基于電信系統(tǒng)的家庭網(wǎng)絡研究畢業(yè)設計(論文)

重慶郵電大學移通學院本科論文設計（論文）重慶郵電大學移通學院畢業(yè)設計(論文)任務書設計(論文)題目基于電信系統(tǒng)的家庭網(wǎng)絡研究教師單位重慶郵電大學移通學院下任務日期_2013_年_1_月_4_日主要研究內(nèi)容、方法和要求本文主要研究在電信系統(tǒng)中家庭網(wǎng)絡的應用，對家庭網(wǎng)絡中的寬帶技術、藍牙技術、無線局域網(wǎng)有系統(tǒng)的講解，再者主要研究藍牙技術、Wifi技術的發(fā)展以及在家庭網(wǎng)絡中的具體應用，還用時下盛行的手機Wifi技術。進度計劃(1)2013.1.4—3.5：結合論文需要收集、整理、歸納分析資料；(2)3.6—3.15:完成開題報告；(3)3.16—4.10：查閱資料掌握藍牙及Wifi技術的基本原理、基本要求；(4)4.11—5.10：撰寫畢業(yè)論文，寫出論文的基本框架；(5)5.11—5.20：修改論文，送論文審查，準備答辯；(6)6.1：答辯，完成全部畢業(yè)設計相關資料的遞交。主要參考文獻[1]楊威.寬帶接入技術與實踐[M].北京：人民郵電出版社，2008[2]房勝,田淑珍，鐘玉琢.一種新的基于藍牙技術的家庭網(wǎng)絡服務發(fā)現(xiàn)模型[C].2001.10[3]樓穎.數(shù)學化家電網(wǎng)絡軟件平臺SOPCA中管理系統(tǒng)的研究[D].清華大學碩士論文，2000.5[4]劍虹，汪敏，朱俊.基于藍牙技術家庭網(wǎng)絡的研究和實現(xiàn)[J].計算機工程，2004.3指導教師簽字：年月日教研室主任簽字：年月日備注：此任務書由指導教師填寫，并于畢業(yè)設計(論文)開始前下達給學生。

摘要隨著家用電器，IT產(chǎn)品，通信產(chǎn)品在家庭內(nèi)的普及，家庭內(nèi)設備的網(wǎng)絡化，信息化，自動化需求應運而生，家庭網(wǎng)絡的概念隨之產(chǎn)生。從家庭網(wǎng)絡概念的廣義理解出發(fā)，提出家庭網(wǎng)絡是為了滿足用戶的某些需求而組建的，為用戶提供一定的業(yè)務與應用，并對家庭網(wǎng)絡的業(yè)務與應用、目前家庭網(wǎng)絡業(yè)務與應用的發(fā)展情況進行了分析，提出今后家庭網(wǎng)絡業(yè)務與應用的發(fā)展趨勢。傳統(tǒng)的網(wǎng)絡模式已經(jīng)不能滿足人們快速增加的需求，所以部署新業(yè)務，采用新的體系結構，開發(fā)新型的業(yè)務平臺，成為需要研究解決的重要問題。經(jīng)過30年的發(fā)展,家庭網(wǎng)絡已經(jīng)成為一個集家用電器控制系統(tǒng),家庭娛樂服務系統(tǒng),家庭安全管理系統(tǒng)三者于一體的一個集成化系統(tǒng)。其中,家庭娛樂流媒體業(yè)務成為目前家庭網(wǎng)絡發(fā)展最快的一個領域。怎樣更好的滿足家庭客戶的需要,又可兼顧到目前的網(wǎng)絡架構和運營商的成本是一個亟待解決的重要課題,而長期以來的應用研究主要集中在了家庭內(nèi)部，對于家庭之間,即家庭網(wǎng)關設備之間的互聯(lián)、互通幾乎沒有研究。本文通過對家庭網(wǎng)絡中的寬帶接入技術、藍牙技術、無線局域網(wǎng)都有系統(tǒng)的講解。對藍牙技術和現(xiàn)在盛行的Wifi技術在家庭網(wǎng)絡中的應用有較詳細的講解，也涉獵了Wifi在現(xiàn)在智能手機上的應用?！娟P鍵詞】家庭網(wǎng)絡寬帶接入技術無線網(wǎng)絡藍牙技術家庭WifiABSTRACTAshouseholdappliances,ITproducts,communicationsproductswithinthefamily,familydevicesinthenetwork,informationization,automationrequirementsarisesatthehistoricmoment,theconceptofhomenetworkgenerates.Basedonthegeneralizedunderstandingoftheconceptofhomenetwork,homenetworkisputforwardinordertomeetthecertainrequirementsforusers,forusersprovideacertainamountofbusinessandapplication,andthebusinessofhomenetworkandapplication,thecurrenthomenetworkofthedevelopmentofbusinessandapplicationareanalyzed,putforwardandapplicationtrendofthedevelopmentofhomenetworkbusinessinthefuture.Traditionalnetworkmodecannothavesatisfiedpeople'sneedoftherapidincrease,sothedeploymentofnewbusiness,adoptthenewsystemstructure,developingnewbusinessplatform,hasbecomeanimportantproblemneedtostudytosolve.After30yearsofdevelopment,thefamilynetworkhasbecomeacollectionofhomeappliancecontrolsystem,homeentertainmentsystems,homesecuritymanagementsystemintheintegrationofanintegratedsystem.Amongthem,thefamilyentertainmentstreamingintothehomenetworkoneofthefastestdevelopingareas.Howtobettermeettheneedsofdomesticcustomers,butalsogiveattentiontotwoormorethingsarrivesthecostofthecurrentnetworkarchitectureandoperatorsisanimportantsubjecttobesolved,andtheresearchesaremainlyconcentratedinthefamilyforalongtime,forthefamily,thefamilygatewaydeviceinterconnectionbetween,eachotheralmostnoresearch.Thisarticlethroughtothehomenetworkofthebroadbandaccesstechnology,bluetooth,wirelesslocalareanetwork(LAN)system,theinterpretationof【Keywords】HomenetworkBroadbandaccesstechnologyAwirelessnetworkBluetoothtechnologyThefamilyofWifi目錄前言 1第一章家庭網(wǎng)絡的概述 2第一節(jié) 家庭網(wǎng)絡的概述及研究目的 2第二節(jié)寬帶接入的提出 3一、寬帶接入的背景 3二、寬帶接入的特點 4第三節(jié) 寬帶接入技術概述 4一、 XDSL接入 5二、CableModem接入 5三、無線接入 6四、光纖接入 6五、電力接入 7第二章家庭網(wǎng)絡中的無線局域網(wǎng) 8第一節(jié)無線技術發(fā)展推動市場的需求 8一、無線網(wǎng)絡WLAN出現(xiàn)的必然性 8二、無線局域網(wǎng)的優(yōu)勢 8第二節(jié)無線局域網(wǎng)WLAN技術 9一、無線局域網(wǎng)IEEE802.11標準 9二、無線組網(wǎng)技術 12第三章家庭網(wǎng)絡中的Wifi和藍牙技術 14第一節(jié)家庭網(wǎng)絡中的Wifi技術 14一、Wifi技術在家庭網(wǎng)絡中應用 14二、Wifi的優(yōu)勢 14三、Wifi在家庭網(wǎng)絡中的組建 15四、Wifi在手機上的應用 17第二節(jié)藍牙技術 18一、藍牙中的關鍵技術 18二、藍牙技術在家庭網(wǎng)絡中的應用 21三、藍牙技術發(fā)展中存在的問題 26第四章電信系統(tǒng)中家庭網(wǎng)絡的現(xiàn)況 28第一節(jié)基于電信系統(tǒng)的家庭網(wǎng)絡技術要求 28一、家庭網(wǎng)絡與電信網(wǎng)絡的連接 28二、基于電信網(wǎng)絡的家庭網(wǎng)絡標準體系 30第二節(jié)家庭網(wǎng)絡的現(xiàn)況 30第五章電信系統(tǒng)中家庭網(wǎng)絡的未來發(fā)展 33第一節(jié)家庭網(wǎng)絡的發(fā)展需求 33第二節(jié)家庭網(wǎng)絡在電信系統(tǒng)中的未來發(fā)展 34一、融合型家庭網(wǎng)關 34二、無線接入網(wǎng)關 35三、家庭組網(wǎng)有線與無線并存 35四、運營商角逐家庭網(wǎng)絡 36結論 38致謝 39參考文獻 40附錄 41一、 英文原文 41二、 英文翻譯 45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)絡化、信息化、自動化的需求也應運而生，家庭網(wǎng)絡的概念也就隨之出現(xiàn)。