數(shù)字家庭技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)

信息和通信技術(shù)的飛速發(fā)展正在不斷改變?nèi)藗兊纳睿畔⒒蛿?shù)字化越來(lái)越成為社會(huì)各個(gè)領(lǐng)域的大勢(shì)所趨。數(shù)字家庭概念應(yīng)運(yùn)而生，電信、家電、IT 等行業(yè)對(duì)數(shù)字家庭有著各自的解讀。對(duì)電信運(yùn)營(yíng)商來(lái)講，數(shù)字家庭是將公共網(wǎng)絡(luò)和信息服務(wù)以家庭網(wǎng)關(guān)為連接點(diǎn)延伸到家庭，并通過(guò)家庭網(wǎng)絡(luò)連接各種信息終端，為家庭提供集成的通信、娛樂(lè)、家電控制、安全防范、家居管理和信息服務(wù)等功能。數(shù)字家庭領(lǐng)域涉及的技術(shù)非常復(fù)雜，主要包括：聯(lián)網(wǎng)技術(shù)、家庭網(wǎng)關(guān)技術(shù)、設(shè)備自動(dòng)發(fā)現(xiàn)技術(shù)、遠(yuǎn)程管理技術(shù)。

　　聯(lián)網(wǎng)技術(shù)

　　家庭聯(lián)網(wǎng)技術(shù)解決家庭內(nèi)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(fù)雜性，聯(lián)網(wǎng)技術(shù)一直是數(shù)字家庭中非?；钴S的技術(shù)領(lǐng)域，隨著以 IPTV業(yè)務(wù)為代表的多媒體業(yè)務(wù)和應(yīng)用在家庭的普及，對(duì)互聯(lián)技術(shù)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(jiàn)的互聯(lián)技術(shù)主要有以太網(wǎng)、HomePNA、MoCA、PLC、WiFi等。

　　以太網(wǎng)技術(shù)在目前的網(wǎng)絡(luò)世界里是一個(gè)非常普及的連接技術(shù)，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(jī)制相對(duì)比較簡(jiǎn)單，通過(guò)家庭網(wǎng)關(guān)的配合可以滿(mǎn)足語(yǔ)音、視頻、數(shù)據(jù)多種信息流的QoS要求。以太網(wǎng)技術(shù)在目前的家庭設(shè)備互聯(lián)中是最簡(jiǎn)單也是最普及的，但由于以太網(wǎng)對(duì)家庭布線(xiàn)有較高的要求，而且不具備移動(dòng)性，所以在很多應(yīng)用上受到相當(dāng)?shù)南拗啤?/P>

　　HomePNA是一種基于電話(huà)線(xiàn)傳輸?shù)募彝セヂ?lián)技術(shù)，通過(guò)在雙絞線(xiàn)上調(diào)制信號(hào)承載數(shù)據(jù)提供基于電話(huà)線(xiàn)的聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，HomePNA3.0提供了對(duì)同軸電纜的支持，2005年被ITU標(biāo)準(zhǔn)化為G.9954。目前最新的標(biāo)準(zhǔn)HomePNA3.1理論最高速率達(dá)到320Mbps，支持同步、異步兩種 MAC機(jī)制，使用同步MAC可以獲得更好的QoS保證?？偟脕?lái)說(shuō)，HomePNA技術(shù)能最大可能重用家庭內(nèi)部已有的布線(xiàn)系統(tǒng)來(lái)提供設(shè)備互聯(lián)，大大減少了布線(xiàn)改造。HomePNA技術(shù)被ATT采納用于作為其家庭網(wǎng)絡(luò)解決方案的主要互聯(lián)機(jī)制。但作為一種有線(xiàn)技術(shù)，除了線(xiàn)纜的局限性外，還存在一些缺陷：傳輸延時(shí)大，在同軸線(xiàn)上與VDSL、數(shù)字電視的頻段存在沖突等。

　　MoCA是一種與HomePNA類(lèi)似的技術(shù)，采用同軸電纜作為傳輸介質(zhì)，能提供理論最大270Mbps的帶寬。MoCA最大的問(wèn)題在于目前還沒(méi)有標(biāo)準(zhǔn)化，支持它的芯片廠(chǎng)家很少，從而也造成成本高、缺乏互通等問(wèn)題。

