试析基于tcpip协议栈的家庭网关与家庭组网设计研究

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1、哈尔滨工业大学工学硕上学位论文摘要智能家居是未来家居的发展趋势，它能够给用户提供安全、舒适和便利的生活环境，并且能够随时随地监控自己的家居。然而，智能家居的发展并未如人们期待的一样，特别是在国内，并没有真正意义的智能家居。本文的研究目的在于通过对智能家居系统架构的全面分析与研究，形成一种新的智能家居模式，并完成一个基于以太网的家庭网关和多通信媒质内部组网的智能家居系统。家庭网关与家庭内部组网的设计是智能家居系统设计中的两个关键问题。本文主要研究了如何通过以太网网关远程控制和监测家电工作状态以及如何对家庭内部进行合理组网，主要研究内容

2、包括以下几个方面：(1)研究了家庭网关以太网接口电路设计，解决了在有限的地址空间中TcP／IP协议栈的精简设计问题，在满足家庭网络外部接入Intomet需求的同时，降低了成本。(2)采用分析比较的方法，对比不同家庭内部组网方式的优缺点与适用环境，建立了一个基于电力线载波、zigBeo无线通讯协议的多通信媒质家庭网络。(3)通过制定网关与信息家电的通讯协议与家电工作状态数据结构，完成网关与信息家电之间数据交换，并解决了新家电注册时地址分配的问题。(4)根据信息家电远程控制状态改变与网页实时更新的要求，给出w曲se“er的建立过程，并解

3、决了网页文件的存取问题，同时给出应用cGl与socket接口技术实现动态网页的方法。本文中一个非常重要的部分就是zigBee无线网络的组网设计。zigBee是一种短距离、低速率的无线网络技术方案，它基于IEEE802．15．4标准制定。本智能家居系统内部无线组网基于该协议设计完成．文中对其特点与设计中出现的问题进行详细分析，同时给出了软硬件设计及其相关调试过程。关键词家庭网关；zigBee；电力线载波；TCP，IP协议栈；w曲seⅣer晗尔滨工业大学工学硕士学位论文AbstractSmartHouseismedevelopmentt

4、rendoffllturehouse髓dnotonlybringssafe，comfon如leandadVantagelivingcond主tionstopeople，bm耋川毒震矾主鼍孽蠢lg釜蠢气瘴蕊酬i辛茎：i薹l塞羲袱·_耋垲薹喝写妻p：鐾扪是幽孽掣嗣ij掣耋画鬟簦恼叫蓁氨毒生耗散结构。因为这种平衡虽然会引起内部一定量的物质和能量的流动，但这种流动的速率很低，而且很容易达到平衡。系统只有在远离平衡的条件下才有可能向有秩序、有组织、多功能的方向演化。由此，普里高津提出了“非平衡是有序之源”的著名论断J”。技术系统在演化过程中，

5、显然不是处在平衡态。比如前面提到的火力发电技术系统，系统内部各子系统之间始终是处于运动之中，能量的转换一刻也不能停止。因此，火力发电技术系统是远离平衡态的。再从技术发展史上看，任何一个技术系统，都存在着诞生期、成长期、成熟期和衰退期，无论哪一个时期，技术系统都始终处于运动和变化之中。因此，技术的发展过程通常用非线性的“S”形曲线来表示。3．1．4涨落系统的演化是集体的平均行为，因此，系统的演化规律都具有统计性质。描述系统的重称为宏观量，宏观量是由相应的微观量的统计平均得到的。在通常状况下，系统宏观量的瞬时值在平均值附近波动，我们把波

6、动的幅度叫做涨落，也即所谓的涨落就是对系统宏观量的偏离降l。涨落可以由系统内部引起，一个由大量子系统构成的系统，整个系统宏观状态确定以后，各子系统仍可以随机运动，子系统的随机运动造成了描述系统整体物理量(宏观量)的涨落。这就是内涨落；涨落也可以是由于环境的随机变化引起的，环境变量处在不停的变化当中，对系统的影响也总是在某一确定值上下摆动，这就是外涨落归l。对于一个由若干单元技术组成的技术系统，系统的技术水平就是一个宏观量，它是通过对系统内部各单元技术的水平进行统计平均得到的。由于我们无法精确控制各单元技术的发展，因此，系统的技术水平

7、瞬时值在平均值附近也有波动，这种波动的幅度，即为技术系统的涨落。例如，我国的信息通讯技术系统，在组成它的单元技术中，选择在系统中起着主要作用的单元技术20项ll01。用这20项单元技术水平的平均值，作为目前我国信息凰ﳊ且桓龊旯鄣耐臣屏俊Ｓ捎诩哈尔滨工业大学工学硕士学位论文realizedbytllisprotoc01．Inthisafticleitanalysespar￡icul盯lythecharacteristicofZigBeeandsolutionscheme，andthenthesoRw8re’hard叭∞andsomed

8、ebugproceSsare萄Vcnatlast．KeywordsReside以“Gateway'ZigBee，PowerLineCa玎ier'TCP／IPProtocolstack．W曲SeⅣerIⅡ哈尔滨工业大学工学硕士学位论文1