數(shù)字化進程的日益加深，人們的家居生活越來越明顯地印上“網(wǎng)絡”的烙印，最突出的表現(xiàn)就是家電開始走向數(shù)字化，網(wǎng)路化。在這個網(wǎng)絡并且又信息開放的時代，家庭網(wǎng)絡的出現(xiàn)給人們帶來了很多的方便，無論是在個人娛樂方面還是在生活方面都方便了許多，例如：網(wǎng)絡學習、網(wǎng)絡購物、網(wǎng)絡訂票、網(wǎng)絡音樂、網(wǎng)絡電視(VOD)、網(wǎng)絡游戲、網(wǎng)絡聊天（QQ、MSN）、網(wǎng)絡日記（Blog）、網(wǎng)絡新聞、網(wǎng)絡會議、IP電話以及遠程醫(yī)療。現(xiàn)在的網(wǎng)絡時代足不出戶就可以看到你所需要的影片或者視頻，并且還可以享受在家里輕松購物的感覺，不用大包小包的滿商店的逛，而且還給人們帶來了很多視覺和精神上的享受，最主要的是給那些沒時間逛街的上班族也帶來了莫大的方便。隨著家庭網(wǎng)絡應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。藍牙技術和無線Wifi技術的出現(xiàn)是的家庭網(wǎng)絡的使用更加的方便，更加的先進，更加有利于我們的生活。無線Wifi技術解決了家庭用網(wǎng)的線路問題，而藍牙技術則是的短距離內(nèi)更加方便我們使用網(wǎng)絡。第一章家庭網(wǎng)絡的概述家庭網(wǎng)絡的概述及研究目的家庭網(wǎng)絡（HomeNetwork）：指的是融合家庭控制網(wǎng)絡和多媒體信息網(wǎng)絡于一體的家庭信息化平臺，是在家庭范圍內(nèi)實現(xiàn)信息設備、通信設備、娛樂設備、家用電器、自動化設備、照明設備、保安（監(jiān)控）裝置及水電氣熱表設備、家庭求助報警等設備互連和管理，以及數(shù)據(jù)和多媒體信息共享的系統(tǒng)。家庭網(wǎng)絡隨著用戶的需求、政策、技術、標準的發(fā)展而發(fā)展。家庭網(wǎng)絡系統(tǒng)構成了智能化家庭設備系統(tǒng)，提高了家庭生活、學習、工作、娛樂的品質(zhì)，是數(shù)字化家庭的發(fā)展方向。家庭網(wǎng)絡可以提供集成的語音、數(shù)據(jù)、多媒體、控制和管理等功能，從而達到信息在家庭內(nèi)部與外部之間的充分流通和共享，讓人們的家庭生活更好的與外界接軌，同時也可以更好的學習外界的新事物。今天，不同行業(yè)（包括IT/家電業(yè)、通信業(yè)、小區(qū)物業(yè)）對家庭網(wǎng)絡的不同理解都是根據(jù)不同的用戶需求而來的。根據(jù)用戶的需求，家庭網(wǎng)絡提供的業(yè)務與應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。這些業(yè)務與應用包括：照片、音樂、影片等共享；文件、打印共享；空調(diào)、冰箱、洗衣機、燈光控制；煙霧、煤氣泄漏、防盜報警；水、電、煤三表數(shù)據(jù)自動讀取；各類電話/傳真、可視通信、互聯(lián)網(wǎng)訪問；IPTV、視頻點播、網(wǎng)絡游戲；遠程家電控制、遠程抄表、遠程報警。家庭網(wǎng)絡涉及的設備是下列設備中的多個：計算機、打印機、傳真機、掃描儀、投影儀、手機、IP電話、錄像機、電視機、機頂盒、A/V設備、攝像機、數(shù)碼相機、洗衣機、冰箱、微波爐、安防系統(tǒng)、照明系統(tǒng)、可視對講系統(tǒng)、電動窗簾系統(tǒng)、自動煙霧探測、水表、氣表、電表等。目前，在國內(nèi)外一些小區(qū)、社區(qū)流行著“智能化小區(qū)”的概念，通過各種技術為人們的生活帶來的方便變現(xiàn)還有以下方面：①為自來水、煤氣、電力、暖氣的集中抄表提供了方便。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。③接入小區(qū)服務、社區(qū)醫(yī)院等系統(tǒng)，只要用戶觸發(fā)按鍵，位置信息將自動發(fā)送到小區(qū)急救平臺或相關社區(qū)醫(yī)院。通過家庭網(wǎng)絡可以實現(xiàn)以下的業(yè)務與應用：①通過與Internet互聯(lián)，機頂盒和電視機或者電腦實現(xiàn)VOD點播，并提供個性化的信息服務及互動的Internet娛樂游戲等。②實現(xiàn)家庭內(nèi)部各種信息終端的高速信息共享。如：PDA、PC之間的數(shù)據(jù)共享。③通過家庭網(wǎng)關實現(xiàn)遠程對各種家用電器設備的控制、調(diào)節(jié)和檢測，如對微波爐、洗衣機、空調(diào)、燈光、電動窗簾、溫度和濕度控制器、風量調(diào)節(jié)器等的控制。④實現(xiàn)放到報警、自動煙霧檢測器、有害氣體檢測裝置自動報警，并通過網(wǎng)絡發(fā)送到用戶手機、Email信箱或者小區(qū)的管理中心。⑤通過在家中安裝攝像頭，利用家庭網(wǎng)關作為食品服務器，用戶在遠端通過Internet可以實時監(jiān)控家庭安全。家庭網(wǎng)絡的業(yè)務應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、關注新聞等②電信及廣播業(yè)務：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。第二節(jié)寬帶接入的提出一、寬帶接入的背景生活在信息時代，許多人每天都接觸因特網(wǎng)。如：網(wǎng)絡學習、網(wǎng)絡游戲、網(wǎng)絡音樂、網(wǎng)絡購票、網(wǎng)絡購物、網(wǎng)絡聊天等，都離不開網(wǎng)絡，而能為用戶提供這些服務的技術，就是寬帶接入技術。傳統(tǒng)的接入方式是銅線接入，接入網(wǎng)絡的業(yè)務節(jié)點不開放。這種接入方式僅能支持普通的、低速的數(shù)據(jù)業(yè)務。隨著光通信技術和高速調(diào)制技術（如ADSL

）的突破，以及用戶多高速數(shù)據(jù)業(yè)務和多媒體業(yè)務需求的推進，接入網(wǎng)技術在20世紀90年代飛速發(fā)展。其趨勢是設備上網(wǎng)標準化程度高，接口開放，用戶接口速率提升，對不同業(yè)務的支持能力更強。我國接入網(wǎng)的建設始于20世紀90年代中期，網(wǎng)上運行的接入網(wǎng)設備絕大部分是窄帶接入系統(tǒng)。據(jù)統(tǒng)計，世界上的Internet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)絡帶寬形成巨大的壓力，特比是接入部分，為解決Internet業(yè)務煩人高速接入問題，提出了寬帶接入技術。寬帶接入技術的提出是市場的需求、是人們網(wǎng)絡生活的需求。二、寬帶接入的特點寬帶（broadband）從技術上說，是指統(tǒng)一傳輸介質(zhì)上，可以利用不同的頻道進行多重并行傳輸，而且速率在1.54Mbit/s以上。通常人們把骨干網(wǎng)傳輸速率在2.5Gbit/s以上、接入網(wǎng)的傳輸速率能夠達到1Mbit/s的網(wǎng)絡即為寬帶網(wǎng)。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用。