　　相對(duì)以上三種有線(xiàn)技術(shù)，由家庭插座（HomePlug）聯(lián)盟組織主導(dǎo)的基于電力線(xiàn)的傳輸PLC技術(shù)是一種布線(xiàn)更加便捷的互聯(lián)技術(shù)。PLC采用類(lèi)似以太網(wǎng)的傳輸機(jī)制，提供200Mbps的物理帶寬，并且專(zhuān)門(mén)考慮AV高帶寬、低時(shí)延的要求，目前影響PLC普及的主要因素有：電力線(xiàn)上的干擾問(wèn)題、用戶(hù)間隔離以及成本。

　　HomePNA、MoCA、PLC三種有線(xiàn)技術(shù)在MAC/PHY層各不相同，為了統(tǒng)一家庭互聯(lián)技術(shù)，ITU-T Q4/15開(kāi)始研究G.hn，宗旨是為家庭網(wǎng)絡(luò)制定單一、統(tǒng)一的互聯(lián)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，這種技術(shù)保證家庭網(wǎng)絡(luò)所有的有線(xiàn)傳輸介質(zhì)可以互通。G.hn技術(shù)規(guī)范基于有線(xiàn)介質(zhì)的PHY技術(shù)、統(tǒng)一MAC技術(shù)。支持G.hn的芯片可以在不同的有線(xiàn)傳輸介質(zhì)上傳輸信號(hào)，使采用同軸電纜、電話(huà)線(xiàn)或電力線(xiàn)傳輸?shù)臄?shù)據(jù)速率從 50Mbps提高到超過(guò)700Mbps，將主要應(yīng)用于家庭網(wǎng)絡(luò)高速數(shù)據(jù)、視頻等的傳輸。

　　相對(duì)于有線(xiàn)技術(shù)，WLAN以其移動(dòng)性和便捷性受到各方的青睞，尤其是基于OFMA和MIMO技術(shù)的802.11n的出現(xiàn)使之成為大眾所期望的終極互聯(lián)技術(shù)。經(jīng)過(guò)多年的技術(shù)討論802.11n的draft4.0已經(jīng)通過(guò)，正式標(biāo)準(zhǔn)預(yù)計(jì)會(huì)在2009年最終定稿，困擾11n的標(biāo)準(zhǔn)問(wèn)題和互通問(wèn)題也有望得到徹底解決。802.11n技術(shù)能帶來(lái)高達(dá)600Mbps的理論帶寬以及更高的無(wú)線(xiàn)覆蓋能力，使得無(wú)線(xiàn)承載多媒體應(yīng)用，尤其是視頻媒體成為可能。當(dāng)然作為一種無(wú)線(xiàn)技術(shù)，在家庭應(yīng)用時(shí)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(wèn)題以及在傳輸質(zhì)量上無(wú)法達(dá)到有線(xiàn)傳輸?shù)男Ч葐?wèn)題。

　　從以上分析可以看出，目前并沒(méi)有一種聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在家庭網(wǎng)絡(luò)環(huán)境中是完美無(wú)缺的，不同傳輸技術(shù)將在家庭網(wǎng)絡(luò)內(nèi)互相協(xié)作，共同發(fā)展。未來(lái)的家庭中將采用兩種或多種傳輸技術(shù)的組合。隨著802.11n的普及，未來(lái)WLAN將成為視頻流傳輸?shù)妮d體，盡管有線(xiàn)技術(shù)實(shí)施起來(lái)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(dòng)性將會(huì)使其占據(jù)優(yōu)勢(shì)地位。而電力線(xiàn)上網(wǎng)在歐洲將獲得廣泛應(yīng)用，歐洲的建筑結(jié)構(gòu)可能意味著WLAN的應(yīng)用并不太適合。 MoCA和HomePNA技術(shù)在北美區(qū)域由于同軸線(xiàn)纜和電話(huà)線(xiàn)的大量普及仍將會(huì)有一定的市場(chǎng)。

　　。

　　家庭網(wǎng)關(guān)技術(shù)

