數(shù)字家庭技術發(fā)展趨勢

信息和通信技術的飛速發(fā)展正在不斷改變人們的生活，信息化和數(shù)字化越來越成為社會各個領域的大勢所趨。數(shù)字家庭概念應運而生，電信、家電、IT 等行業(yè)對數(shù)字家庭有著各自的解讀。對電信運營商來講，數(shù)字家庭是將公共網(wǎng)絡和信息服務以家庭網(wǎng)關為連接點延伸到家庭，并通過家庭網(wǎng)絡連接各種信息終端，為家庭提供集成的通信、娛樂、家電控制、安全防范、家居管理和信息服務等功能。數(shù)字家庭領域涉及的技術非常復雜，主要包括：聯(lián)網(wǎng)技術、家庭網(wǎng)關技術、設備自動發(fā)現(xiàn)技術、遠程管理技術。

　　聯(lián)網(wǎng)技術

　　家庭聯(lián)網(wǎng)技術解決家庭內部多種終端之間的物理互聯(lián)。由于家庭環(huán)境的多樣性和復雜性，聯(lián)網(wǎng)技術一直是數(shù)字家庭中非?；钴S的技術領域，隨著以 IPTV業(yè)務為代表的多媒體業(yè)務和應用在家庭的普及，對互聯(lián)技術在帶寬性能、QoS保證以及使用便捷上提出了更高的要求。目前在數(shù)字家庭組網(wǎng)中常見的互聯(lián)技術主要有以太網(wǎng)、HomePNA、MoCA、PLC、WiFi等。

　　以太網(wǎng)技術在目前的網(wǎng)絡世界里是一個非常普及的連接技術，可以提供從10M到100M甚至千兆的傳輸帶寬。以太網(wǎng)上基于802.1p的QoS機制相對比較簡單，通過家庭網(wǎng)關的配合可以滿足語音、視頻、數(shù)據(jù)多種信息流的QoS要求。以太網(wǎng)技術在目前的家庭設備互聯(lián)中是最簡單也是最普及的，但由于以太網(wǎng)對家庭布線有較高的要求，而且不具備移動性，所以在很多應用上受到相當?shù)南拗啤?/P>

　　HomePNA是一種基于電話線傳輸?shù)募彝セヂ?lián)技術，通過在雙絞線上調制信號承載數(shù)據(jù)提供基于電話線的聯(lián)網(wǎng)技術，HomePNA3.0提供了對同軸電纜的支持，2005年被ITU標準化為G.9954。目前最新的標準HomePNA3.1理論最高速率達到320Mbps，支持同步、異步兩種 MAC機制，使用同步MAC可以獲得更好的QoS保證?？偟脕碚f，HomePNA技術能最大可能重用家庭內部已有的布線系統(tǒng)來提供設備互聯(lián)，大大減少了布線改造。HomePNA技術被ATT采納用于作為其家庭網(wǎng)絡解決方案的主要互聯(lián)機制。但作為一種有線技術，除了線纜的局限性外，還存在一些缺陷：傳輸延時大，在同軸線上與VDSL、數(shù)字電視的頻段存在沖突等。

　　MoCA是一種與HomePNA類似的技術，采用同軸電纜作為傳輸介質，能提供理論最大270Mbps的帶寬。MoCA最大的問題在于目前還沒有標準化，支持它的芯片廠家很少，從而也造成成本高、缺乏互通等問題。

　　相對以上三種有線技術，由家庭插座（HomePlug）聯(lián)盟組織主導的基于電力線的傳輸PLC技術是一種布線更加便捷的互聯(lián)技術。PLC采用類似以太網(wǎng)的傳輸機制，提供200Mbps的物理帶寬，并且專門考慮AV高帶寬、低時延的要求，目前影響PLC普及的主要因素有：電力線上的干擾問題、用戶間隔離以及成本。

　　HomePNA、MoCA、PLC三種有線技術在MAC/PHY層各不相同，為了統(tǒng)一家庭互聯(lián)技術，ITU-T Q4/15開始研究G.hn，宗旨是為家庭網(wǎng)絡制定單一、統(tǒng)一的互聯(lián)技術標準，這種技術保證家庭網(wǎng)絡所有的有線傳輸介質可以互通。G.hn技術規(guī)范基于有線介質的PHY技術、統(tǒng)一MAC技術。支持G.hn的芯片可以在不同的有線傳輸介質上傳輸信號，使采用同軸電纜、電話線或電力線傳輸?shù)臄?shù)據(jù)速率從 50Mbps提高到超過700Mbps，將主要應用于家庭網(wǎng)絡高速數(shù)據(jù)、視頻等的傳輸。