現(xiàn)在的寬帶其傳輸速率通常為2Mbit/s，已經(jīng)能夠滿足人們的大量的下載及影音傳輸?shù)幕拘枰恕Ｔ趯嶋H應用中，寬帶網(wǎng)的接入層（位于用戶區(qū)的局域網(wǎng)），局域網(wǎng)可以是寬帶網(wǎng)的一個終端系統(tǒng)，寬帶接入特點有以下四點：①傳輸帶寬，可靠性和擴展性強。②提供各種多媒體服務（視頻點播、遠程教育、遠程醫(yī)療、電子商務、電視會議、視頻電話等）③隨時上網(wǎng)，無需使用電話線，不受時間限制。④結構簡單，維護方便。寬帶接入技術概述近年來，寬帶業(yè)務在國內(nèi)乃至全世界都地非常盛行的，發(fā)展也是突飛猛進的，接入技術也是多種多樣，目前使用較多的有：XDSL技術、LAN技術、光纖技術、無線技術、CableModem技術和電力線載波技術（PLC）。XDSL接入數(shù)字用戶線（DSL）是一種不斷發(fā)展的寬帶技術，該技術采用先進的編碼技術和調(diào)制解調(diào)技術在常規(guī)電話線上傳送寬帶信號。它以銅質(zhì)電話線為傳輸介質(zhì)，在一根銅線上分別傳輸數(shù)據(jù)和語音信號，采用點對點的拓撲結構XDSL中的“x”代表各種數(shù)字用戶環(huán)路技術，因此它又分為IDSL（ISDN數(shù)字用戶環(huán)路）、HDSL（highspeedDSL，利用兩對線雙向?qū)ΨQ傳輸2Mbit\s的高速數(shù)字用戶環(huán)路）、SDSL（單線對雙線雙向?qū)ΨQ傳輸?shù)臄?shù)字環(huán)路，傳輸距離比HDSL稍短）、VDSL（甚高速數(shù)字用戶環(huán)路）、ADSL（非對稱數(shù)字用戶環(huán)路）。ADSL被譽為“現(xiàn)代信息高速公路上的快車”。因其具有下載速率高、頻率高、性能優(yōu)良等特點，而且技術比較成熟，所以得到了廣泛的應用。ADSL是運行在普通電話上的一種高速寬帶技術，最初主要是針對視頻點播業(yè)務開發(fā)的，隨著技術的發(fā)展，逐步成為了一種較方便的寬帶接入技術，被業(yè)界所重視。其優(yōu)勢在于可以充分利用現(xiàn)有的電話線網(wǎng)絡，在線路兩端加裝上ADSL設備就可以為用戶提供高帶寬服務。二、CableModem接入CableModem是有線電視系統(tǒng)普遍采用的一種寬帶接入技術。CableModem接入需要混合光纖/同軸電纜（HFC）的支持。HFC是指將光纜敷設到小區(qū)，然后通過光電的轉換節(jié)點，利用有線電視同軸電纜網(wǎng)連接用戶，提供綜合電信業(yè)務的技術。CableModem與以往的Modem在原理上都是將數(shù)據(jù)進行調(diào)制后在Cable(電纜)的一個頻率范圍內(nèi)傳輸，接收時進行解調(diào)，傳輸機與普通的Modem相同，不同之處是通過有線電視的某個傳輸頻帶進行調(diào)制解調(diào)的。但CableModem也有缺點，其缺點是采用共享結構，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CableModem的發(fā)展。無線接入無線上網(wǎng)是近年來興起的一種網(wǎng)絡接入技術。由于擺脫了有線的束縛，是人們可在任何地點以任何方式移動上網(wǎng)，因此受到越來越多人的青睞。無線接入技術分為固定無線接入、移動無線接入和蜂窩移動三大系列。1.固定無線接入①本地多點分配業(yè)務（LMDS）。LMDS最大的特點是寬帶特點，可用頻譜往往達1GHz以上。②多點多信道分布式系統(tǒng)（MMDS）。MMDS不需要本地電信或有線廣播公司的支持就能通過安裝在屋頂上的天線為每位用戶提供服務。③自由空間光通信（FSO）。激光無線通信與以往的利用電磁波無線通信相比，具有容量大、發(fā)射裝置和功率小、不用政府特許證、對人體無影響等優(yōu)點。2.移動無線接入①寬帶無線局域網(wǎng)絡（WLAN）。無線局域網(wǎng)絡是便攜式移動通信的產(chǎn)物，終端多為筆記本電腦。其構成包括無線網(wǎng)卡、無線接入點（AP）、無線路由器等。WLAN主要用于會場、校園、廠區(qū)、公共休閑區(qū)域等區(qū)間的用戶終端的無線接入。②藍牙技術。藍牙是一種短距離無線連接技術，用于低成本的短距離無線連。家庭信息網(wǎng)絡由于距離短，也可以利用藍牙技術。藍牙是實現(xiàn)語音和數(shù)據(jù)無線傳輸?shù)拈_放性規(guī)范，主要用于在筆記本計算機、移動電話以及其他移動設備（如打印機、數(shù)碼相機、高品質(zhì)耳機等）之間建立一種小型、經(jīng)濟、短距離的無線鏈路，從而方便、快速地實現(xiàn)各類設備之間的通信。藍牙技術的本質(zhì)是設備間的無線連接。主要用于通信與信息設備，如手機、掌上算機、筆記本計算機等。這樣給家庭網(wǎng)絡也帶來了很多方便。四、光纖接入光纖接入是指數(shù)據(jù)通信公司局端與用戶之間完全以光纖作為傳輸介質(zhì)。光纖接入可以分為有源光接入和無源光接入。光纖接入網(wǎng)主要的傳輸介質(zhì)是光纖，實現(xiàn)接入網(wǎng)的信息傳送功能。光纖接入網(wǎng)的產(chǎn)生，一方面是由于internet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的成熟和設備成本的下降，這些因素使得光纖技術的應用從廣域網(wǎng)延伸到接入網(wǎng)成為可能，為家庭網(wǎng)絡更帶來了方便“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。因而，光纖給家庭帶來了很多的方便。五、電力接入電力接入（PLC），俗稱“電力線上網(wǎng)”。PLC利用已有的電力線作為通信載體，加上一些PLC局端和終端調(diào)制器，將原有電力網(wǎng)變成了電力線通信網(wǎng)絡，將已有的電源插座變?yōu)樾畔⒉遄囊环N寬帶接入方式。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)建設同步等得天獨厚的優(yōu)點。電力線寬帶局域網(wǎng)由電力線以太網(wǎng)橋、電力線調(diào)制解調(diào)器組成的，電力線寬帶局域網(wǎng)產(chǎn)品一般采用以太網(wǎng)組網(wǎng)技術。典型的電力線聯(lián)網(wǎng)技術主要由3部分構成：數(shù)字電力線、電力線交換技術及上層應用電力線網(wǎng)絡的物理層采用數(shù)字電力線技術。第二章家庭網(wǎng)絡中的無線局域網(wǎng)第一節(jié)無線技術發(fā)展推動市場的需求一、無線網(wǎng)絡WLAN出現(xiàn)的必然性眾所周知，無線網(wǎng)絡應用正在全世界蓬勃發(fā)展。隨著無線技術在日常生活中日益普及，人們越來越渴望在家中利用網(wǎng)絡隨時隨地自由地工作、學習和娛樂。尤其是筆記本電腦使用的增加，人們也不滿足僅僅坐在書房電腦臺前上網(wǎng)，而希望可以在更舒適的地方，例如躺在床上或坐在客廳躺椅子上，也能訪問網(wǎng)絡。而且，現(xiàn)今的很多家庭都擁有了兩臺甚至兩臺以上的電腦，這就需要在家庭環(huán)境中具備多個網(wǎng)絡接入點。在家中設立無線局域網(wǎng)WLAN既簡單又省錢。人們能在各自房間自由走動，隨時接入網(wǎng)絡沖浪，而無需擔心電纜和插頭。用戶能夠真正“無線”自己的生活，感受前所未有的靈活性和自由性。隨著計算機網(wǎng)絡技術的逐漸成熟，以快捷高效，組網(wǎng)靈活為優(yōu)勢的無線網(wǎng)絡技術隨之飛速發(fā)展。無線局域網(wǎng)是有線局域網(wǎng)的延伸或替代網(wǎng)絡。無線數(shù)據(jù)通信，與有線網(wǎng)鋪設相比，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。對于生活社區(qū)、旅館、機場車站等人員流動性區(qū)域，建立無線局域網(wǎng)是理想的選擇。在過去的幾年中，數(shù)字格式內(nèi)容的普及、寬帶的光反應用以及人們對家庭網(wǎng)絡興趣的與日俱增，不斷推動著數(shù)字媒體娛樂的中心。高性能電腦為用戶提供了全新的數(shù)字媒體控制方法。而無線網(wǎng)絡技術則幫助克服了墻壁、出口、和纜線的障礙。