　　家庭網(wǎng)關(guān)作為家庭網(wǎng)絡(luò)與電信運(yùn)營(yíng)商網(wǎng)絡(luò)聯(lián)系與互通的樞紐是電信網(wǎng)絡(luò)的一個(gè)末梢，在數(shù)字家庭中處于核心位置。一方面家庭網(wǎng)關(guān)利用多種聯(lián)網(wǎng)技術(shù)為家庭內(nèi)部各終端提供互聯(lián)手段，提供業(yè)務(wù)承載、QoS保障、家庭安全與管理，同時(shí)也是家庭用戶(hù)從電信網(wǎng)絡(luò)與互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)獲得各種增值服務(wù)的通道和業(yè)務(wù)平臺(tái)。隨著網(wǎng)關(guān)承擔(dān)的作用越來(lái)越大，家庭網(wǎng)關(guān)技術(shù)也在逐步發(fā)展，總得來(lái)說(shuō)網(wǎng)關(guān)技術(shù)的發(fā)展包括三個(gè)階段。

　　橋接設(shè)備：常見(jiàn)的就是Modem設(shè)備，家庭網(wǎng)關(guān)的前身，它只是個(gè)簡(jiǎn)單的橋接設(shè)備，功能單一，只是在二層上將家庭內(nèi)設(shè)備與接入網(wǎng)連接起來(lái)。

　　家庭網(wǎng)關(guān)：家庭網(wǎng)絡(luò)中心設(shè)備，家庭網(wǎng)絡(luò)的通信、管理、控制中心。具有豐富的家庭網(wǎng)絡(luò)聯(lián)網(wǎng)接口、完備的家庭網(wǎng)絡(luò)通信功能，負(fù)責(zé)整個(gè)家庭網(wǎng)絡(luò)的連接與管理，是運(yùn)營(yíng)商網(wǎng)絡(luò)的一部分。

　　業(yè)務(wù)網(wǎng)關(guān)：不單單是一個(gè)通信設(shè)備，更是一個(gè)業(yè)務(wù)的載體，運(yùn)營(yíng)商的各種新業(yè)務(wù)在網(wǎng)關(guān)上得以展現(xiàn)，同時(shí)也承載家庭網(wǎng)絡(luò)內(nèi)部的各種業(yè)務(wù)，它將是一個(gè)通用、開(kāi)放的家庭網(wǎng)絡(luò)業(yè)務(wù)平臺(tái)，系統(tǒng)的開(kāi)放性是比較重要的一個(gè)特征。

　　目前HGI、寬帶論壇以及ITU-T都在制定關(guān)于家庭網(wǎng)關(guān)的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，其中運(yùn)營(yíng)商主導(dǎo)HGI組織的進(jìn)展最為快速。HGI從2004年成立起，就研究家庭網(wǎng)絡(luò)業(yè)務(wù)場(chǎng)景及其應(yīng)用模式，然后制定家庭網(wǎng)關(guān)設(shè)備的技術(shù)規(guī)范，2006年、2007年都發(fā)布了家庭網(wǎng)關(guān)設(shè)備的技術(shù)規(guī)范。在家庭網(wǎng)關(guān)的基礎(chǔ)上，運(yùn)營(yíng)商越來(lái)越關(guān)注家庭網(wǎng)絡(luò)的各種業(yè)務(wù)的開(kāi)展。如何為用戶(hù)提供更多的新業(yè)務(wù)，并且更容易地部署這些業(yè)務(wù)成為運(yùn)營(yíng)商關(guān)注的重點(diǎn)。所以，家庭網(wǎng)關(guān)作為一個(gè)承載業(yè)務(wù)的平臺(tái)，其平臺(tái)性和開(kāi)放性至關(guān)重要。在這方面很多運(yùn)營(yíng)商已經(jīng)開(kāi)始進(jìn)行一些探索，如中國(guó)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(gòu)以及目前德國(guó)電信在研究的OSGI模型?？偟脕?lái)說(shuō)運(yùn)營(yíng)商希望家庭網(wǎng)關(guān)不僅僅能提供本身應(yīng)具備的功能，同時(shí)需要提供一個(gè)開(kāi)放的軟件環(huán)境用于后續(xù)業(yè)務(wù)的擴(kuò)展，但具體如何實(shí)現(xiàn)，仍然有待進(jìn)一步研究。

　　遠(yuǎn)程管理技術(shù)

　　隨著電信業(yè)務(wù)逐步向家庭內(nèi)部延伸以及家庭網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的功能日益復(fù)雜，業(yè)務(wù)的開(kāi)通部署、家庭網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的運(yùn)營(yíng)維護(hù)成為一個(gè)非常重要的工作。由于設(shè)備數(shù)目巨大，且部署在家庭內(nèi)部，運(yùn)營(yíng)商對(duì)于遠(yuǎn)程管理的要求也日漸迫切。

