家庭联网技术(上)
开篇：润墨网以专业的文秘视角，为您筛选了一篇家庭联网技术(上)范文，如需获取更多写作素材，在线客服老师一对一协助。欢迎您的阅读与分享！
前景看好的家庭网络
咱们广大的卫视用户朋友们为了在不同的房间内都能收到卫星电视信号，经常会在自己家中支起个无线路由器以实现共享，这样实际上就组成了一个最简单的家庭无线网络。近年来，随着信息化的普及，家庭中拥有的电脑、家电数量越来越多，人们的居住环境也在不断改善，越来越多的家庭拥有了更大的居住面积，各种电脑、家电之间的通信需求越来越强烈，同时通信、信息、娱乐等技术也迅速成熟并开始融合，设备和信息之间逐渐实现了无缝链接，所有这些都使得家庭网络和家庭联网技术成为了人们讨论的热门话题。
那么，到底什么才是家庭联网呢？有人说了，家庭联网不就是把我们家里的电脑都连起来，然后共享上网呗。嘿，朋友，如果你真是那么想的可就大错特错啦。所谓家庭联网可不仅仅是简单将家庭中的电脑联网以实现共享上网，它指的是将家庭中所有的各种家电及数字设备联成一个网络，并实现互连互通和资源共享。如果以实际的应用来说，利用高清电视机实现上网冲浪、将卫星广播节目以无线方式录制到PC、用小巧的掌上PDA打开空调并且调节温度、用移动电话来开启车库中的小汽车等等，这些都将是家庭联网的内容。试想一下，如果当你因为上班而不得不错过一场精彩的球赛时，你只需要在手机上按几个键便可以设定家中的卫星电视接收系统自动录制节目，这样下班回家就可以立即欣赏，是不是很爽？在国内，大多数人似乎还认为这种家庭网络应用并不实际。可其实，这种以前只能在电影电视里见到的场景，现在已经完全可以实现了。下图中模特手里的那个手机，就是由LG最近所推出的家庭网络产品，它除了具备常见手机的通讯功能之外，还可以用作远程控制器。而未来的家庭联网肯定还将为我们带来更加色彩斑斓的生活空间。怎么样，听起来很心动吧。
说起来，家庭网络概念的提出已经有一段时间了，最初的家庭网络概念，是由制造电脑、家电等的公司提出的，在经过了三四年的培育过程之后，现在家庭网络已经有了比较大的发展。一般认为，家庭网络并不是独立存在的、对外与宽带电信网连接、对内支撑各个子网设备的使用，它是电信网络由最后一公里向最后一公尺的延伸，凭借电信网络业务融合的优势可为家庭网络提供端到端的服务内容。未来的家庭网络是为改善人们生活方式的目的，融合了家庭娱乐网络、家庭通信网络和智能家居控制网络，并使它们实现信息共享的平台。其中，家庭娱乐设备网络是指连接家庭中诸如电视啊、音响啊、各种播放器啊之类的各种音视频设备的网络。而家庭通信网络则指基于电信宽带网络为人们提供包括IP电视/电话、网络游戏、远程办公等服务的室内网络。至于智能家居控制网络，指的是能连接各种家电设备并能对其进行实时远程监控的网络，它可实现白色家电和家庭照明系统的自动化控制，家庭安全、防火、防毒远程监控，水、电、气自动抄表等。各个域中的设备都是通过网关实现协议转换，从而达到信息共享和交互的目的。
现如今，家庭联网可是大势所趋。美国的Instat/MDR公司就认为，宽带共享和娱乐网络的发展将在2008年把家庭联网设备市场推向171亿美元。虽然目前其市场大部分在北美，但到2008年亚洲将成为家庭联网市场的地区领导者，占全球市场的36%。IDC也预测说，2008年全世界已安装的家庭网络可望从2003年的370O万个增加到1.11亿个。看到这里，我想大家肯定都了解到了家庭联网正在成为下一个能赚钱的焦点。现在，不少家庭网络产业的芯片制造商、家电制造商、通信产品制造商、计算机生产商、消费类电子生产商以及智能家居系统集成商正在朝着这一方向前进，把家庭联网看作是延长宽带价值链必走的一步。其中，不乏有Intel、HP、Motorola、IBM、飞利浦、松下、东芝这种国际大厂联结成的各种利益联盟，它们也都纷纷投入到了家庭网络的标准制定、技术研究、产品开发和生产的各个领域中去。