房間布局、樓城規(guī)劃、網(wǎng)絡連接和電腦本身的位置等將不再成為消費者享受數(shù)字媒體樂趣的障礙。因此隨著社會的進步，隨著人們生活的需求，無線網(wǎng)絡的出現(xiàn)也就成為必然。二、無線局域網(wǎng)的優(yōu)勢①可靠性：無線局域網(wǎng)的系統(tǒng)分組丟失率應該低于10-5，誤碼率應該低于10-8。②兼容性：對于室內(nèi)使用的無線局域網(wǎng)，應盡可能使其跟現(xiàn)有的有線局域網(wǎng)在網(wǎng)絡操作系統(tǒng)和網(wǎng)絡軟件上相互兼容。③數(shù)據(jù)速率：為了滿足局域網(wǎng)業(yè)務量的需要，無線局域網(wǎng)的數(shù)據(jù)傳輸速率應該在1Mbps以上。④通信保密：由于數(shù)據(jù)通過無線介質(zhì)在空中傳播，無線局域網(wǎng)必須在不同層次采取有效的措施以提高通信保密和數(shù)據(jù)安全性能。⑤移動性：支持全移動網(wǎng)絡或半移動網(wǎng)絡。⑥節(jié)能管理：當無數(shù)據(jù)收發(fā)時使站點機處于休眠狀態(tài)，當有數(shù)據(jù)收發(fā)時再激活，從而達到節(jié)省電力消耗的目的。⑦小型化、低價格：這是無線局域網(wǎng)得以普及的關鍵。⑧電磁環(huán)境：無線局域網(wǎng)應考慮電磁對人體和周邊環(huán)境的影響問題。第二節(jié)無線局域網(wǎng)WLAN技術無線局域網(wǎng)技術今年來產(chǎn)生了土匪猛進的發(fā)展，目前無線局域網(wǎng)技術所采用的技術標準主要有四種：IEEE802.11家族、藍牙技術、紅外線數(shù)據(jù)協(xié)會和HomeRF,其中IEEE802.11和藍牙技術應用最為廣泛。家庭網(wǎng)絡是融合通信網(wǎng)絡、控制網(wǎng)絡和多媒體信息網(wǎng)絡于一體的家庭信息化平臺。一、無線局域網(wǎng)IEEE802.11標準無線局域網(wǎng)標準IEEE802.11.IEEE的802.11標準有很多子集構成，它詳細定義了WLAN中從物理層到MAC層的通信協(xié)議。1997年IEEE開發(fā)了第一個國際認可局域網(wǎng)標準：IEEE802.11標準。IEEE802.11標準制定對于WLAN的發(fā)展具有非常重要的作用，主要表現(xiàn)在以下幾方面：①設備互操作性。使用IEEE802.11標準，可以使多廠設備之間具備互操性。標準增強了價格的競爭，使公司能以更低的研究和發(fā)展經(jīng)費開發(fā)WLAN組件，同時也使一批較小的公司能夠開發(fā)WLAN組件。②產(chǎn)品的快速發(fā)展。IEEE802.11標準受到無線網(wǎng)絡專家嚴格的論證和檢測，開發(fā)者可以大膽采用該標準來開發(fā)無線網(wǎng)絡。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)行應用上的障礙。這將大大的減少了開發(fā)產(chǎn)品的時間。③便于升級，保護投資。利用標準的設備有助于保護投資，可以避免專有產(chǎn)品將來被新產(chǎn)品代替后造成系統(tǒng)的損失。WLAN的變革類似于IEEE802.3以太網(wǎng)，經(jīng)過技術的變革，幾年時間是標準得到了提高和完善。④價格的降低。昂貴的設備價格一直困擾著WLAN行業(yè)，但是當更多的廠家和終端用戶采用了IEEE802.11標準時，價格就大幅度的下降。其中一個原因是廠家將不再需要發(fā)展和支持低質(zhì)量的專有組件以及制造和配套設備的開支。經(jīng)歷了一個價格迅速降低的過程，無線網(wǎng)絡設備也將有一個價格降低的過程。在IEEE802.11標準中，有以下4種拓撲結構：①獨立基本服務集網(wǎng)絡。②基本服務集網(wǎng)絡。③拓展服務集網(wǎng)絡。④ESS（無線）網(wǎng)絡。這些網(wǎng)絡使用一個基本組件，IEEE802.11標準稱之為基本服務集（BSS），它提供一個覆蓋區(qū)域，使BSS中的占點保持充分的連接。一個站點可以在BSS內(nèi)自由移動，但如果它離開了BSS內(nèi)就不能夠直接與其他站點建立連接了。1.IBSS網(wǎng)絡IBSS是一個獨立的BSS，它沒有接入點作為連接的中心。這種網(wǎng)絡又叫做對等網(wǎng)。這種方式連接的設備互相之間都直接通信而不用經(jīng)過一個無線接入點來和有線網(wǎng)絡進行連接。這種結構的優(yōu)點是網(wǎng)絡抗毀性好。建網(wǎng)容易且費用較低。為了滿足任意兩個站點可直接通信，網(wǎng)絡中站點布局受環(huán)境限制較大。因此，而只需要實現(xiàn)無線設備之間互相通信的環(huán)境中特別有用如賓館、會議中心或者機場。2.BSS網(wǎng)絡在BSS網(wǎng)絡中，要求有一個無線接入點充當中心站，所有點對網(wǎng)絡的訪問均有其控制。這樣，當網(wǎng)絡業(yè)務量增大時網(wǎng)絡吞吐性能及網(wǎng)絡時延性能的惡化并不劇烈。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)絡中站點布局受環(huán)境限制也小。此外，中心站為接入有線主干網(wǎng)提供了一個邏輯接入點。BSS網(wǎng)絡拓撲結構的弱點是抗毀性差，中心點的故障容易導致整個網(wǎng)絡癱瘓，并且中心站點的引入增加了網(wǎng)絡成本。在實際應用中，WLAN往往與有線主干網(wǎng)結合起來使用。3.ESS網(wǎng)絡為了實現(xiàn)跨越BSS范圍，IEEE802.11標準中規(guī)定了一個ESSLAN。IEEE802.11標準給LLC層在網(wǎng)絡中兩個實體間要求發(fā)送MSDU的服務下定義。MAC層執(zhí)行的服務分為站點服務和分布式系統(tǒng)服務兩種類型。站點服務：IEEE802.11標準定義的站點服務為各站點所提供的功能。站點可以AP，可以安裝無線網(wǎng)卡的筆記本計算機。①認證：因為無線LAN對于避免未經(jīng)許可的訪問來說，物理安全性較低，所以IEEE802.11規(guī)定了認證服務以控制LAN對無線連接相同層的訪問。IEEE802.11標準詳細定義了兩種認證服務：開放系統(tǒng)認證是IEEE802.11默認的認證方式。這種認證方式非常簡單，非為兩步：首先，想認證另一站點的站點發(fā)送一個含有發(fā)送站點身份的認證管理幀；然后，接收站發(fā)回一個提醒它是否識別認證站點身份的幀。共享密匙認證。這種認證假定每個站點通過一個獨立于IEEE802.11網(wǎng)絡的安全信道，已經(jīng)接收到一個秘密共享密匙，然后這些站點通過共享密匙的加密認證。②不認證：當一個站點不愿與另一個站點連接時，它就調(diào)用不認證服務。而且不準對方拒絕。站點通過發(fā)送一個認證管理幀來執(zhí)行不認證服務。③加密：有線局域網(wǎng)是通過局域網(wǎng)接入到以太網(wǎng)的端口來管理的，在有線局域網(wǎng)上的數(shù)據(jù)傳輸時通過線纜直接達到特定的目的地。分布式系統(tǒng)服務：IEEE802.11標準定義的分布式系統(tǒng)服務為整個分布式系統(tǒng)提供服務功能。在無線局域網(wǎng)中，數(shù)據(jù)局域網(wǎng)通過無線電波在空中廣播的，因此在發(fā)射機覆蓋范圍內(nèi)數(shù)據(jù)可以被任何無線局域網(wǎng)絡終端接收。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心的問題，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。IEEE802.11提供了一個加密服務選項解決了這問題，將IEEE802.11網(wǎng)絡的安全級提高到與有線網(wǎng)絡相同的程度。IEEE802.11規(guī)定了一個可選擇的加密成為有線對的對等加密，即WEP。在IEEE802.11中，有MAC層負責解決客戶端工作站和訪問加入點之間的連接。當一個IEEE802.11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。一旦被一個接入點進行連接，客戶端就會將發(fā)送接收信號的頻道切換為接入點的頻道。二、無線組網(wǎng)技術在通信發(fā)展過程中，人們在充分享受到有線通信帶來的便利后，自然會烤爐使用無線手段來提供相同的服務，移動電話目前正以高于有線電話增長率的速度發(fā)展便是一個明證。