基于电信系统的家庭网络研究.docx
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基于电信系统的家庭网络研究
重庆邮电大学移通学院毕业设计（论文）任务书
设计（论文）题目基于电信系统的家庭网络研究
学生姓名系别通信工程系专业通信工程班级
指导教师职称讲师联系电话
教师单位下任务日期_2013_年_1_月_4_日
主
要
研
究
内
容
、
方
法
和
要
求
本文主要研究在电信系统中家庭网络的应用，对家庭网络中的宽带技术、蓝牙技术、无线局域网有系统的讲解，再者主要研究蓝牙技术、Wifi技术的发展以及在家庭网络中的具体应用，还用时下盛行的手机Wifi技术。
进
度
计
划
（1）2013.1.4—3.5：
结合论文需要收集、整理、归纳分析资料；
（2）3.6—3.15:
完成开题报告；
（3）3.16—4.10：
查阅资料掌握蓝牙及Wifi技术的基本原理、基本要求；
（4）4.11—5.10：
撰写毕业论文，写出论文的基本框架；
（5）5.11—5.20：
修改论文，送论文审查，准备答辩；
（6）6.1：
答辩，完成全部毕业设计相关资料的递交。
主
要
参
考
文
献
[1]杨威.宽带接入技术与实践[M].北京：
人民邮电出版社，2008
[2]房胜,田淑珍，钟玉琢.一种新的基于蓝牙技术的家庭网络服务发现模型[C].2001.10
[3]楼颖.数学化家电网络软件平台SOPCA中管理系统的研究[D].清华大学硕士论文，2000.5
[4]剑虹，汪敏，朱俊.基于蓝牙技术家庭网络的研究和实现[J].计算机工程，2004.3
指导教师签字：
年月日
教研室主任签字：
年月日
备注：
此任务书由指导教师填写，并于毕业设计（论文）开始前下达给学生。
摘要
随着家用电器，IT产品，通信产品在家庭内的普及，家庭内设备的网络化，信息化，自动化需求应运而生，家庭网络的概念随之产生。
从家庭网络概念的广义理解出发，提出家庭网络是为了满足用户的某些需求而组建的，为用户提供一定的业务与应用，并对家庭网络的业务与应用、目前家庭网络业务与应用的发展情况进行了分析，提出今后家庭网络业务与应用的发展趋势。
传统的网络模式已经不能满足人们快速增加的需求，所以部署新业务，采用新的体系结构，开发新型的业务平台，成为需要研究解决的重要问题。
经过30年的发展,家庭网络已经成为一个集家用电器控制系统,家庭娱乐服务系统,家庭安全管理系统三者于一体的一个集成化系统。
其中,家庭娱乐流媒体业务成为目前家庭网络发展最快的一个领域。
怎样更好的满足家庭客户的需要,又可兼顾到目前的网络架构和运营商的成本是一个亟待解决的重要课题,而长期以来的应用研究主要集中在了家庭内部，对于家庭之间,即家庭网关设备之间的互联、互通几乎没有研究。
本文通过对家庭网络中的宽带接入技术、蓝牙技术、无线局域网都有系统的讲解。
对蓝牙技术和现在盛行的Wifi技术在家庭网络中的应用有较详细的讲解，也涉猎了Wifi在现在智能手机上的应用。
【关键词】家庭网络宽带接入技术无线网络蓝牙技术家庭Wifi
ABSTRACT
Ashouseholdappliances,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
目录
前言1
第一章家庭网络的概述2
第一节家庭网络的概述及研究目的2
第二节宽带接入的提出3
一、宽带接入的背景3
二、宽带接入的特点4
第三节宽带接入技术概述4
一、XDSL接入5
二、CableModem接入5
三、无线接入6
四、光纤接入6
五、电力接入7
第二章家庭网络中的无线局域网8
第一节无线技术发展推动市场的需求8
一、无线网络WLAN出现的必然性8
二、无线局域网的优势8
第二节无线局域网WLAN技术9
