探討數字家庭技術(shù)發(fā)展趨勢

[導讀]

信息和通信技術(shù)的飛速發(fā)展正在不斷改變人們的生活，信息化和數字化越來(lái)越成為社會(huì )各個(gè)領(lǐng)域的大勢所趨。數字家庭概念應運而生，電信、家電、IT 等行業(yè)對數字家庭有著(zhù)各自的解讀。對電信運營(yíng)商來(lái)講，數字家庭是將公共網(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。數字家庭領(lǐng)域涉及的技術(shù)非常復雜，主要包括：聯(lián)網(wǎng)技術(shù)、家庭網(wǎng)關(guān)技術(shù)、設備自動(dòng)發(fā)現技術(shù)、遠程管理技術(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(shù)一直是數字家庭中非?；钴S的技術(shù)領(lǐng)域，隨著(zhù)以 IPTV業(yè)務(wù)為代表的多媒體業(yè)務(wù)和應用在家庭的普及，對互聯(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、藍牙等。

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機制相對比較簡(jiǎn)單，通過(guò)家庭網(wǎng)關(guān)的配合可以滿(mǎn)足語(yǔ)音、視頻、數據多種信息流的QoS要求。以太網(wǎng)技術(shù)在目前的家庭設備互聯(lián)中是最簡(jiǎn)單也是最普及的，但由于以太網(wǎng)對家庭布線(xiàn)有較高的要求，而且不具備移動(dòng)性，所以在很多應用上受到相當的限制。

HomePNA是一種基于電話(huà)線(xiàn)傳輸的家庭互聯(lián)技術(shù)，通過(guò)在雙絞線(xiàn)上調制信號承載數據提供基于電話(huà)線(xiàn)的聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，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?lái)說(shuō)，HomePNA技術(shù)能最大可能重用家庭內部已有的布線(xiàn)系統來(lái)提供設備互聯(lián)，大大減少了布線(xiàn)改造。HomePNA技術(shù)被AT&T采納用于作為其家庭網(wǎng)絡(luò )解決方案的主要互聯(lián)機制。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)有標準化，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。

相對以上三種有線(xiàn)技術(shù)，由家庭插座（HomePlug）聯(lián)盟組織主導的基于電力線(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、統一的互聯(lián)技術(shù)標準，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)規范基于有線(xiàn)介質(zhì)的PHY技術(shù)、統一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，使采用同軸電纜、電話(huà)線(xiàn)或電力線(xiàn)傳輸的數據速率從 50Mbps提高到超過(guò)700Mbps，將主要應用于家庭網(wǎng)絡(luò )高速數據、視頻等的傳輸。

相對于有線(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)，正式標準預計會(huì )在2009年最終定稿，困擾11n的標準問(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)承載多媒體應用，尤其是視頻媒體成為可能。當然作為一種無(wú)線(xiàn)技術(shù)，在家庭應用時(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)法達到有線(xiàn)傳輸的效果等問(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(zhù)802.11n的普及，未來(lái)WLAN將成為視頻流傳輸的載體，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 )使其占據優(yōu)勢地位。而電力線(xiàn)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(zhù)WLAN的應用并不太適合。 MoCA和HomePNA技術(shù)在北美區域由于同軸線(xiàn)纜和電話(huà)線(xiàn)的大量普及仍將會(huì )有一定的市場(chǎng)。