基于智能網(wǎng)關(guān)的數(shù)字家庭網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)設(shè)計(jì)

1  引言

　　從美國(guó)的GPS全球衛(wèi)星定位系統(tǒng)開(kāi)始，這項(xiàng)以位置信息為聚焦點(diǎn)的技術(shù)逐漸進(jìn)入了人們的視野，并受到了極大的重視，發(fā)展速度迅猛。定位技術(shù)不僅對(duì)國(guó)家安全、軍事發(fā)展有著戰(zhàn)略性的意義，而且通過(guò)與現(xiàn)有的商業(yè)應(yīng)用服務(wù)相結(jié)合，為廣大民眾提供了一種基于位置信息的新型現(xiàn)代服務(wù)模式，帶來(lái)了新鮮的用戶(hù)體驗(yàn)，并逐步滲透到人們?nèi)粘Ｉ畹姆椒矫婷?，正在成為生活中不可缺少的一種服務(wù)。

　　近十年來(lái)互聯(lián)網(wǎng)的飛躍式發(fā)展，在引領(lǐng)了第三次信息產(chǎn)業(yè)革命的同時(shí)，也帶來(lái)了諸多問(wèn)題和隱患，其中的信息安全和網(wǎng)絡(luò)安全問(wèn)題就是一個(gè)明顯例子。尤其是伴隨著移動(dòng)寬帶接入技術(shù)的普及和發(fā)展，無(wú)線寬帶網(wǎng)絡(luò)安全隱患更是讓政府相關(guān)監(jiān)管部門(mén)和企業(yè)感到憂心忡忡。在這樣的背景下，考慮無(wú)線寬帶網(wǎng)絡(luò)的自身特點(diǎn)和安全防護(hù)需求，定位技術(shù)與網(wǎng)絡(luò)安全技術(shù)相結(jié)合所產(chǎn)生的基于位置信息的安全防護(hù)技術(shù)應(yīng)運(yùn)而生，而且必將有著廣闊的發(fā)展空間和應(yīng)用前景。

　　2  定位技術(shù)

　　2.1  GPS定位技術(shù)

　　GPS系統(tǒng)可以說(shuō)是出現(xiàn)最早、發(fā)展最成熟、應(yīng)用最廣泛的定位技術(shù)。GPS的英文全名是“NavigaTIon Satellite TIming And Ranging / Global PosiTIon System”，即衛(wèi)星測(cè)時(shí)測(cè)距導(dǎo)航/全球定位系統(tǒng)。美國(guó)從20世紀(jì)70年代開(kāi)始研制GPS系統(tǒng)，這項(xiàng)歷時(shí)20年，耗資200億美元的系統(tǒng)，于1994年建成。該系統(tǒng)由24顆位于太空的衛(wèi)星群提供位置信息服務(wù)，這24顆衛(wèi)星均勻地分布在6個(gè)軌道面上，以11小時(shí)58分為周期環(huán)繞地球運(yùn)轉(zhuǎn)，衛(wèi)星軌道面相對(duì)于地球赤道面的軌道傾角為55°。這種布局的目的是保證在全球任何地點(diǎn)、任何時(shí)刻至少可以觀測(cè)到4顆衛(wèi)星。

　　GPS系統(tǒng)是一套具有在海、陸、空全方位實(shí)時(shí)三維導(dǎo)航與定位能力的新一代衛(wèi)星導(dǎo)航與定位系統(tǒng)，其定位誤差可以控制在10m。經(jīng)過(guò)十多年全球眾多專(zhuān)業(yè)部門(mén)的使用表明，GPS具有全天候、高精度、自動(dòng)化、高效益等顯著特點(diǎn)。如今，GPS客戶(hù)端接收器體積不斷縮小，客戶(hù)端的精確度越來(lái)越高，甚至已經(jīng)出現(xiàn)在一些高端手機(jī)、筆記本電腦等電子產(chǎn)品中。GPS客戶(hù)端的普及加速了GPS定位技術(shù)在商業(yè)領(lǐng)域中的應(yīng)用，在創(chuàng)造了巨大的商業(yè)利潤(rùn)的同時(shí)，也在逐步改變著現(xiàn)代人類(lèi)的生活方式。

