庭網關是數字家庭的核心和家庭網絡的控制中心，主要完成家庭內部網絡不同通信協議之間的轉換和信息共享以及同外部通信絡之間的數據交換功能，家庭網關既是家庭智能化系統的中心，負責家庭內部信息終端和智能設備的管理與控制，還是通信網絡的接入節點。簡單的説，家庭網關是家庭內部多種智能設備之間實現聯網，以及從家庭內部到外部網絡實現互聯的一座橋樑。

從技術角度説，家庭網關在家庭內部以及從內部到外部實現橋接/路由、協議轉換、地址管理和轉換，承擔防火牆的職責，並提供可能的VoIP/Video over IP等業務[3]。狹義的家庭網關可以是傳統接入設備如路由器、交換機、IDA、DSL Modem、基於計算機的軟網關。但它們都主要實現了接入功能，提供數據、語音、多媒體等業務，而不具備家庭內部網絡之間的信息共享。

目前主要的家庭網關設備有流行於北美的SOHU路由器網關、cable網關、DSL網關以及數字機頂盒網關等。真正意義上的家庭網關首先從組網的角度看，是將家庭內部局域網匯聚到寬帶接入網，從而提供通用高速互聯接入的關鍵通信網絡設備，同時為不同寬帶匯集點。其次家庭網關是家庭中所有語音、視頻和數據業務的中心入口和控制點，支持家庭內部信息終端的互聯通信和數據傳輸。

三、

       家庭網關基本功能分析作為提供多種接入方式的駐地用户網關和家庭網絡的樞紐設備，家庭網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，對家庭網絡而言屏蔽接入網。從而將內部家庭網絡安全連接到外部接入網，實現接入網和家庭網絡轉換的網關基本功能。同時實現網絡地址分配和轉換(NAT)和IPV6，使得家庭信息終端透明的實現互聯網接入,與外部互聯網進行信息資源共享。

3.2 內部組網功能。支持傳統電話線、基於銅線的`Ethernet、無線的ViFI、無線的ZigBee等多種內網，以及標準PC外圍接口如USB、IEEE1394等，為家庭內部提供不同類型、不同結構子網的橋接能力，實現家庭內部的多種局域網或互聯方式的互通。從而針對不同的帶寬需求應用提供相適應的局域網或互聯技術!實現家庭內部各種信息終端通過家庭網關對外部網絡的訪問，以及外部網絡對內部終端的遠程控制和監視。

3.3 語音通信功能。提供VoIP、FoIP等傳統語音通信功能.通過一條或多條模擬電話線路,從而將用户側的模擬電話終端連接到分組網絡，實現語音打包、撥號檢測、振鈴音和號碼音等信號音， 從NGN的觀點看實現了NGN的用户駐地網關功能。

3.4 家庭信息中心功能。家庭內部的多種內網通過家庭網關實現無縫連接和互通，家庭內部的各種互連信息終端通過家庭網關實現協議轉換和媒體格式轉換功能，從而作為對等實體進行信息資源共享，主要是數字多媒體資源的交互式共享，實現音頻和視頻信息的綜合預處理，體現數字家庭的娛樂性。同時還可以考慮利用家庭網關進行信息存儲。

四、

        家庭網關的技術實現家庭網絡接入Internet目前主要通過PC機接入Internet和採用嵌入式產品通過以太網控制器接入Internet兩種方式。前者優點是明顯的，如靈活性、大量現有的可用的軟件環境和高級的用户接口及軟件工具。但是對於智能家庭網絡來説，網絡的使用者希望能方便快捷地獲得服務，所需熟悉的操作要儘可能地少，並且在任何地方都能對家中設備進行監控;而PC不能隨意移動，對設備的控制就會受到侷限。因此，目前在智能家庭網絡中，網關產品的設計主要採用嵌入式系統[5]。嵌入式系統設計原則：