一、无线局域网IEEE802.11标准9
二、无线组网技术12
第三章家庭网络中的Wifi和蓝牙技术14
第一节家庭网络中的Wifi技术14
一、Wifi技术在家庭网络中应用14
二、Wifi的优势14
三、Wifi在家庭网络中的组建15
四、Wifi在手机上的应用17
第二节蓝牙技术18
一、蓝牙中的关键技术18
二、蓝牙技术在家庭网络中的应用21
三、蓝牙技术发展中存在的问题26
第四章电信系统中家庭网络的现况28
第一节基于电信系统的家庭网络技术要求28
一、家庭网络与电信网络的连接28
二、基于电信网络的家庭网络标准体系30
第二节家庭网络的现况30
第五章电信系统中家庭网络的未来发展33
第一节家庭网络的发展需求33
第二节家庭网络在电信系统中的未来发展34
一、融合型家庭网关34
二、无线接入网关35
三、家庭组网有线与无线并存35
四、运营商角逐家庭网络36
结论38
致谢39
参考文献40
附录41
一、英文原文41
二、英文翻译45
前言
随着家用电器、通过信产品在家庭内的普及，家庭生活的网络化、信息化、自动化的需求也应运而生，家庭网络的概念也就随之出现。
数字化进程的日益加深，人们的家居生活越来越明显地印上“网络”的烙印，最突出的表现就是家电开始走向数字化，网路化。
在这个网络并且又信息开放的时代，家庭网络的出现给人们带来了很多的方便，无论是在个人娱乐方面还是在生活方面都方便了许多，例如：
网络学习、网络购物、网络订票、网络音乐、网络电视（VOD）、网络游戏、网络聊天（QQ、MSN）、网络日记（Blog）、网络新闻、网络会议、IP电话以及远程医疗。
现在的网络时代足不出户就可以看到你所需要的影片或者视频，并且还可以享受在家里轻松购物的感觉，不用大包小包的满商店的逛，而且还给人们带来了很多视觉和精神上的享受，最主要的是给那些没时间逛街的上班族也带来了莫大的方便。
随着家庭网络应用的范围一点一点的变得广阔，其起到的作用更是不可磨灭的。
蓝牙技术和无线Wifi技术的出现是的家庭网络的使用更加的方便，更加的先进，更加有利于我们的生活。
无线Wifi技术解决了家庭用网的线路问题，而蓝牙技术则是的短距离内更加方便我们使用网络。
第一章家庭网络的概述
第一节家庭网络的概述及研究目的
家庭网络（HomeNetwork）：
指的是融合家庭控制网络和多媒体信息网络于一体的家庭信息化平台，是在家庭范围内实现信息设备、通信设备、娱乐设备、家用电器、自动化设备、照明设备、保安（监控）装置及水电气热表设备、家庭求助报警等设备互连和管理，以及数据和多媒体信息共享的系统。
家庭网络随着用户的需求、政策、技术、标准的发展而发展。
家庭网络系统构成了智能化家庭设备系统，提高了家庭生活、学习、工作、娱乐的品质，是数字化家庭的发展方向。
家庭网络可以提供集成的语音、数据、多媒体、控制和管理等功能，从而达到信息在家庭内部与外部之间的充分流通和共享，让人们的家庭生活更好的与外界接轨，同时也可以更好的学习外界的新事物。
今天，不同行业（包括IT/家电业、通信业、小区物业）对家庭网络的不同理解都是根据不同的用户需求而来的。
根据用户的需求，家庭网络提供的业务与应用带给消费者的体验可以仅限于家庭内部，小区内部，也可以是任意时间任意地点。
这些业务与应用包括：
照片、音乐、影片等共享；文件、打印共享；空调、冰箱、洗衣机、灯光控制；烟雾、煤气泄漏、防盗报警；水、电、煤三表数据自动读取；各类电话/传真、可视通信、互联网访问；IPTV、视频点播、网络游戏；远程家电控制、远程抄表、远程报警。
家庭网络涉及的设备是下列设备中的多个：
计算机、打印机、传真机、扫描仪、投影仪、手机、IP电话、录像机、电视机、机顶盒、A/V设备、摄像机、数码相机、洗衣机、冰箱、微波炉、安防系统、照明系统、可视对讲系统、电动窗帘系统、自动烟雾探测、水表、气表、电表等。