同樣，在數(shù)據(jù)通信領域中，以太網(wǎng)的巨大成功同樣促使人們考慮利用無線技術來實現(xiàn)有線本地網(wǎng)的應用。目前，用于實現(xiàn)無線組網(wǎng)的主要由Wifi.、HomeRF以及Bluetooth（藍牙）。它們都工作在2.4GHz頻段。該頻段全球開放，即不用申請就可以在世界的任何地方使用這一頻段進行通信。1.WifiWifi即IEEE802.11協(xié)議。是一種短程無線傳輸技術，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。Wifi第一個版本發(fā)表于1997年，其中定義了介質(zhì)訪問接入控制層(MAC層)和物理層。規(guī)定了無線局域網(wǎng)的基本網(wǎng)絡結構和基本傳輸介質(zhì)，規(guī)定了物理層和介質(zhì)訪問層的特性。物理層采用紅外、DSSS（直接序列擴頻）或FSSS（調(diào)頻擴頻）技術。1999年又增加了IEEE802.11a和IEEE802.11g標準。其傳輸速率最高可達54Mbps。能夠廣泛支持數(shù)據(jù)、圖像、語音和多媒體等業(yè)務。2.HomeRFHomeRF(家庭射頻)是在個人電腦、消費電子、外設、軟件通訊和半導體工業(yè)等各方面領先的公司組織發(fā)起的。旨在將HomeRF發(fā)展成為家庭無線通訊范圍。HomeRF是專門為家庭用戶設計的無線局域技術，由HomeRF工作組開發(fā)。雖然其可以通過家庭中的一臺主機在移動數(shù)據(jù)和語音設備之間實現(xiàn)通信。但HomeRF開放性不好，而且技術本身還存在抗干擾性差等缺點。3.Bluetooth（藍牙）Bluetooth（藍牙）是一種小型化、低成本的短距離無線通信技術，可把各種便攜式電腦和蜂窩式移動電話用無線網(wǎng)絡連接起來，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。它使用調(diào)頻、時分多址和碼分多址等先進技術，建立多種通信系統(tǒng)之間的信息傳輸。傳輸速率1mbps，最快可達3mpbs。它有時限的帶寬和較小的傳輸距離無法滿足人們的日常應用的需求。藍牙技術的主要特點：①采用調(diào)頻技術。數(shù)據(jù)包短，抗信號衰減能力強。②采用快速調(diào)頻和前向糾錯方案以保證鏈路穩(wěn)定，減少同頻干擾和遠距離傳輸時的隨機噪聲影響。③使用2.4GHz的ISM頻段，無須申請許可證。④可同時支持數(shù)據(jù)、音頻、視頻信號。⑤采用FM調(diào)制方式，降低設備的復雜性。第三章家庭網(wǎng)絡中的Wifi和藍牙技術第一節(jié)家庭網(wǎng)絡中的Wifi技術一、Wifi技術在家庭網(wǎng)絡中應用Internet的迅速發(fā)展，是人們的生活發(fā)生了翻天覆地的變化。人們的日常生活已經(jīng)越來越來離不開網(wǎng)絡?，F(xiàn)在，人們已經(jīng)習慣了在網(wǎng)上炒股、購物、查詢賬目、繳費和搜索資料，無線網(wǎng)絡正快速進入家庭。人們迫切希望能夠任何時間、在任何地方使用網(wǎng)絡。很顯然，無線網(wǎng)絡是最佳的選擇，而Wifi技術則在組建家庭網(wǎng)絡中是有著無可比擬的優(yōu)勢。隨著電子技術的不斷發(fā)展，越來越多的手機、筆記本電腦等支持Wifi的終端產(chǎn)品月倆月流行。而基于Wifi標準的無線網(wǎng)絡成為了最為普及的無線組網(wǎng)形式。在家庭中，如果我們能夠把現(xiàn)有的家用電器以及電子產(chǎn)品以某種形式連成無線網(wǎng)絡。進行統(tǒng)一的管理和控制，并將其連入Internet進行遠程調(diào)度，那將是令人愜意的是Wifi在現(xiàn)在的家庭網(wǎng)絡中一經(jīng)得到了應用，為我們電腦和手機上網(wǎng)提供了很多方便，尤其現(xiàn)在的智能手機的使用，流量問題也是用戶很在意的，但Wifi卻為客戶解決了這個煩惱。Wifi的優(yōu)勢①無線電波的覆蓋范圍廣。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。甚至可以副高整棟大樓。②Wifi的傳輸速度很快，最高可達54Mbps,符合個人和社會信息化的需求。在網(wǎng)絡覆蓋范圍內(nèi)，允許用戶在任何時間、任何地點訪問網(wǎng)絡，隨時隨地享受諸如網(wǎng)上證券、視頻點播（VOD）、遠程教育、遠程醫(yī)療、視頻會議、網(wǎng)絡游戲等一系列寬帶信息增加值業(yè)務，并實現(xiàn)移動辦公。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。只要在需要的地方設置“熱點”，并通過高速路線將因特網(wǎng)接入。這樣，在“熱點”所發(fā)射出的電波的覆蓋范圍內(nèi)，用戶只要將無線WLAN的筆記本電腦或PDA拿到該區(qū)域內(nèi)，即可高速接入因特網(wǎng)。④健康安全。IEEE802.11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。與后者相比，Wifi產(chǎn)品的輻射更小。⑤Wifi應用現(xiàn)在已經(jīng)非常普遍。支持Wifi的電子產(chǎn)品越來越多，像手機、MP4、電腦等，基本上已經(jīng)成為了主流標準配置。而且由于Wifi網(wǎng)絡能夠很好地實現(xiàn)家庭范圍內(nèi)的網(wǎng)絡覆蓋，適合充當家庭中的主導網(wǎng)絡，家里的其他具備Wifi功能的設備，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。三、Wifi在家庭網(wǎng)絡中的組建Wifi定義了兩種類型的設備。一種無線站。通常通過一臺PC加上一塊無線網(wǎng)卡構成。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。一個無線接入點通常由一個無線輸出口和一個有線的網(wǎng)絡接口構成。橋接軟件符合802.1d橋接協(xié)議。接入點就像是無線網(wǎng)絡的一個無線基站，將多個無線的接入站聚合到有線的網(wǎng)絡上。Wifi定義了兩種模式：infrastructure模式和dadhoc模式。由于很多用戶需要訪問有線網(wǎng)絡上的設備或服務。所以基本上都會采用這種模式。Adhoc模式。也稱為點對點模式或IBSS。1、以家庭網(wǎng)關為核心的家庭網(wǎng)絡結構為了實現(xiàn)家庭內(nèi)部網(wǎng)絡與外部Internet相連互通，在家庭內(nèi)網(wǎng)和外部Internet之間需要一個家庭網(wǎng)關。該網(wǎng)關是整個家庭無線網(wǎng)絡系統(tǒng)的核心部分，它一方而完成家庭無線網(wǎng)絡中各種不同通信協(xié)議之間的轉換和信息共享，并且同外部網(wǎng)絡進行數(shù)據(jù)交換，另一方面還負責對家庭中網(wǎng)絡終端進行管理和控制。家庭中的網(wǎng)絡終端頁通過這個網(wǎng)關與外部網(wǎng)絡連通。實現(xiàn)交互和信息共享。同時，該網(wǎng)關還應有防火墻能力，能夠避免外界網(wǎng)絡對家庭內(nèi)部網(wǎng)絡終端設備的非法訪問和攻擊。2、Wifi技術在家庭無線網(wǎng)絡中的實現(xiàn)在家庭網(wǎng)絡中，Wifi主要應用在各種信息家電和家庭網(wǎng)關上。我們可以使用個人電腦、手持網(wǎng)絡終端或者遙控與家庭網(wǎng)關進行連接，并通過家庭網(wǎng)關對各種信息家電實施有效的管理和控制。因此。可以采用客戶一服務器體系結構。網(wǎng)關充當服務器的角色，控制設備對各種信息家電的控制也通過網(wǎng)關完成。家庭網(wǎng)關是整個網(wǎng)絡的核心部件。所有的信息家電以及控制設備都要連接到這個網(wǎng)關上。同時，網(wǎng)關，還要與外部的Internet互連。那么網(wǎng)關需要實現(xiàn)Wifi，并提供如TCP、HTIP等高層應用和圖行用戶界面。家庭網(wǎng)關基于嵌入式Linux進行架構。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、Web-Server高層應用。