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智能家居的概念存在已久,然而即使人们对现代生活质量的追求正在不断提高,其市场普及度仍然并不乐观。究其原因,传统智能家居的技术实现手段并没有给用户带来良好的体验、低廉的实现价格。为了不断提高智能家居系统的智能化,作为智能家居系统核心的家庭网关被承载了诸多功能,从而使家庭网关的系统复杂度不断增加,带来了诸多家庭网关的后期维护问题。随着网络功能虚拟化这一新概念的出现,运用网络功能虚拟化的技术思路来解决智能家居普及过程中的这一问题得到了关注。网络功能虚拟化技术的引入能简化用户驻地侧设备复杂度,将家庭网关高级功能和用户信息都放在服务器端,这也将有助于部署更加复杂高级的智能家居服务。 本文研究了基于网络功能虚拟化思路的家庭网关系统的设计与实现。本方案中通过将传统智能家居网关的高级功能迁移至智能家居服务器端,从而将原有家庭网关划分为用户驻地侧的简化网关和运行在智能家居服务器上的高级虚拟网关应用两个部分。用户驻地侧简化网关仅保留基本协议转换、网络接入和本地管理功能,称为简化网关。将原有智能家居网关所实现的高级功能和用户信息均放在服务器端,家庭网关的高级功能以软件实现,称为虚拟网关。 本文首先论述了网络功能虚拟化目前的技术实施体系架构,详细说明了网络功能虚拟化应用在家庭网关方面的技术原理,并据此研究了一种虚拟网关应用运行平台的设计方案。其次,本文分析了采用网络功能虚拟化的技术思路后,系统通信模式所发生的变化以及所带来的新问题,进一步说明如何解决这些新问题。再次,本文阐述了采用网络功能虚拟化思路后的用户驻地侧简化网关的软硬件设计方案,重点说明应用软件的设计思路。接着,搭建原型系统进行初步功能模拟和测试。最后,对本文的总结,指出了系统存在的不足,说明了本课题的后续研究内容。