目前，在国内外一些小区、社区流行着“智能化小区”的概念，通过各种技术为人们的生活带来的方便变现还有以下方面：
①为自来水、煤气、电力、暖气的集中抄表提供了方便。
②为小区和家庭安防直接将安防信息和警报发给所在小区警备室、接到派出所提供了方便。
③接入小区服务、社区医院等系统，只要用户触发按键，位置信息将自动发送到小区急救平台或相关社区医院。
通过家庭网络可以实现以下的业务与应用：
①通过与Internet互联，机顶盒和电视机或者电脑实现VOD点播，并提供个性化的信息服务及互动的Internet娱乐游戏等。
②实现家庭内部各种信息终端的高速信息共享。
如：
PDA、PC之间的数据共享。
③通过家庭网关实现远程对各种家用电器设备的控制、调节和检测，如对微波炉、洗衣机、空调、灯光、电动窗帘、温度和湿度控制器、风量调节器等的控制。
④实现放到报警、自动烟雾检测器、有害气体检测装置自动报警，并通过网络发送到用户手机、Email信箱或者小区的管理中心。
⑤通过在家中安装摄像头，利用家庭网关作为食品服务器，用户在远端通过Internet可以实时监控家庭安全。
家庭网络的业务应用功能可以定位为以下三大方面：
①家庭娱乐：
观看影片、聆听音乐、上网购物、聊天、关注新闻等
②电信及广播业务：
VOD、VOIP、IPTV、个人影音studio、家庭共享
③控制及监视功能：
安防、电器控制、电源管理。
第二节宽带接入的提出
一、宽带接入的背景
生活在信息时代，许多人每天都接触因特网。
如：
网络学习、网络游戏、网络音乐、网络购票、网络购物、网络聊天等，都离不开网络，而能为用户提供这些服务的技术，就是宽带接入技术。
传统的接入方式是铜线接入，接入网络的业务节点不开放。
这种接入方式仅能支持普通的、低速的数据业务。
随着光通信技术和高速调制技术（如ADSL
）的突破，以及用户多高速数据业务和多媒体业务需求的推进，接入网技术在20世纪90年代飞速发展。
其趋势是设备上网标准化程度高，接口开放，用户接口速率提升，对不同业务的支持能力更强。
我国接入网的建设始于20世纪90年代中期，网上运行的接入网设备绝大部分是窄带接入系统。
据统计，世界上的Internet的访问人数日益增加，用户对数据传送速率的需求也是与日俱增，对整个网络带宽形成巨大的压力，特比是接入部分，为解决Internet业务烦人高速接入问题，提出了宽带接入技术。
宽带接入技术的提出是市场的需求、是人们网络生活的需求。
二、宽带接入的特点
宽带（broadband）从技术上说，是指统一传输介质上，可以利用不同的频道进行多重并行传输，而且速率在1.54Mbit/s以上。
通常人们把骨干网传输速率在2.5Gbit/s以上、接入网的传输速率能够达到1Mbit/s的网络即为宽带网。
宽带到底需要多宽，才能满足人们的需求？
经研究认为超过300kbit/s就可以作为一个比较合理的宽带应用。
现在的宽带其传输速率通常为2Mbit/s，已经能够满足人们的大量的下载及影音传输的基本需要了。
在实际应用中，宽带网的接入层（位于用户区的局域网），局域网可以是宽带网的一个终端系统，宽带接入特点有以下四点：
①传输带宽，可靠性和扩展性强。
②提供各种多媒体服务（视频点播、远程教育、远程医疗、电子商务、电视会议、视频电话等）
③随时上网，无需使用电话线，不受时间限制。
④结构简单，维护方便。
第三节宽带接入技术概述
近年来，宽带业务在国内乃至全世界都地非常盛行的，发展也是突飞猛进的，接入技术也是多种多样，目前使用较多的有：
XDSL技术、LAN技术、光纤技术、无线技术、CableModem技术和电力线载波技术（PLC）。
一、XDSL接入
