多模式家庭网关设计与实现

发布时间：2017-04-21 11:20

  本文关键词：多模式家庭网关设计与实现，，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：随着智能家庭网络的发展,家庭网关作为智能家庭的核心控制设备,其功能和性能都在不断的提升。近年来,物联网技术的飞速发展,也需要家庭网关具有融合多种网络的能力,并对家庭中的智能设备集中管理。此外,智能移动设备的快速发展,使人们渴望在移动设备端观看数字电视节目,通过无线的方式使家庭中多人同时收看电视节目。对于移动互联网和IPTV的冲击,广电运营商迫切的需要新的观看电视节目的方式,来迎合家庭用户移动化、碎片化的观看需求。基于上述背景,本文中设计了一种多模式家庭网关,其融合了WiFi、ZigBee、Bluetooth等三种无线模块,家庭用户可以使用WiFi或者以太网口接入家庭网关,实现对家庭中智能设备的控制和管理。由于三种无线通信方式均工作在2.4GHz频段上,因此本文中对这三种无线信号在2.4GHz频段信道重叠情况进行了分析,并提出了一种可靠的信道分配方式。同时,本文研究了UPnP的相关协议,设计了一种基于UPnP的电视节目转发系统,使传统的电视观看方式转移到手机、平板电脑等移动设备上,达到多屏观看的效果。本文在基于UPnP的数字电视节目发系统的设计思想指导下,实现了一种简单的电视节目转发系统。本文软件平台是基于嵌入式STLinux操作系统,完成系统环境搭建和驱动移植,通过在家庭网关上移植嵌入式Web服务器,移动设备只需要访问服务器就可以获取到节目列表。通过CGI程序实现用户和服务器的交互,通过socket套接字使服务器和内核的主进程进行通信。用户端设备通过VLC播放器接收并播放数字电视节目TS流。考虑到实际家庭使用情况不同,设计了4种家庭网关连接模式,有利于家庭网关的普及和推广。测试结果表明,本文实现的电视节目转发系统能够成功实现,并且运行稳定可靠,扩展方便。本文实现的家庭网关可以同时满足4个设备观看不同的电视节目,并且可以替代机顶盒和路由器的存在,成为家庭控制管理中心。
【关键词】：家庭网关 UPnP 无线干扰 嵌入式Web服务器
【学位授予单位】：电子科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TP393.05
【目录】：

• 摘要5-6
• ABSTRACT6-11
• 第一章 绪论11-16
• 1.1 课题研究背景11-12
• 1.2 国内外研究现状与发展趋势12-14
• 1.2.1 国外研究现状12-13
• 1.2.2 国内研究现状13-14
• 1.3 家庭网关发展趋势14-15
• 1.4 论文组织结构15-16
• 第二章 数字电视广播原理16-28
• 2.1 MPEG-2 TS流分析16-17
• 2.2 PSI和SI17-23
• 2.2.1 PSI的组成18-22
• 2.2.1.1 节目关联表（PAT）18-20
• 2.2.1.2 节目映射表（PMT）20-22
• 2.2.2 SI的组成22-23
• 2.3 TS解码步骤23-24
• 2.4 TS over IP技术24-26
• 2.5 机顶盒基本原理26-27
• 2.6 本章小结27-28
• 第三章 多模式家庭网关相关原理与设计28-50
• 3.1 网关设计目标28-29
• 3.2 网关功能需求29
• 3.3 三种无线网络组网技术29-35
• 3.3.1 Wi Fi技术29-31
• 3.3.2 Bluetooth技术31-33
• 3.3.3 Zig Bee技术33-35
• 3.4 Wi Fi、Zig Bee和Bluetooth间的信道重叠分析35-38
• 3.5 基于UPn P实现电视节目转发设计38-49
• 3.5.1 UPn P DA38-41
• 3.5.1.1 UPn P DA基本概念38-39
• 3.5.1.2 UPn P DA工作机制39-40
• 3.5.1.3 UPn P相关协议介绍40-41
• 3.5.2 UPn P AV41-46
• 3.5.2.1 UPn P AV基本概念41-44
• 3.5.2.2 UPn P AV模型44-46
• 3.5.3 同步及异步数据传输46-47
• 3.5.4 利用 3-box模型实现电视节目转发设计47-49
• 3.5.4.1 基于 3-box模型的电视节目转发系统47-48
• 3.5.4.2 消息流程48-49
• 3.6 本章小结49-50
• 第四章 多模式家庭网关实现50-71
• 4.1 家庭网关硬件环境结构实现50-52
• 4.1.1 网关硬件平台选择50-51
• 4.1.2 开发工具介绍51-52
• 4.2 家庭网关软件环境搭建与配置52-56
• 4.2.1 搭建STLinux开发环境52-54
• 4.2.2 编译STAPI-SDK54-55
• 4.2.3 常用testtool命令55-56
• 4.3 Web服务器的构建与CGI功能实现56-61
• 4.3.1 Web服务器构建56-58
• 4.3.2 CGI功能实现58-60
• 4.3.3 Socket通信60-61
• 4.4 Wi Fi驱动移植及内核配置61-62
• 4.5 四种网关连接模式62-65
• 4.6 移动终端功能设计65-69
• 4.7 基于libpcap实现抓包69-70
• 4.8 本章小结70-71
• 第五章 网关功能测试及结果71-77
• 5.1 网关系统测试环境71-72
• 5.2 数字电视播放测试72-73
• 5.3 移动设备测试73-75
• 5.4 传输性能测试75-76
• 5.5 本章小结76-77
• 第六章 总结与展望77-79
• 6.1 总结77-78
• 6.2 展望78-79
• 致谢79-80
• 参考文献80-82
• 攻读硕士学位期间取得的研究成果82-83