用戶可以通過身份鑒別后登錄家庭網(wǎng)關，并使用系統(tǒng)提供的圖形控制界面對信息家電進行控制和管理。家庭網(wǎng)關同時支持嵌入式Web服務器。當我們合法登錄后，就可以使用該服務器提供的Web頁面對網(wǎng)絡中的各種信息家電進行管理和控制。嵌入式的Web服務器可選用boa，它是嵌入式Lmux下應用最為廣泛的HTTP服務器程序，，功能全面。并且能夠很好的支持CGI技術進行服務器端的擴展。并且boa支持大家廣泛熟悉的C語言來實現(xiàn)CCI程序。家庭網(wǎng)關啟動后，完成系統(tǒng)的初始化，并加載相關的服務。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換成UDCP報文，通過Wifi模塊發(fā)送給網(wǎng)絡中的信息家電或控制設備。同時，家庭網(wǎng)關還通過Wifi來接收信息家電的當前狀態(tài)信息，通過處理后將其反饋給控制設備，以便用戶使用。3、信息家電模塊信息家電上的Wifi功能有兩種實現(xiàn)模式。一種是信息家電自身帶有Wifi功能。這是理想的狀態(tài)。現(xiàn)在已經(jīng)有很多家用電器比如電視機、DVD等都已經(jīng)具備了此功能。第二種是對原本不帶Wifi功能的家用電器進行Wifi擴展。可選用Rabbit公司的Wifi核心模塊和其相應的開發(fā)包進行相關擴展。由于信息家電的高端功能都由家庭網(wǎng)關來完成，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。信息家電將自身采集到的各種狀態(tài)信息傳遞給其自身的或者是擴展的微控制器，微控制器接收到這些數(shù)據(jù)后將其轉換成UDCP報文，并通過Wifi模塊將其發(fā)送給家庭網(wǎng)關。同時，信息家電還通過Wifi模塊接收自家庭網(wǎng)關的信息，處理后轉換成對家電的控制或查詢，并將其隨后的狀態(tài)信息由Wifi模塊反饋給家庭網(wǎng)關?，F(xiàn)在越來越多的家用電器及電子產(chǎn)品開始支持Wifi功能。Wifi的普及以及相關軟件的發(fā)展將會使家用電器完成功能上的飛躍。通過網(wǎng)絡將各種家電連接，可實現(xiàn)功能上的重構和資源的再配置。隨著網(wǎng)絡的普及和推廣，將家庭中的各種帶有網(wǎng)絡功能的家用電器通過無線技術連接成局域網(wǎng)絡，并與外部Internet相連，構成智能化、多功能的現(xiàn)代家居智能系統(tǒng)將會成為新的流行趨勢。Wifi在手機上的應用如今許多消費者擁有數(shù)字電影、電視劇、音樂和照片庫，他們非常希望能夠從家庭中的任何地方通過無線設備訪問這些媒體內(nèi)容。802.11n不僅支持多個并發(fā)用戶和設備，而且它的超強功能可保證服務質(zhì)量，確保家庭中所有設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。由于Wifi的頻段在世界范圍內(nèi)是無需任何電信運營執(zhí)照的免費頻段，因此WLAN無線設備提供了一個世界范圍內(nèi)可以使用的，費用極其低廉且數(shù)據(jù)帶寬極高的無線空中接口。用戶可以在Wifi功能我們打長途電話，瀏覽網(wǎng)頁、收發(fā)電子郵件、音樂下載、數(shù)碼照片傳遞等，再無需擔心速度慢和花費高的問題。Wifi在掌上設備上應用越來越廣泛了，高級賓館，豪華住宅區(qū)，飛機場以及咖啡廳之類的區(qū)域都有Wifi接口。當我們?nèi)ヂ糜?，辦公時就可以在這些場所使用我們的掌上設備盡情網(wǎng)上沖浪了。近兩年，市場上支持UMA等技術，具備WLAN連接功能的智能手機越來越多。它們除了可以借助GSM/CDMA移動通信網(wǎng)絡通過外，還能在Wifi無線局域網(wǎng)覆蓋的區(qū)域內(nèi)，共享PC上網(wǎng)通話。。為了能用手機躺在床上上網(wǎng)，開通GPSR。無奈GPRS上網(wǎng)不但速度難以讓人滿意，資費也不便宜。但用一臺無線路由器就可以用手機和PC共享寬帶上網(wǎng)。目前通過無線路由器或無線AP上網(wǎng)，已經(jīng)成為很多上網(wǎng)用戶的選擇。通過無線路由器、LAN或WLAN，PC可以輕松的利用ADSL、Cable、FTTX等寬帶接入Internet。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)。當然，如果在Wifi手機和無線路由器都正常開啟的情況下，Wifi手機無法路由器共享上網(wǎng)，我們就需要檢查一下設備的設置。第二節(jié)藍牙技術藍牙支持實時的同步定向連接和非實時的異步無定向連接，分別稱為SCO鏈路和ACL鏈路，前者主要傳送話音等實時性強的信息，后者則以數(shù)據(jù)為主。藍牙支持64kbps的實時語音傳輸和各種速率的數(shù)據(jù)傳輸。提供了短距離的無線多媒體通信。藍牙不但規(guī)定了通信協(xié)議還規(guī)定了應用模型（profile）。模型中定義藍牙協(xié)議中消息與過程的一個子集，對使用特定服務過程中的空中接口給出了確切的描述。如果一個藍牙產(chǎn)品符合某個應用模型或者某幾個應用模型，則必須支持模型中所規(guī)定的必備功能、可選功能、條件功能。藍牙技術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)，所有設備的地位都是平等，首先提出通信要求的設備稱為藍牙的主從網(wǎng)絡。一、藍牙中的關鍵技術（一）跳頻技術調(diào)頻是藍牙的關鍵技術之一，對應于單時隙包，調(diào)頻速率為1600跳每秒：對應于多時隙包，調(diào)頻速率有所降低，但在建鏈時則提高為3200跳每秒。使用這樣高的調(diào)頻速率，使得藍牙系統(tǒng)具有足夠的抗干擾能力。藍牙工作的頻段是全球通用的2.4GHzISM頻段。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)常會遇到不可預測的干擾源，例如手機、無繩電話、微波爐等。這使得藍牙系統(tǒng)的傳送錯誤率遠遠高于實際應用水平，為此，采用跳頻技術是避免干擾的一項有效措施。所謂跳頻技術，就是將整個頻帶分成若干跳頻信道（HopChannel）。在一次連接中，藍牙芯片所控制的收發(fā)器按照一定的碼序列，不斷地從一個信道跳轉到另一個信道；而接收方也是按照相同的跳轉規(guī)律進行通信。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。跳頻的瞬時帶寬很窄，但通過擴展頻譜技術，可以使這個窄帶寬被成倍地擴展成寬頻帶，使被干擾的可能性變得很小，由此就可以保證傳送的完整性和系統(tǒng)的穩(wěn)定性。（二）糾錯技術在藍牙技術中使用了三種糾錯方案：1/3比例前向糾錯碼（1/3FEC）、2/3比例前向糾錯碼（2/3FEC）和用于數(shù)據(jù)的自動請求重發(fā)（ARQ）方式。1/3比例前向糾錯碼是一種較簡單的糾錯碼方式，屬于重復碼，實現(xiàn)時對每位信息重復三次。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。使用ARQ方式，在一個時隙中傳送的數(shù)據(jù)必須在下一個時隙得到確認（或超時）信息。只有數(shù)據(jù)在接收端通過了報頭錯誤檢測和循環(huán)冗余檢測，被認為無錯后，才向發(fā)送端反回確認信息；否則，返回一個錯誤信息。（三）邏輯信道藍牙有五種邏輯信道，他們可以用來傳輸不同類型的信息。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。藍牙有4種基本類型的設備地址：表3.1藍牙4種基本類型的設備地址BD-ADDR48位長的藍牙設備地址（IEEE802標準）。該地址劃分為LAP（24位地址低端部分）、UAP（8位地址高端部分）和NAP（16位無意義地址部分）。AM-ADDR3位長的活動成員地址。所有的0信息AM_ADDR都用于廣播消息。PM-ADDR8位長的成員地址，分配給處于暫停狀態(tài)的從單元使用。AR-ADDR訪問請求地址（accessrequestaddress）被暫停狀態(tài)的從單元用來確定訪問窗口內(nèi)從單元—主單元半時隙，通過它發(fā)送訪問消息。（四）微微網(wǎng)藍牙支持點對點和點對多點的通信，其最基本的網(wǎng)絡組成是微微網(wǎng)。