数字用户线（DSL）是一种不断发展的宽带技术，该技术采用先进的编码技术和调制解调技术在常规电话线上传送宽带信号。
它以铜质电话线为传输介质，在一根铜线上分别传输数据和语音信号，采用点对点的拓扑结构
XDSL中的“x”代表各种数字用户环路技术，因此它又分为IDSL（ISDN数字用户环路）、HDSL（highspeedDSL，利用两对线双向对称传输2Mbit\s的高速数字用户环路）、SDSL（单线对双线双向对称传输的数字环路，传输距离比HDSL稍短）、VDSL（甚高速数字用户环路）、ADSL（非对称数字用户环路）。
ADSL被誉为“现代信息高速公路上的快车”。
因其具有下载速率高、频率高、性能优良等特点，而且技术比较成熟，所以得到了广泛的应用。
ADSL是运行在普通电话上的一种高速宽带技术，最初主要是针对视频点播业务开发的，随着技术的发展，逐步成为了一种较方便的宽带接入技术，被业界所重视。
其优势在于可以充分利用现有的电话线网络，在线路两端加装上ADSL设备就可以为用户提供高带宽服务。
二、CableModem接入
CableModem是有线电视系统普遍采用的一种宽带接入技术。
CableModem接入需要混合光纤/同轴电缆（HFC）的支持。
HFC是指将光缆敷设到小区，然后通过光电的转换节点，利用有线电视同轴电缆网连接用户，提供综合电信业务的技术。
CableModem与以往的Modem在原理上都是将数据进行调制后在Cable（电缆）的一个频率范围内传输，接收时进行解调，传输机与普通的Modem相同，不同之处是通过有线电视的某个传输频带进行调制解调的。
但CableModem也有缺点，其缺点是采用共享结构，随着用户的增加，个人的接入速率会有所下降，安全保密性也欠佳，另外，由于各地的有线网各自成一体，在一定程度上也限制了CableModem的发展。
三、无线接入
无线上网是近年来兴起的一种网络接入技术。
由于摆脱了有线的束缚，是人们可在任何地点以任何方式移动上网，因此受到越来越多人的青睐。
无线接入技术分为固定无线接入、移动无线接入和蜂窝移动三大系列。
1.固定无线接入
①本地多点分配业务（LMDS）。
LMDS最大的特点是宽带特点，可用频谱往往达1GHz以上。
②多点多信道分布式系统（MMDS）。
MMDS不需要本地电信或有线广播公司的支持就能通过安装在屋顶上的天线为每位用户提供服务。
③自由空间光通信（FSO）。
激光无线通信与以往的利用电磁波无线通信相比，具有容量大、发射装置和功率小、不用政府特许证、对人体无影响等优点。
2.移动无线接入
①宽带无线局域网络（WLAN）。
无线局域网络是便携式移动通信的产物，终端多为笔记本电脑。
其构成包括无线网卡、无线接入点（AP）、无线路由器等。
WLAN主要用于会场、校园、厂区、公共休闲区域等区间的用户终端的无线接入。
②蓝牙技术。
蓝牙是一种短距离无线连接技术，用于低成本的短距离无线连。
家庭信息网络由于距离短，也可以利用蓝牙技术。
蓝牙是实现语音和数据无线传输的开放性规范，主要用于在笔记本计算机、移动电话以及其他移动设备（如打印机、数码相机、高品质耳机等）之间建立一种小型、经济、短距离的无线链路，从而方便、快速地实现各类设备之间的通信。
蓝牙技术的本质是设备间的无线连接。
主要用于通信与信息设备，如手机、掌上算机、笔记本计算机等。
这样给家庭网络也带来了很多方便。
四、光纤接入
光纤接入是指数据通信公司局端与用户之间完全以光纤作为传输介质。
光纤接入可以分为有源光接入和无源光接入。
光纤接入网主要的传输介质是光纤，实现接入网的信息传送功能。
光纤接入网的产生，一方面是由于internet的飞速发展促进市场迫切的宽带需求，另一方面得益于光纤技术的成熟和设备成本的下降，这些因素使得光纤技术的应用从广域网延伸到接入网成为可能，为家庭网络更带来了方便