　　2.2  移動(dòng)定位技術(shù)

　　美國(guó)通信委員會(huì)（FCC）在1996年通過(guò)了增強(qiáng)911法案（在1999年再次修訂），要求手機(jī)運(yùn)營(yíng)商必須知道每一部手機(jī)的地理位置（誤差控制在50~100m之內(nèi)）。任何一部手機(jī)撥打美國(guó)緊急服務(wù)電話911，政府就要知道其位置，即使用戶(hù)自身不知道身在哪里。FCC的這一法案，極大地促進(jìn)了移動(dòng)定位技術(shù)及其相關(guān)服務(wù)業(yè)務(wù)研究的發(fā)展。

　　3G時(shí)代的到來(lái)又為移動(dòng)定位技術(shù)的發(fā)展開(kāi)啟了新的篇章。隨著數(shù)據(jù)傳輸能力的提高，終端多媒體能力的普及以及終端芯片中內(nèi)置GPS方案的出現(xiàn)，針對(duì)移動(dòng)定位技術(shù)的限制越來(lái)越少。目前，全球范圍內(nèi)普遍使用的3G移動(dòng)定位技術(shù)主要有4種，分別是基于網(wǎng)絡(luò)的CELL-ID，TOA/TDOA定位技術(shù)，基于終端的OTDOA定位技術(shù)以及網(wǎng)絡(luò)與終端混合的A-GPS定位技術(shù)。

　　移動(dòng)定位技術(shù)的飛速發(fā)展和全球移動(dòng)用戶(hù)數(shù)量的迅猛增長(zhǎng)，也為基于用戶(hù)位置的移動(dòng)定位業(yè)務(wù)（LocaTIon Based Service，LBS）提供了前所未有的發(fā)展機(jī)遇和極其誘人的市場(chǎng)前景。

　　2.3  室內(nèi)定位技術(shù)

　　即使GPS系統(tǒng)和諸多移動(dòng)定位技術(shù)在室外定位應(yīng)用服務(wù)中取得了巨大成功，但是在復(fù)雜的室內(nèi)環(huán)境中，例如機(jī)場(chǎng)大廳、展廳、倉(cāng)庫(kù)、超市、圖書(shū)館、地下停車(chē)場(chǎng)、礦井等環(huán)境中，它們的表現(xiàn)就不太令人滿意了。以GPS系統(tǒng)為例，在室內(nèi)定位時(shí)經(jīng)常由于無(wú)法接受到衛(wèi)星信號(hào)而導(dǎo)致定位失敗或者定位誤差過(guò)大，致使系統(tǒng)不能正常使用。為了彌補(bǔ)室內(nèi)定位的空白，各種各樣新穎的室內(nèi)定位技術(shù)如雨后春筍般應(yīng)運(yùn)而生，這其中包括室內(nèi)GPS定位技術(shù)、室內(nèi)無(wú)線定位技術(shù)（Wi-Fi，藍(lán)牙，RFID，光跟蹤，超聲波，紅外線，超寬帶，無(wú)線傳感器等）以及計(jì)算機(jī)視覺(jué)定位技術(shù)等。

　　雖然室內(nèi)定位技術(shù)的商業(yè)應(yīng)用處于剛剛起步的階段，但是隨著技術(shù)不斷進(jìn)步和發(fā)展以及與已有的定位技術(shù)和商業(yè)服務(wù)相結(jié)合，必將能夠創(chuàng)造出新的市場(chǎng)和商機(jī)，而與其相關(guān)的位置服務(wù)業(yè)務(wù)也必將深入人們的生活之中。