【相似文献】

中国期刊全文数据库 前10条

1 刘建华,徐志国;宽带智能家庭网关技术与应用[J];信息技术;2003年02期

2 洪籍政;;2000～2005年复合成长137％家庭网关大饼难食?[J];电子测试;2003年12期

3 娄嘉骏,吴明光;基于消费总线的嵌入式家庭网关的设计[J];浙江大学学报(工学版);2004年04期

4 董炜,杨士元;嵌入式Internet与家庭网关技术[J];计算机应用研究;2005年06期

5 严丽平;曾辉;宋凯;甘岚;;嵌入式智能家庭网关的研究与设计[J];微计算机信息;2005年25期

6 王民;;基于电信网络的家庭网关[J];中兴通讯技术;2006年04期

7 王永进;高春;;一种新型嵌入式智能家庭网关的设计[J];现代计算机;2006年12期

8 林涛;;嵌入式家庭网关的研究与设计[J];深圳信息职业技术学院学报;2006年04期

9 彭喜芳;;嵌入式家庭网关安全机制的研究与设计[J];福建电脑;2007年01期

10 杨杰;杜清珍;张鑫;;一种新型嵌入式家庭网关的设计与实现[J];自动化仪表;2007年09期

中国重要会议论文全文数据库 前9条

1 丁海;;基于家庭网关的未来家庭网络业务[A];中国通信学会信息通信网络技术委员会2009年年会论文集（下册）[C];2009年

2 张睿;;家庭网关技术与业务分析[A];2008-2009年船舶通信导航论文集[C];2009年

3 黄维;吴军;;家庭网关及设计选型[A];全国第十二次光纤通信暨第十三届集成光学学术会议论文集[C];2005年

4 王志峰;;家庭网关实现技术初探[A];全国第十二次光纤通信暨第十三届集成光学学术会议论文集[C];2005年

5 王宏达;刘彤;;嵌入式蓝牙家庭网关的实现[A];通信理论与信号处理新进展——2005年通信理论与信号处理年会论文集[C];2005年

6 瞿锦霞;张劲松;;多业务家庭网关功能的简易测试方法[A];第九届全国微型化学实验研讨会暨第七届中学微型实验研讨会论文集[C];2011年

7 李英祥;;数字家庭网络与家庭网关探讨[A];四川省通信学会2005年学术年会论文集[C];2005年

8 王颖;;家庭网关共享实现C+W认证的承载方案研究[A];经济发展方式转变与自主创新——第十二届中国科学技术协会年会（第四卷）[C];2010年

9 闵红兵;;e8-C家庭网关VoIP线路绑定可行性分析[A];2013年中国通信学会信息通信网络技术委员会年会论文集[C];2013年

中国重要报纸全文数据库 前10条

1 电信研究院通信标准研究所 孙明俊;家庭网关解运营商最后“心结”[N];通信产业报;2005年

2 烽火通信;发掘家庭网关深层能力[N];通信产业报;2009年

3 中国电信股份有限公司上海研究院 万象 刘文超 韩建亭;家庭网关顺应大势:融合智能化是方向[N];通信产业报;2010年

4 李帆;家庭网关带来融合通信完美应用[N];人民邮电;2011年

5 万林;家庭网关以平台性和开放性制胜[N];中国电子报;2013年

6 本报记者 谢斌鑫;建好家庭网关的基础[N];中国计算机报;2005年

7 ;美两巨头合作开发家庭网关平台[N];人民邮电;2001年

8 钟凌江;家庭网关：实现多业务入户的纽带[N];人民邮电;2007年

9 周晓娟;无线家庭网关化繁为简[N];通信产业报;2006年

10 信息产业部电信研究院 刘谦;家庭网关技术进入实战演练[N];通信产业报;2007年

中国博士学位论文全文数据库 前3条

1 张焕强;家庭网关中的资源管理[D];中国科学院研究生院（软件研究所）;2003年

2 刘伟;基于OSGi的家庭网关及其关键技术研究[D];复旦大学;2005年

3 娄嘉骏;家庭网络平台研究与构造[D];浙江大学;2005年

  本文关键词：多模式家庭网关设计与实现，由笔耕文化传播整理发布。

本文编号：320237