試析基于tcpip協(xié)議棧的家庭網(wǎng)關(guān)與家庭組網(wǎng)設(shè)計(jì)研究

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1、哈爾濱工業(yè)大學(xué)工學(xué)碩上學(xué)位論文摘要智能家居是未來家居的發(fā)展趨勢，它能夠給用戶提供安全、舒適和便利的生活環(huán)境，并且能夠隨時(shí)隨地監(jiān)控自己的家居。然而，智能家居的發(fā)展并未如人們期待的一樣，特別是在國內(nèi)，并沒有真正意義的智能家居。本文的研究目的在于通過對智能家居系統(tǒng)架構(gòu)的全面分析與研究，形成一種新的智能家居模式，并完成一個(gè)基于以太網(wǎng)的家庭網(wǎng)關(guān)和多通信媒質(zhì)內(nèi)部組網(wǎng)的智能家居系統(tǒng)。家庭網(wǎng)關(guān)與家庭內(nèi)部組網(wǎng)的設(shè)計(jì)是智能家居系統(tǒng)設(shè)計(jì)中的兩個(gè)關(guān)鍵問題。本文主要研究了如何通過以太網(wǎng)網(wǎng)關(guān)遠(yuǎn)程控制和監(jiān)測家電工作狀態(tài)以及如何對家庭內(nèi)部進(jìn)行合理組網(wǎng)，主要研究內(nèi)容

2、包括以下幾個(gè)方面：(1)研究了家庭網(wǎng)關(guān)以太網(wǎng)接口電路設(shè)計(jì)，解決了在有限的地址空間中TcP／IP協(xié)議棧的精簡設(shè)計(jì)問題，在滿足家庭網(wǎng)絡(luò)外部接入Intomet需求的同時(shí)，降低了成本。(2)采用分析比較的方法，對比不同家庭內(nèi)部組網(wǎng)方式的優(yōu)缺點(diǎn)與適用環(huán)境，建立了一個(gè)基于電力線載波、zigBeo無線通訊協(xié)議的多通信媒質(zhì)家庭網(wǎng)絡(luò)。(3)通過制定網(wǎng)關(guān)與信息家電的通訊協(xié)議與家電工作狀態(tài)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，完成網(wǎng)關(guān)與信息家電之間數(shù)據(jù)交換，并解決了新家電注冊時(shí)地址分配的問題。(4)根據(jù)信息家電遠(yuǎn)程控制狀態(tài)改變與網(wǎng)頁實(shí)時(shí)更新的要求，給出w曲se“er的建立過程，并解

3、決了網(wǎng)頁文件的存取問題，同時(shí)給出應(yīng)用cGl與socket接口技術(shù)實(shí)現(xiàn)動態(tài)網(wǎng)頁的方法。本文中一個(gè)非常重要的部分就是zigBee無線網(wǎng)絡(luò)的組網(wǎng)設(shè)計(jì)。zigBee是一種短距離、低速率的無線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)方案，它基于IEEE802．15．4標(biāo)準(zhǔn)制定。本智能家居系統(tǒng)內(nèi)部無線組網(wǎng)基于該協(xié)議設(shè)計(jì)完成．文中對其特點(diǎn)與設(shè)計(jì)中出現(xiàn)的問題進(jìn)行詳細(xì)分析，同時(shí)給出了軟硬件設(shè)計(jì)及其相關(guān)調(diào)試過程。關(guān)鍵詞家庭網(wǎng)關(guān)；zigBee；電力線載波；TCP，IP協(xié)議棧；w曲seⅣer晗爾濱工業(yè)大學(xué)工學(xué)碩士學(xué)位論文AbstractSmartHouseismedevelopmentt

4、rendoffllturehouse髓dnotonlybringssafe，comfon如leandadVantagelivingcond主tionstopeople，bm耋川毒震礬主鼉孽蠢lg釜蠢氣瘴蕊酬i辛莖：i薹l塞羲袱·_耋塏薹喝寫妻p：鐾捫是幽孽掣嗣ij掣耋畫鬟簦惱叫蓁氨毒生耗散結(jié)構(gòu)。因?yàn)檫@種平衡雖然會引起內(nèi)部一定量的物質(zhì)和能量的流動，但這種流動的速率很低，而且很容易達(dá)到平衡。系統(tǒng)只有在遠(yuǎn)離平衡的條件下才有可能向有秩序、有組織、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”的著名論斷J”。技術(shù)系統(tǒng)在演化過程中，

5、顯然不是處在平衡態(tài)。比如前面提到的火力發(fā)電技術(shù)系統(tǒng)，系統(tǒng)內(nèi)部各子系統(tǒng)之間始終是處于運(yùn)動之中，能量的轉(zhuǎn)換一刻也不能停止。因此，火力發(fā)電技術(shù)系統(tǒng)是遠(yuǎn)離平衡態(tài)的。再從技術(shù)發(fā)展史上看，任何一個(gè)技術(shù)系統(tǒng)，都存在著誕生期、成長期、成熟期和衰退期，無論哪一個(gè)時(shí)期，技術(shù)系統(tǒng)都始終處于運(yùn)動和變化之中。因此，技術(shù)的發(fā)展過程通常用非線性的“S”形曲線來表示。3．1．4漲落系統(tǒng)的演化是集體的平均行為，因此，系統(tǒng)的演化規(guī)律都具有統(tǒng)計(jì)性質(zhì)。描述系統(tǒng)的重稱為宏觀量，宏觀量是由相應(yīng)的微觀量的統(tǒng)計(jì)平均得到的。在通常狀況下，系統(tǒng)宏觀量的瞬時(shí)值在平均值附近波動，我們把波

6、動的幅度叫做漲落，也即所謂的漲落就是對系統(tǒng)宏觀量的偏離降l。漲落可以由系統(tǒng)內(nèi)部引起，一個(gè)由大量子系統(tǒng)構(gòu)成的系統(tǒng)，整個(gè)系統(tǒng)宏觀狀態(tài)確定以后，各子系統(tǒng)仍可以隨機(jī)運(yùn)動，子系統(tǒng)的隨機(jī)運(yùn)動造成了描述系統(tǒng)整體物理量(宏觀量)的漲落。這就是內(nèi)漲落；漲落也可以是由于環(huán)境的隨機(jī)變化引起的，環(huán)境變量處在不停的變化當(dāng)中，對系統(tǒng)的影響也總是在某一確定值上下擺動，這就是外漲落歸l。對于一個(gè)由若干單元技術(shù)組成的技術(shù)系統(tǒng)，系統(tǒng)的技術(shù)水平就是一個(gè)宏觀量，它是通過對系統(tǒng)內(nèi)部各單元技術(shù)的水平進(jìn)行統(tǒng)計(jì)平均得到的。由于我們無法精確控制各單元技術(shù)的發(fā)展，因此，系統(tǒng)的技術(shù)水平

7、瞬時(shí)值在平均值附近也有波動，這種波動的幅度，即為技術(shù)系統(tǒng)的漲落。例如，我國的信息通訊技術(shù)系統(tǒng)，在組成它的單元技術(shù)中，選擇在系統(tǒng)中起著主要作用的單元技術(shù)20項(xiàng)ll01。用這20項(xiàng)單元技術(shù)水平的平均值，作為目前我國信息凰?且桓齪旯鄣耐臣屏俊Ｓ捎詡哈爾濱工業(yè)大學(xué)工學(xué)碩士學(xué)位論文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哈爾濱工業(yè)大學(xué)工學(xué)碩士學(xué)位論文1