“光纤到家”代表通信运营商把光纤安装到特定的大楼中，如住宅或公寓或办公搂。
因而，光纤给家庭带来了很多的方便。
五、电力接入
电力接入（PLC），俗称“电力线上网”。
PLC利用已有的电力线作为通信载体，加上一些PLC局端和终端调制器，将原有电力网变成了电力线通信网络，将已有的电源插座变为信息插座的一种宽带接入方式。
它具有覆盖范围广、不必重新布线、连接方便等特点，电力线上网是传输数据和语音信号的一种通信方式，具有通道可靠性高、投资方少见效快、与电网建设同步等得天独厚的优点。
电力线宽带局域网由电力线以太网桥、电力线调制解调器组成的，电力线宽带局域网产品一般采用以太网组网技术。
典型的电力线联网技术主要由3部分构成：
数字电力线、电力线交换技术及上层应用电力线网络的物理层采用数字电力线技术。
第二章家庭网络中的无线局域网
第一节无线技术发展推动市场的需求
一、无线网络WLAN出现的必然性
众所周知，无线网络应用正在全世界蓬勃发展。
随着无线技术在日常生活中日益普及，人们越来越渴望在家中利用网络随时随地自由地工作、学习和娱乐。
尤其是笔记本电脑使用的增加，人们也不满足仅仅坐在书房电脑台前上网，而希望可以在更舒适的地方，例如躺在床上或坐在客厅躺椅子上，也能访问网络。
而且，现今的很多家庭都拥有了两台甚至两台以上的电脑，这就需要在家庭环境中具备多个网络接入点。
在家中设立无线局域网WLAN既简单又省钱。
人们能在各自房间自由走动，随时接入网络冲浪，而无需担心电缆和插头。
用户能够真正“无线”自己的生活，感受前所未有的灵活性和自由性。
随着计算机网络技术的逐渐成熟，以快捷高效，组网灵活为优势的无线网络技术随之飞速发展。
无线局域网是有线局域网的延伸或替代网络。
无线数据通信，与有线网铺设相比，数据传输速率高，高干扰性、保密性较强，不受布线接点位置限制。
对于生活社区、旅馆、机场车站等人员流动性区域，建立无线局域网是理想的选择。
在过去的几年中，数字格式内容的普及、宽带的光反应用以及人们对家庭网络兴趣的与日俱增，不断推动着数字媒体娱乐的中心。
高性能电脑为用户提供了全新的数字媒体控制方法。
而无线网络技术则帮助克服了墙壁、出口、和缆线的障碍。
房间布局、楼城规划、网络连接和电脑本身的位置等将不再成为消费者享受数字媒体乐趣的障碍。
因此随着社会的进步，随着人们生活的需求，无线网络的出现也就成为必然。
二、无线局域网的优势
①可靠性：
无线局域网的系统分组丢失率应该低于10-5，误码率应该低于10-8。
②兼容性：
对于室内使用的无线局域网，应尽可能使其跟现有的有线局域网在网络操作系统和网络软件上相互兼容。
③数据速率：
为了满足局域网业务量的需要，无线局域网的数据传输速率应该在1Mbps以上。
④通信保密：
由于数据通过无线介质在空中传播，无线局域网必须在不同层次采取有效的措施以提高通信保密和数据安全性能。
⑤移动性：
支持全移动网络或半移动网络。
⑥节能管理：
当无数据收发时使站点机处于休眠状态，当有数据收发时再激活，从而达到节省电力消耗的目的。
⑦小型化、低价格：
这是无线局域网得以普及的关键。
⑧电磁环境：
无线局域网应考虑电磁对人体和周边环境的影响问题。
第二节无线局域网WLAN技术
无线局域网技术今年来产生了土匪猛进的发展，目前无线局域网技术所采用的技术标准主要有四种：
IEEE802.11家族、蓝牙技术、红外线数据协会和HomeRF,其中IEEE802.11和蓝牙技术应用最为广泛。
家庭网络是融合通信网络、控制网络和多媒体信息网络于一体的家庭信息化平台。
一、无线局域网IEEE802.11标准
无线局域网标准IEEE802.11.IEEE的802.11标准有
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