　　相對于有線技術，WLAN以其移動性和便捷性受到各方的青睞，尤其是基于OFMA和MIMO技術的802.11n的出現(xiàn)使之成為大眾所期望的終極互聯(lián)技術。經(jīng)過多年的技術討論802.11n的draft4.0已經(jīng)通過，正式標準預計會在2009年最終定稿，困擾11n的標準問題和互通問題也有望得到徹底解決。802.11n技術能帶來高達600Mbps的理論帶寬以及更高的無線覆蓋能力，使得無線承載多媒體應用，尤其是視頻媒體成為可能。當然作為一種無線技術，在家庭應用時受限于功率以及家庭建筑的影響，仍然不可避免地存在覆蓋問題以及在傳輸質量上無法達到有線傳輸?shù)男Ч葐栴}。

　　從以上分析可以看出，目前并沒有一種聯(lián)網(wǎng)技術在家庭網(wǎng)絡環(huán)境中是完美無缺的，不同傳輸技術將在家庭網(wǎng)絡內互相協(xié)作，共同發(fā)展。未來的家庭中將采用兩種或多種傳輸技術的組合。隨著802.11n的普及，未來WLAN將成為視頻流傳輸?shù)妮d體，盡管有線技術實施起來仍更可靠，但是在QoS和吞吐量方面逐漸得到改善的WLAN由于具有移動性將會使其占據(jù)優(yōu)勢地位。而電力線上網(wǎng)在歐洲將獲得廣泛應用，歐洲的建筑結構可能意味著WLAN的應用并不太適合。 MoCA和HomePNA技術在北美區(qū)域由于同軸線纜和電話線的大量普及仍將會有一定的市場。

　　。

　　家庭網(wǎng)關技術

　　家庭網(wǎng)關作為家庭網(wǎng)絡與電信運營商網(wǎng)絡聯(lián)系與互通的樞紐是電信網(wǎng)絡的一個末梢，在數(shù)字家庭中處于核心位置。一方面家庭網(wǎng)關利用多種聯(lián)網(wǎng)技術為家庭內部各終端提供互聯(lián)手段，提供業(yè)務承載、QoS保障、家庭安全與管理，同時也是家庭用戶從電信網(wǎng)絡與互聯(lián)網(wǎng)絡獲得各種增值服務的通道和業(yè)務平臺。隨著網(wǎng)關承擔的作用越來越大，家庭網(wǎng)關技術也在逐步發(fā)展，總得來說網(wǎng)關技術的發(fā)展包括三個階段。

　　橋接設備：常見的就是Modem設備，家庭網(wǎng)關的前身，它只是個簡單的橋接設備，功能單一，只是在二層上將家庭內設備與接入網(wǎng)連接起來。

　　家庭網(wǎng)關：家庭網(wǎng)絡中心設備，家庭網(wǎng)絡的通信、管理、控制中心。具有豐富的家庭網(wǎng)絡聯(lián)網(wǎng)接口、完備的家庭網(wǎng)絡通信功能，負責整個家庭網(wǎng)絡的連接與管理，是運營商網(wǎng)絡的一部分。

　　業(yè)務網(wǎng)關：不單單是一個通信設備，更是一個業(yè)務的載體，運營商的各種新業(yè)務在網(wǎng)關上得以展現(xiàn)，同時也承載家庭網(wǎng)絡內部的各種業(yè)務，它將是一個通用、開放的家庭網(wǎng)絡業(yè)務平臺，系統(tǒng)的開放性是比較重要的一個特征。