微微網(wǎng)是通過藍牙技術連接起來的一種微型網(wǎng)絡，由一個主設備（Master）和若干個從設備（Slave）組成，且從設備最多為7臺。主設備負責通信協(xié)議的動作，而從設備則受控于主設備。一個微微網(wǎng)可以是2臺相連的設備，也可以是8臺連在一起的設備，所有設備單元均采用同一跳頻序列。主從設備的拓撲結構如圖1所示。藍牙給每個微微網(wǎng)都提供了特定的跳轉模式，因此，它允許大量的微微網(wǎng)同時存在。同一區(qū)域內(nèi)，多個微微網(wǎng)互聯(lián)形成了分散網(wǎng)。不同的微微網(wǎng)信道有不同的主單元，因而存在不同的跳轉模式。（五）安全性藍牙技術的無線傳輸特性使它非常容易受到攻擊，因此，安全機制在藍牙技術中顯得尤為重要。雖然藍牙系統(tǒng)所采用的跳頻技術已經(jīng)提供了一定的安全保障，但藍牙技術仍然需要在應用層和鏈路層上提供安全措施。該措施將用于對等環(huán)境，即藍牙系統(tǒng)每個單元中設備的匹配和加密規(guī)則都將以同樣的方法實現(xiàn)。在鏈路層，藍牙的使用四個參數(shù)來保證系統(tǒng)的安全性：每個用戶唯一的48位地址、用戶的128位驗證密鑰、用戶的8～128位加密密鑰、設備產(chǎn)生的一個128位隨機數(shù)RAND。藍牙的低層安全是通過基帶和鏈路管理中的鑒權、匹配和加密完成的。鑒權基于“競爭-應答”算法，是藍牙系統(tǒng)中的關鍵部分，它允許用戶為個人的藍牙設備建立一個信任域。校驗器發(fā)送一個LMP-au-randPDU分組給請求者，該PDU（協(xié)議數(shù)據(jù)單元）分組含有一個隨機數(shù)。請求者根據(jù)獲取的分組計算出應答值，然后將應發(fā)回給校驗器，驗證應答值是否正確。當兩臺設備無共用鏈接字時，則基于個人識別碼PIN和隨機數(shù)創(chuàng)建初始化字Kinit，這一過程為匹配。Kinit字在校驗器向請求者發(fā)出LMP-in-rand時創(chuàng)建，然后進行鑒權，共計算過程基于Kinit字，而不是鏈接字。通過鑒權后，鏈接字即被創(chuàng)建。加密被用來保護連接中的個人信息，密鑰由程序的高層來管理。網(wǎng)絡傳送協(xié)議和應用程序，可以為用戶提供一個較強的安全機制，需要注意的是，加密字節(jié)全不同于鑒權字。鑒權字具有靜態(tài)性，而一旦建立加密字，就由運行在藍牙設備上的具體應用，來決定什么時候和是否需要修改加密字。藍牙技術作為一種新的技術的面試，解決傳統(tǒng)技術的布線問題，使得不必要出現(xiàn)一些的問題。藍牙技術在家庭網(wǎng)絡中的應用1.系統(tǒng)組成結構基于藍牙技術的智能家居系統(tǒng)，其硬件組成主要包括藍牙模塊、MCU、傳感器網(wǎng)絡和家庭計算機，總體構成如圖3.1所示．從機由藍牙模塊、MCU、傳感器組以及外部RAM等組成?？紤]到電話普及率高以及不同家庭的需要，系統(tǒng)可以通過電話線或互聯(lián)網(wǎng)與外界連接．其中與互聯(lián)網(wǎng)連接可以通過嵌入式Modem直接連接，也可以通過家庭計算機與互聯(lián)網(wǎng)連接，后者可以由家庭計算機保存數(shù)據(jù)以及進行傳感網(wǎng)絡的數(shù)據(jù)融合處理。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)絡鏈路；緊急開關供主人在室內(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，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。正是由于藍牙技術的低成本、低功耗、高速率、高可靠性和兼容性等特點，使得基于藍牙技術的家庭網(wǎng)絡系統(tǒng)能為人們所接受。圖3.1硬件組成2.軟件設計為了避免同頻干擾的問題，系統(tǒng)采用時分TDMA（TimeDivisionMultipleAccess）復用技術，把系統(tǒng)主機與任意一臺從機之間的通信采用時分的方式分開，主機通過掃描的方式與各從機進行點對點通信。圖2所示為主機主程序流程圖．主機不僅負責各種不同類型子網(wǎng)之間的協(xié)議轉換，而且還要完成家居智能控制和互聯(lián)網(wǎng)接入功能．它通過多種途徑（互聯(lián)網(wǎng)、有線電話、手機等）從多樣的外部網(wǎng)絡接收通信信號，實現(xiàn)遠程信息交互。圖3.2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)藍牙設備的復位、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。圖3.3從機藍牙數(shù)據(jù)處理程序流程圖復位操作后使藍牙主控制器HCI、鏈路管理器和射頻部分復位；讀數(shù)據(jù)操作是讀取發(fā)往HCI數(shù)據(jù)分組的最大長度和允許的數(shù)量；由定時控制確定對藍牙設備是否周期性尋呼掃描其他藍牙設備或查詢請求。圖3.4藍牙ACL通信流程圖3.數(shù)據(jù)包處理程序由于傳感網(wǎng)絡中除數(shù)字（開關）量傳感器外，還有模擬量傳感器，所以，數(shù)據(jù)在傳送之前需要進行相應處理．需要將主要數(shù)據(jù)分割成一定格式的數(shù)據(jù),并增加諸如糾錯等一些額外的信息(開銷比特)，這個過程叫打包．解包是將有效的數(shù)據(jù)從噪聲和隨機數(shù)據(jù)中區(qū)別出來的過程．解包程序的好壞直接影響到系統(tǒng)識別有效數(shù)據(jù)的能力．解包程序應能有效地辨別正確數(shù)據(jù)，降低誤碼率，提高系統(tǒng)通信速率。圖3.5數(shù)據(jù)發(fā)送、接收程序流程圖（一）家庭環(huán)境控制家庭網(wǎng)絡的一個重要功能就是對居住環(huán)境的控制，即自動或遠程控制家庭的溫度、濕度、光照、空氣質(zhì)量和熱水器等。如今，環(huán)境問題已經(jīng)成為一個直接關系到人們身體健康，乃至生命安全的至關重要的問題，家庭環(huán)境也不容忽視。家庭網(wǎng)絡系統(tǒng)，可以改善人們的生存條件，也可以提高家庭的生活質(zhì)量。（二）能源監(jiān)視與管理主要是指家庭中的水、電、燃氣和供暖的定時開關等?？梢宰詣雨P燈和關閉電器，節(jié)省開支；家中沒有人時，可以調(diào)節(jié)供暖的溫度；在電費較低的時段開啟電器。（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。在家庭網(wǎng)絡系統(tǒng)中如果采用了藍牙技術，就會出現(xiàn)新的三表遠傳流量計費系統(tǒng)的局面。通過在支持藍牙的微芯片中置入相應程序，并置入流量表中，可以去掉流量表與節(jié)點控制器之間的連線，使每個計量末端采用無線方式，降低系統(tǒng)由于線路損壞而帶來的系統(tǒng)故障，提高了系統(tǒng)的可靠性。（四）安防系統(tǒng)家庭網(wǎng)絡的基本目標為人們提供一個舒適、安全、方便和高效率的生活環(huán)境。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，也包括家庭設備的安全。為了實現(xiàn)這種安全體系，需要配備相關的防衛(wèi)措施，例如電子門禁、對講系統(tǒng)、電子防盜系統(tǒng)、玻璃破檢測報警系統(tǒng)、室內(nèi)跑水檢測與報警系統(tǒng)、室內(nèi)有毒/害氣體的檢測等。報警控制器連接至社警鈴、報警指示燈、電話、若報警，可按預先設置的若干個電話號碼，自動拔通進行報警，并報出家中具體是哪個系統(tǒng)報警了。但是要實現(xiàn)上述功能需要藍牙技術與網(wǎng)絡連接來實現(xiàn)智能住宅從使用的角度來看是由三個使用網(wǎng)絡組成一即家庭網(wǎng)絡（HOMENET）、小區(qū)管理網(wǎng)絡（INTRANET）、國際互連網(wǎng)絡（INTERNET）。通過對這三個網(wǎng)絡的充分應用，才使網(wǎng)絡走入家庭，貼近生活，才能體現(xiàn)出正真意義上的智能住宅。而家庭中的家庭網(wǎng)絡系統(tǒng)正是在這種強烈的需求愿望驅(qū)使下產(chǎn)生的，它屬于家庭網(wǎng)絡范疇，正是有了它，才使人們覺得網(wǎng)絡就在身邊，無處不在，才使人們在工作中、學習中、生活中能充分利用網(wǎng)絡資源和優(yōu)勢，高效、便捷、安全的生活。