编号2013160229 研究类型理论研究分类号TP14 学士学位论文（设计）Bachelor’s Thesis论文题目家庭智能网关的分析与设计作者姓名学号所在院系学科专业名称导师及职称论文答辩时间学士学位论文（设计）诚信承诺书目录1 前言 (1)2 家庭网关简介 (2)2.1家庭网关功能 (2)2.2家庭网关特点 (2)2.3家庭网关实现形式 (3)2.3.1 SOHO路由器网关 (3)2.3.2 cable网关 (3)2.3.3 DSL网关 (4)2.3.4 数字机顶盒网关 (4)3 家庭网关的设计 (4)3.1基于ARM的智能家庭网关总体设计 (4)3.1.1 硬件平台的选择 (4)3.1.2 软件平台的选择 (5)3.1.3 硬件系统的设计 (5)3.1.4 软件系统的设计 (5)3.2ARM的智能家庭网关的家庭网络与I NTERNET互联子方案 (6)3.1.1 硬件平台的选择 (6)3.1.2 软件平台的选择 (6)3.2.2硬件系统的设计 (7)3.2.3 软件系统的设计 (7)4 家庭网关技术标准 (10)4.1国内外家庭网络标准发展近况 (10)4.2家庭网关应用程序栈 (10)4.3家庭网络标准的发展趋势 (10)5 家庭网关发展趋势 (11)4.1市场发展预测 (11)4.2国际DLNA标准 (11)4.3国内闪联标准 (12)5. 参考文献 (14)家庭智能网关的分析与设计摘要：随着人们对居住环境要求的提高，智能家居逐渐形成并发展起来。
家庭网关的设计是智能家居系统的设计一个重要组成部分，它是连接家庭网络与外界网络的桥梁，是家庭内外信息交流的枢纽。
本文除了简要的介绍家庭网关的功能、特点、实现形式外，还介绍了家庭网关设计的两种方法，这两种方法实现的智能家庭网关具有开发快、稳定性好、成本低、体积小、功耗低等特点。
并对家庭网关技术标准和发展趋势进行了一定的阐述。
关键词：家庭网关；分析；设计中图分类号：TP14The analysis and design of the home intelligent gatewayXu Xu （Tutor：Jiang Guo Zhou）(College of Educational Information and Technology, Hubei Normal University,Huangshi, Hubei, 435002)Abstract:With the improvement of the living environment for people, intelligent home gradually formed and developed. Family gateway design is the designof smart home system is an important part of, it is a bridge to connect familynetwork and outside network, is a hub of internal and external informationexchange. Home gateway is not only the family to a node in the network,and the Internet into the entrance node of the family. Besides brieflyintroducing family gateway, this paper also gives two home intelligentgateway design method. These two kinds of method to realize intelligenthome gateway has developed fast, good stability, low cost, small volume,low power consumption, is a kind of ideal solution.Keyword:The family gateway; analysis and design家庭智能网关的分析与设计1 前言近年来，我国的住宅建设产业迅速发展，对先进的电子信息技术需求迫切。
在智能小区的公共智能化设施开发方面已经取得很大的进展。
但是在具有小区集中互联能力和联接互联网能力的先进智能家居设备，以及适用于住宅小区的控制网络的开发方面，虽然投入的人力物力巨大，但迄今为止尚未取得实用化的成果。
智能家居是信息时代和计算机应用科学的产物，是现代高科技、现代建筑与现代生活理念的完美结合。
加快启动智能家居发展，必将大大推动我国实现家庭信息化进程。
智能家居能够为人们提供更加轻松、有序、高效的现代生活方式，在不久的将来，没有智能家居系统的住宅肯定不合潮流。
家庭网关是位于现代家庭内部的一个网络设备，它的作用是使家庭用户连接到Internet，使位于家庭中的多种智能设备都能得到Internet的服务，或者使这些智能设备相互之间实现通信。
简单的说，家庭网关是使家庭内部多种智能设备之间实现联网，以及从家庭内部到外部网络实现互联的一座桥梁。