　　目前HGI、寬帶論壇以及ITU-T都在制定關于家庭網(wǎng)關的技術標準，其中運營商主導HGI組織的進展最為快速。HGI從2004年成立起，就研究家庭網(wǎng)絡業(yè)務場景及其應用模式，然后制定家庭網(wǎng)關設備的技術規(guī)范，2006年、2007年都發(fā)布了家庭網(wǎng)關設備的技術規(guī)范。在家庭網(wǎng)關的基礎上，運營商越來越關注家庭網(wǎng)絡的各種業(yè)務的開展。如何為用戶提供更多的新業(yè)務，并且更容易地部署這些業(yè)務成為運營商關注的重點。所以，家庭網(wǎng)關作為一個承載業(yè)務的平臺，其平臺性和開放性至關重要。在這方面很多運營商已經(jīng)開始進行一些探索，如中國電信E8產(chǎn)品中定義的中間件模型、法電LiveBox產(chǎn)品中定義的 HNSA架構以及目前德國電信在研究的OSGI模型?？偟脕碚f運營商希望家庭網(wǎng)關不僅僅能提供本身應具備的功能，同時需要提供一個開放的軟件環(huán)境用于后續(xù)業(yè)務的擴展，但具體如何實現(xiàn)，仍然有待進一步研究。

　　遠程管理技術

　　隨著電信業(yè)務逐步向家庭內部延伸以及家庭網(wǎng)絡設備的功能日益復雜，業(yè)務的開通部署、家庭網(wǎng)絡設備的運營維護成為一個非常重要的工作。由于設備數(shù)目巨大，且部署在家庭內部，運營商對于遠程管理的要求也日漸迫切。

　　在網(wǎng)關的遠程管理技術上以寬帶論壇主導的TR069系列網(wǎng)管規(guī)范相對比較成熟和全面，它支持對ADSL、VDSL、以太、PON、POTS等多種上行方式的網(wǎng)關進行管理，對網(wǎng)關的主要功能均抽象了管理參數(shù)，并支持動態(tài)配置、版本升級、日志查看、遠程復位等多種管理操作，同時在網(wǎng)管系統(tǒng)與營業(yè)系統(tǒng)、運維系統(tǒng)之間的北向接口均做了定義。目前基于TR069的網(wǎng)管系統(tǒng)已經(jīng)在中國電信、法國電信等眾多運營商網(wǎng)絡中部署，主要用于實現(xiàn)設備或業(yè)務的“零配置”開通，以及設備的日常診斷、維護。

　　在對網(wǎng)關進行全面管理的基礎上，運營商已經(jīng)開始考慮如何對家庭內部設備進行管理。主要有兩種思路：基于網(wǎng)關代理方式和網(wǎng)關協(xié)助直接管理方式。寬帶論壇采用網(wǎng)關協(xié)助管理方式定義了一套完整的內聯(lián)設備管理機制——TR111，但由于目前大量部署到家庭的機頂盒設備很多采用橋接方式，內聯(lián)管理機制應用較少。

　　設備自動發(fā)現(xiàn)技術

　　在家庭網(wǎng)絡中部署的信息終端越來越多，在解決他們之間的物理互聯(lián)問題之后，家庭用戶還需要對各個設備進行一些復雜配置才能使用，這對于普通家庭用戶來說是難以接受的。加入到家庭網(wǎng)絡的設備如何能自動地相互發(fā)現(xiàn)并協(xié)同配合工作一直是數(shù)字家庭領域熱烈討論的問題。在這個領域中相關的標準組織很多，國內的閃聯(lián)、e家佳，國際的UPnP、DLNA以及微軟提出的Rally等，從技術上來看這些標準基本都在UPnP規(guī)范基礎上擴展而成。從目前的發(fā)展趨勢來看，以媒體應用為側重的DLNA標準相對成熟，尤其是在目前多媒體應用日益普及的情況下DLNA受到越來越多設備廠家的重視和支持。目前不少消費電子、網(wǎng)絡設備廠商都已經(jīng)推出基于DLNA標準的網(wǎng)絡設備和娛樂設備，這為家庭內部設備互聯(lián)標準的后續(xù)統(tǒng)一打下一定基礎。

　　總結

　　縱觀數(shù)字家庭領域這些年的發(fā)展，盡管受到業(yè)界的廣泛關注，這一概念也越來越普及，但數(shù)字家庭技術的發(fā)展仍然充滿不確定性。其中基于家庭網(wǎng)絡如何提供更多豐富多彩的業(yè)務以及降低設備的使用復雜性、提高運維管理能力是需要持續(xù)重點關注的。