目前从事家庭网络研究的组织有很多，影响比较大的有国外的DLNA、ITU-T、ETSI、UPNP，国内的e家佳和闪联（IGRS）等。其中，ITU-T已把家庭网络划为了下一代网络(NGN)的一部分。它位于接入网之后，是直接为最终的家庭用户提供服务的网络。由于家庭网络涉及的各种业务和技术非常繁杂，每个标准化组织所涉及的情况都不尽相同。我们根据大多数专家的观点，可将家庭网络标准大致上可分为以下几个方面：
侧重电信技术的标准，以国际电信联盟(ITU-T)和欧洲电信标准协会(ETSI)为代表；
侧重家庭设备互通的标准，这类组织以国际上的数字生活网络联盟(DLNA)、国内的e家佳和闪联为代表；
以家庭网络传输技术为研究对象的标准组织，这类组织研究如何进行家庭网络设备之间以及家庭内外部网络之间的通信问题，如家庭电力线联盟(HomePlug)、家庭电话线网络联盟(HomePNA)、IEEE等标准组织。
当然，家庭网络也并不是说把自己家弄得跟个孤伶伶的小岛似得，虽然内部是多姿多彩但外部却与世隔绝，相反地，它是要作为宽带网络接入在家庭内部中的延伸，也就是说它必须是一个建立在联网技术的基础之上可运营、可管理的网络。家庭网络的互联主要指家庭中物理网络的构建，以及各种信息终端在物理层和网络层的互联和传输。目前实现家庭网络联网的技术有很多种（如表1），比如IEEE的WLAN、UWB、Zigbee无线联网技术，HomePlug的电力线联网技术，HomePNA的家庭电话线联网技术以及MoCA的多媒体同轴线联网技术等。接下来，我们就从无线联网及有线联网两个方面来分别介绍一下这些技术吧。
无线联网的家庭网络
无线联网技术的应用，让我们家庭中的各种电脑及家电设备再也不必通过各种缆线就可以联系起来，同时也带给了我们更多新的应用模式，实现了我们将家庭网络作为家庭娱乐、通信和控制中心的梦想。目前比较常见的无线联网技术大致可分为传统无线联网技术跟新兴无线联网技术两个大类。
1、传统无线联网技术
IEEE802.11就是曾说过的第一代无线局域网标准之一，该标准定义了物理层和媒体访问控制(MAC)协议的规范，允许无线局域网及无线设备制造商在一定范围内建立互操作网络设备。它是由美国电机电子工程师协会（IEEE）为解决无线网路设备互连，而于1997年6月制定的，同时也是IEEE制订的第一个无线局域网标准，它主要用于解决办公室局域网和校园网中用户与用户终端的无线接入，业务主要限于数据访问，速率最高只能达到2Mbit/s。刚诞生时，IEEE802.1协议也着实风光了一阵子，可惜好景不长，很快地就因为它在速率和传输距离方面都已经不再能够满足人们的需要，IEEE小组又相继推出了802.11b和802.11a两个新标准。自从1997年IEEE802.11标准实施以来，先后有802.11b、802.11a、802.11g、802.11e、802.11f、802.11h、802.11i、802.11j等标准制定或者酝酿。目前IEEE802.11家族已成为无线通信的主流，但是同时WLAN网络依然存在着“四不一没有”的问题，即带宽不足、漫游不方便、网管不强大、系统不安全和没有杀手级的应用等，面对未来家庭联网的需求更是显得不堪重负。于是，人们不禁要问有没有个更好用的标准啊？为了实现高带宽、高质量的无线网络服务，使无线局域网达到以太网的性能水平，802.11n应运而生。