　　在網(wǎng)關(guān)的遠(yuǎn)程管理技術(shù)上以寬帶論壇主導(dǎo)的TR069系列網(wǎng)管規(guī)范相對(duì)比較成熟和全面，它支持對(duì)ADSL、VDSL、以太、PON、POTS等多種上行方式的網(wǎng)關(guān)進(jìn)行管理，對(duì)網(wǎng)關(guān)的主要功能均抽象了管理參數(shù)，并支持動(dòng)態(tài)配置、版本升級(jí)、日志查看、遠(yuǎn)程復(fù)位等多種管理操作，同時(shí)在網(wǎng)管系統(tǒng)與營(yíng)業(yè)系統(tǒng)、運(yùn)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(guó)電信、法國(guó)電信等眾多運(yùn)營(yíng)商網(wǎng)絡(luò)中部署，主要用于實(shí)現(xiàn)設(shè)備或業(yè)務(wù)的“零配置”開(kāi)通，以及設(shè)備的日常診斷、維護(hù)。

　　在對(duì)網(wǎng)關(guān)進(jìn)行全面管理的基礎(chǔ)上，運(yùn)營(yíng)商已經(jīng)開(kāi)始考慮如何對(duì)家庭內(nèi)部設(shè)備進(jìn)行管理。主要有兩種思路：基于網(wǎng)關(guān)代理方式和網(wǎng)關(guān)協(xié)助直接管理方式。寬帶論壇采用網(wǎng)關(guān)協(xié)助管理方式定義了一套完整的內(nèi)聯(lián)設(shè)備管理機(jī)制——TR111，但由于目前大量部署到家庭的機(jī)頂盒設(shè)備很多采用橋接方式，內(nèi)聯(lián)管理機(jī)制應(yīng)用較少。

　　設(shè)備自動(dòng)發(fā)現(xiàn)技術(shù)

　　在家庭網(wǎng)絡(luò)中部署的信息終端越來(lái)越多，在解決他們之間的物理互聯(lián)問(wèn)題之后，家庭用戶(hù)還需要對(duì)各個(gè)設(shè)備進(jìn)行一些復(fù)雜配置才能使用，這對(duì)于普通家庭用戶(hù)來(lái)說(shuō)是難以接受的。加入到家庭網(wǎng)絡(luò)的設(shè)備如何能自動(dòng)地相互發(fā)現(xiàn)并協(xié)同配合工作一直是數(shù)字家庭領(lǐng)域熱烈討論的問(wèn)題。在這個(gè)領(lǐng)域中相關(guān)的標(biāo)準(zhǔn)組織很多，國(guó)內(nèi)的閃聯(lián)、e家佳，國(guó)際的UPnP、DLNA以及微軟提出的Rally等，從技術(shù)上來(lái)看這些標(biāo)準(zhǔn)基本都在UPnP規(guī)范基礎(chǔ)上擴(kuò)展而成。從目前的發(fā)展趨勢(shì)來(lái)看，以媒體應(yīng)用為側(cè)重的DLNA標(biāo)準(zhǔn)相對(duì)成熟，尤其是在目前多媒體應(yīng)用日益普及的情況下DLNA受到越來(lái)越多設(shè)備廠(chǎng)家的重視和支持。目前不少消費(fèi)電子、網(wǎng)絡(luò)設(shè)備廠(chǎng)商都已經(jīng)推出基于DLNA標(biāo)準(zhǔn)的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備和娛樂(lè)設(shè)備，這為家庭內(nèi)部設(shè)備互聯(lián)標(biāo)準(zhǔn)的后續(xù)統(tǒng)一打下一定基礎(chǔ)。

　　總結(jié)

　　縱觀數(shù)字家庭領(lǐng)域這些年的發(fā)展，盡管受到業(yè)界的廣泛關(guān)注，這一概念也越來(lái)越普及，但數(shù)字家庭技術(shù)的發(fā)展仍然充滿(mǎn)不確定性。其中基于家庭網(wǎng)絡(luò)如何提供更多豐富多彩的業(yè)務(wù)以及降低設(shè)備的使用復(fù)雜性、提高運(yùn)維管理能力是需要持續(xù)重點(diǎn)關(guān)注的。