家庭網(wǎng)絡系統(tǒng)將家庭中各種與信息相關的通訊設備、家用電器和家庭保安裝置，通過家庭總線技術連接到一個家庭智能化系統(tǒng)上進行集中的或異地的監(jiān)視、控制和家庭事務性管理，并保持這些家庭設施與住宅環(huán)境的和諧與協(xié)調(diào)。這些功能都是通過家庭網(wǎng)絡系統(tǒng)中的家庭網(wǎng)絡控制器未實現(xiàn)的，家庭網(wǎng)絡控制器具有家庭總線系統(tǒng)、通過家庭總線系統(tǒng)提供各種服務功能、并和住宅以外的外部世界相通連?？梢赃@樣說，家庭網(wǎng)絡系統(tǒng)是智能住宅的核心。由此可見，家庭網(wǎng)絡系統(tǒng)在智能住宅中的重要地位。家庭網(wǎng)絡控制器功能：通過總線與各種類型的模塊相連接，通過電話線路。計算機互聯(lián)網(wǎng)、CATV線路與外部相連接。通過利用個人電腦或網(wǎng)絡電視，主用戶設置控制命令（開關控制、時間表控制或聯(lián)動控制）。根據(jù)設置在內(nèi)部的時鐘功能，和內(nèi)部的軟件程序，執(zhí)行控制命令，并向單元控制模塊傳達命令，對聯(lián)接的各種家電進行控制。家庭通訊網(wǎng)主機：家庭通訊網(wǎng)主機實質(zhì)就是現(xiàn)在的Internet機頂盒也叫網(wǎng)絡電視，主要完成Internet、電腦、電視功能的融合，并且完成與小區(qū)管理中心的互連。家庭通信網(wǎng)絡單元由電話通信模塊、計算機互聯(lián)網(wǎng)模塊、CATV模塊組成，有些還具有藍牙技術的接口，以利于將來藍牙技術的設備進入家庭使用。機頂盒將是計算機技術與家用電器結合的先導，是數(shù)字化技術的先鋒，是家庭網(wǎng)絡的控制器。家庭網(wǎng)絡控制器主機：是由中央處理器CPU、通信模塊組成。它的主要功能是：通過利用個人電腦或網(wǎng)絡電視，由用戶設置控制命令（開關控制、時間表控制或聯(lián)動控制）。根據(jù)設置在內(nèi)部的時鐘功能，執(zhí)行控制命令，并向單元控制模塊傳達命令，對聯(lián)接的各種家電進行控制。

三、藍牙技術發(fā)展中存在的問題藍牙技術在無線網(wǎng)絡系統(tǒng)中的發(fā)展?jié)摿薮?，同時也面臨巨大的困難和技術難題。首先，由于藍牙技術使用的通訊頻段是2.45GHzISM頻段，這一頻段對所有的無線電系統(tǒng)都是開放的，像IEEE802.11b和HomeRF（家庭網(wǎng)絡）這些無線通訊標準都使用同一頻段進行通訊，因此使用其中的任何一個子頻段都有可能遇到不可預測的干擾源。盡管藍牙技術采用的跳頻擴展技術是避免干擾的一項有效措施，但干擾依然存在。實驗顯示，在無線LAN的信號開始傳輸后，藍牙的傳送速度降低了2成；同樣受到藍牙干擾，無線LAN的速度也會變慢，導致吞吐量明顯下降。在實用化方面，藍牙技術的應用程度也遠遠落后于IEEE802.11b，IEEE802.11b甚至開始使用在原本認為屬于藍牙范圍的手機和其他小型設備上，加上IEEE802.11b在傳輸距離和傳輸速度上的優(yōu)勢，IEEE802.11b標準對藍牙的爭奪，將不僅在頻段資源上，更在應用方面。

其次，是標準化和互操作性。因為有眾多的廠家在生產(chǎn)眾多的產(chǎn)品，而且藍牙又在不斷的更新協(xié)議，這些過多變化的協(xié)議和不同廠家的藍牙組件之間的互操作性都會影響藍牙的正常發(fā)展。藍牙產(chǎn)品的全面測試標準也制約了藍牙產(chǎn)品的推廣。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重要的，目前的藍牙測試標準對狀態(tài)轉移和數(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。因此除非藍牙芯片在一系列的應用中實現(xiàn)了標準化，否則對消費者不可能有強烈的吸引力。藍牙技術面臨的第三個問題是價格問題。低成本和小型化是藍牙技術實現(xiàn)與普及的關鍵，制約藍牙產(chǎn)品推出的因素中，芯片價格是一個大問題。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。另外，藍牙芯片在模塊設計和制造工藝上也存在問題。藍牙模塊的生產(chǎn)存在兩個技術問題：一是決定模塊小型化的安裝技術；二是包含天線在內(nèi)的最佳設計。藍牙芯片越小越便于安裝，應用范圍越廣，但是制造成本會大幅增加，導致性能價格比不優(yōu)的問題。關于天線的設計與安裝也是個大問題。如果設備框體和內(nèi)部構造不同，天線的特性將有巨大的變化。盡管藍牙存在一些技術細節(jié)問題需要解決，不過隨著技術的不斷發(fā)展，相信這些問題會很快解決。參考文獻[1]戴志濤，鄭巖．以太網(wǎng)[M]．北京：人民郵電出版社，1999-8．[2]建亞，佘浩，王振凱.現(xiàn)代交換原理[M]．北京：北京郵電大學出版社，2006．[3]孫維平．FTTx與PON系統(tǒng)工程設計與實例[M]．北京:人民郵電出版社，2013-1[4]蔣青，呂翊.通信原理與技術[M]．北京：北京郵電大學出版社，2007．[5]應曉蕊．工業(yè)以太網(wǎng)的實時性研究系統(tǒng)設計[D]．浙江大學，2004[6]J.C.David,Mackay:GoodErrorCorrectingCodesBasedonSparseMatrices[J],IEEETranson.InformationTheory,1999,399-431.[7]方國濤．寬帶接入技術[M]．北京：人民郵電出版社，2010-2：12-17.[8]孫斌，龔健華，肖合九．現(xiàn)代電子技術．2004-2．[9]張志學，肖志懷，李朝輝；以太網(wǎng)與現(xiàn)場總線[J]．工業(yè)控制計算機，2001-7：45-49[10]鄭國權，桂萍.電信科學．1998-2.[11]French.W.BetweenSilences:AVoiceFromChina[N].Atlanticweekly.1987-8-15(33).[12]伍蠡甫．西方文選論[C]．上海：上海譯文出版社，1979:12-17.[13]王明亮．中國學術期刊標準化寬帶接入系統(tǒng)的進展[EB/OL]．2007．[14]Gill.R.MasteringEnglishLiteratu[M].London:Macnmillan.1985:42-45.[15]陳磊．從現(xiàn)場總線到工業(yè)以太網(wǎng)的實時性問題研究[D]．浙江大學，2004.第四章電信系統(tǒng)中家庭網(wǎng)絡的現(xiàn)況第一節(jié)基于電信系統(tǒng)的家庭網(wǎng)絡技術要求基于電信網(wǎng)絡的家庭網(wǎng)絡的定義著重強調(diào)了基于電信網(wǎng)絡的家庭網(wǎng)絡物理位置是在家庭內(nèi)部，同時突出了家庭網(wǎng)關在基于電信網(wǎng)絡的家庭網(wǎng)絡中的重要作用，將電信網(wǎng)絡提供的業(yè)務和應用延伸到家庭范圍內(nèi)。一、家庭網(wǎng)絡與電信網(wǎng)絡的連接1.基于電信網(wǎng)絡的家庭網(wǎng)絡與電信網(wǎng)絡的連接強調(diào)家庭網(wǎng)絡由家庭網(wǎng)關與三個電信平臺連接：①電信業(yè)務網(wǎng)絡——提供電信業(yè)務與應用。②設備管理平臺——負責完成家庭網(wǎng)絡相關設備如：家庭網(wǎng)關、機頂盒等的遠程管理。③業(yè)務管理平臺——負責完成業(yè)務的部署和控制。2.在標準中家庭網(wǎng)絡主要包括四個邏輯功能實體：①網(wǎng)絡接入功能實體（networkaccessentity，NAE），負責終結接入技術。②家庭網(wǎng)絡核心功能實體（homecoreentity，HCE），負責完成基于電信網(wǎng)絡的家庭網(wǎng)絡核心功能，包括：家庭內(nèi)部設備的聯(lián)網(wǎng)、遠程管理、QoS、安全等。③功能處理實體（functionalprocessingentity，F(xiàn)PE），負責IP與非IP信令的轉換，以及信令、媒體格式的轉換。④用戶終端功能實體（enduserterminalentity，EUTE），EUTE由用戶直接使用，提供UI界面。3