1)價格。由於嵌入式設備對價格非常敏感，通常要求價廉質優，故在設計產品時，在滿足功能要求的情況下儘量降低成本。

2)環境。在功能要求滿足的同時，要考慮到該產品在惡劣環境下，能否正常工作，比如温度、電源功耗等等。

3)使用。用户在使用時，操作應儘量簡單。基於此原則，目前國內外嵌入式網關的設計有二種方案：第一種方案，是基於軟件來實現TCP/IP協議棧;第二種是直接利用TCP/IP協議棧芯片。第一種方案在大批量生產時，具有成本低的優點，因為用軟件設計的TCP/IP協議棧，是一次投交多次使用;但開始投次比較大且設計複雜，因為需要實時操作系統的支持，而第二種方案，儘管在大指生產時成本高，因為每個智能設備都要嵌入TCP/IP協議棧芯片;但是在非大批量生產時具有投次比較大，設計簡單、靈活的特點，因為不需要實時操作系統的支持[6]。

五、

       家庭網關面臨的挑戰首先是家庭組網問題。數字家庭中，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，遍佈全屋範圍，屋內佈線情況、障礙物等，都可能對組網造成極大影響。其次是QOS能力。由於同時有多種不同類型的業務經過家庭網關，所以對網關的QOS能力提出了很高的要求，包括：如何在複雜的組網模式下，區分不同的業務流;能否做到對不同優先級業務流進行合適的調度。再次是遠程管理能力。家庭網關作為運營商網絡的一部分，必須具備遠程控制、遠程檢測、遠程設置等能力。最後是安全性。作為家庭設備連接寬帶網絡的關口，家庭網關承擔着保護家庭網絡安全的重大責任，因此，網關必須具備防攻擊、防入侵的能力。

六、

1 黃威. 推動數字家庭業務的家庭網絡中的關鍵設備——家庭網關. 大眾科技 2005-11.

2 蔡覺婷. 數字家庭網絡技術與發展. 電信網技術. 2005,(6):64-67.

3 呂煒. 家庭網關. 中興通訊技術增刊. 2004-10.

4 倪兵. 數字家庭網絡與家庭網關. 當代通信. 2006,(15):73-75.

5 嚴麗平, 曾輝, 宋凱, 甘嵐. 嵌入式智能家庭網關的研究與設計.微計算機系統.2005,(12-2):14-16.

6 趙國安, 高航, 張有成. 有W3100A構成嵌入式網關的家庭智能系統. 單片機及嵌入式系統應用. 2006-5-26.

7 Meitai. 家庭網關：拓展寬帶應用的利器. 人民郵電報. 2006-11-8.

8 白清利, 張東來. 嵌入式家庭網關功能分析與設計實現. 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應用. 2004-12-7.

10 張秋餘, 魏政, 宋靜, 嵌入式家庭網關的研究. 微機發展. 2003,(11):93-95.

11 相明科, 家庭網關的功能設計. 運城學院學報. 2004,(4):18-19.

12 劉述, 孫明俊. 家庭網關在家庭網絡中的作用與功能. 電信網技術. 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. 基於消費總線的嵌入式家庭網關的設計. 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採用的研究手段及途徑：家庭網關是整個家庭網絡與外部網絡發生聯繫的橋樑，通過家庭網關可以實現家庭內部網絡同外部網絡之間的信息傳輸。

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核心，其次採用RTL8201以太網收發器來實現家庭網關同外部因特網的連接，最後利用藍牙無線收發模塊來實現家庭網關同由家庭網絡之間的連接。

2 軟件實現： linux是一個極具吸引力的開放源碼的操作系統，它具有源碼公開、價格低廉、功能強大及易於移植等優點,提供了實時系統所需的基本功能。而μCL inux是Linux的一個嵌入式版本,也具有上述的優點。在選定了嵌入式網關的硬件平台後，通過移植嵌入式操作系統uClinux，並在uClinux上開發相應的驅動程序、應用程序和嵌入式Web服務器來開發一個方便、實用的家庭網關。