从技术角度说，家庭网关在家庭内部以及从内部到外部实现桥接/路由、协议转换、地址管理和转换，承担防火墙的职责，并提供可能的VoIP/Video over IP等业务。
家庭网关可使多个设备共享Internet的连接，同时接受网络服务，包括：家庭内部设备(比如打印机)和媒体文件(比如视频、音乐)的共享、家庭内部网络(比如无线局域网)连接、防火墙(父母控制)、IP话音业务、IPTV/IP VOD等IP视频业务、远程健康跟踪、家庭保安、家庭自动化、远程抄表作业等服务；多种业务通过单一的网络实现，可简化网络管理，降低运营成本。
家庭网关发展的驱动力主要来自两个方面：宽带Internet接入和家庭网络。
随着宽带接入的普及和家庭网络的兴起，家庭网关设备具有很大的潜在市场空间。
无线SOHO路由器在北美已经比较流行，主要的设备供应商包括：D-link、Linksys、Netgear等。
而许多芯片制造商也看到了这个市场，Intel、Conexant、TI、Broadcom、Motorola都纷纷推出他们的家庭网关芯片解决方案。
据ABI(Allied Business Intelligence)预测，到2006年，家庭网关设备的全球年市场容量大约有71亿。
2 家庭网关简介家庭网关在家庭内部建立统一的数据处理中心，对家庭内部数据进行管理，实现内部设备之间的信息交互；同时对外连接运营商的网络，提供家庭网络内部各设备与外部设备相互通信的桥梁。
在分布式系统结构中，家庭主网关连接家庭网络和外部网络，各子网关连接家庭网络中的各子网和主网，网络结构能实现各节点信息共享。
2.1 家庭网关功能（1）运行支持TCP / IP协议，提供HTTP服务，可以通过网络浏览器为远程访问的用户提供服务；（2）Internet接入功能包括路由、地址转换等等；（3）家庭网络中各种不同通信协议之间的协议转换，以及家庭网络系统与TCP / IP协议之间的转换；（4）运行家电管理软件，以将使用不同通信协议的家用电器都接入到家庭网络中，并统一管理起来。
2.2 家庭网关特点●模块化、可独立式设备该系统的各个模块分别独立按功能设计的模块，可以选择部分功能模块安装，同时可以分步骤安装。
这种功能结构不仅适合小区而且同样适合别墅安装，把家庭引入网络化环境。
●设备兼容、分步实施该网关具有很好的扩展性、配置的灵活性和易操作性，用户可面对现实，立足现在，先满足当前的基本需求，然后再根据需要进行扩展。
在需要时，用户可以首先选择最具实用功能的部分，以后随着经济条件的不断改善，再购买新的模块产品并连接到该平台，分步实现高级智能家居功能。
●可兼顾大量存在的非智能家电●方便将来需要通过电视上网的用户由于网络化功能强大，因而将来通过电视实现上网的家庭可以通过电视来监控家居状况。
据统计，到2003年我国将近有5000万人需要通过电视实现上网。
●适合于智能家居的DIY智能家居有一个重要特点，就是要个性化定制。
与选择家庭装修、家电设备、衣物和玩具一样，家庭网关模块的选配和安装也需要用户自己的参与，因此DIY将是未来智能家居发展的方向。
2.3 家庭网关实现形式家庭网关可实现桥接/路由、协议转换、地址管理和转换、防火墙、VPN连接、QoS管理等功能，但家庭网关这些具体功能的实现还是存在不同的形式和特点。
2.3.1 SOHO路由器网关SOHO路由器一般通过以太网或USB连接到宽带modem，然后通过它实现家庭内部多个设备之间的Internet共享。
可以把它看成一个双设备的解决方案(SOHO路由器和宽带modem)，通过这个路由器可以组建起一个家庭网络(无论是WLAN或者有线的以太网)。
2.3.2 cable网关cable路由器网关是从cable modem发展而来，是在cable modem中集成了路由功能，增加了VPN等功能，从而以单个设备实现Internet的共享和家庭网络的组建。
北美的Cable运营商正在推行一种Cable MTA(Multimedia Terminal Adapter)网关，它的特点是采用PacketCable的标准在cable上开展话音业务，称为voice over cable。
根据实现方式的不同有两种MTA：EMTA(Embedded MTA)是把voice over cable的功能集成在cable modem设备的内部，是一种单设备的解决方案；SMTA(Standalone MTA)把voice over cable的功能模块于cable modem内，使MTA独立出来。
voice over cable与传统voice over IP的不同是：基于PacketCable的voice over cable不仅定义了话音业务的呼叫信令，还规范了QoS、安全、运营等方面的内容，比V oIP更加全面。
2.3.3 DSL网关把SOHO路由器、家庭网关、家庭网络(无线、有线)的功能集成到DSL modem 的内部，就构成了一个单设备解决方案的DSL路由器家庭网关。
若再把V oIP的功能集成进来，就能更进一步而成为DSL 综合接入家庭网关。
2.3.4 数字机顶盒网关传统的机顶盒(STB)主要用来实现HDTV、内容保护、个人录像机、EPG等功能，结合Internet以后可以实现一些Internet的功能，比如基于TV的web浏览，email业务。