802.11n是一个理想中高速而安全的无线标准。基本上解决了802.11系列早期系列的各类问题。如果从802.11b到802.11g可以被视为升级，那从802.11g到802.11n就堪称是改朝换代了。一旦802.11n得到IEEE的通过，无线替代有线的时代必将来临。在传输速率方面，802.11n可以将WLAN的传输速率由目前802.11a及802.11g提供的54Mbps提高到108Mbps，甚至高达500Mbps。这得益于将MIMO(多入多出)与OFDM(正交频分复用)技术相结合而应用的MIMO OFDM技术，该技术不但提高了无线传输质量，也使传输速率得到极大提升。而在覆盖范围方面，802.11n采用智能天线技术，通过多组独立天线组成的天线阵列，可以动态调整波束，保证让WLAN用户接收到稳定的信号，并可以减少其它信号的干扰。因此其覆盖范围可以扩大到好几平方公里，使WLAN移动性极大提高。至于兼容性方面，802.11n采用了一种软件无线电技术，它是一个完全可编程的硬件平台，不同系统的基站和终端都可以通过这一平台的不同软件实现互通和兼容，这使得WLAN的兼容性得到极大改善，同时意味着WLAN将不但能实现802.11n向前后兼容，而且可以实现WLAN与无线广域网络的结合，比如3G。理论上802.11n不限于PCtoPC的无线网络，而具备家用设备间的无线联网的能力。你说这简直不就是为家庭网络量身打造的吗？
目前，主导802.11n标准的技术阵营有两个，即WWiSE(World Wide Spectrum Efficiency)联盟和TGn Sync联盟。两个阵营都想在下一代无线局域网标准中争到龙头老大的位子坐，正可谓是谁也不服谁。不过这两大阵营的技术构架却是越来越相似，例如都是采用MIMO OFDM技术。听说最近他们已经决定不计前嫌，共同向IEEE递交了802.11n的无线技术版本，看来是要以和为贵了。除了这两个势力比较强大的老阵营，802.11n技术阵营中还有个新成立的EWC(EnhancedWirelessConsortium，增强无线联盟)，这家是由26家无线网络芯片厂商、设备制造商组成的，成员包括Atheros、Broadcom、高通、科胜讯、英特尔、Marvell等，都在WLAN芯片方面都享有显赫名声。例如Atheros的AR500x和AR6001系列芯片、Airgo的利用MIMO技术而使WLAN收发速率达到240Mbps的AGN300芯片组、Broadcom的BCM4320等。
802.11n虽然有那么多的好处，可现在它还面对着一个尴尬的局面，即其标准还没有获得IEEE正式批准，但相应的产品却已经“早产”了。据ExtremeTech网站之前透露的一份正式的IEEE标准路线图预测，802.11n技术规范的最终批准将在今年9月份以后。而正是因为推测新的标准将以接近当前版本的形式而获得批准，几乎所有的无线家庭网络厂商都提前采取了行动，相继推出了所谓的“标准前产品”，这就使得802.11n现在正处于一种“标准滞后、产品早产”的尴尬境地。当然，产品“早产”的情况其实并不奇怪，这是一些掌握无线网络核心技术的厂商为抢占市场制高点的惯用手法，802.11g就是一个很好的例子嘛。截至目前，802.11n标准仍然没有得到IEEE的正式批准，可还是有很多厂家都对其表示看好，认为该技术未来可以让音频和高清视频信号在家庭网络中更畅通无阻。采用MIMO OFDM技术的厂商很多，包括Apple、Airgo、Bermai、Broadcom以及杰尔系统、Atheros、思科、Intel等等，产品包括无线网卡、无线路由器等，并已经大量在PC、笔记本电脑中应用，其中最具代表性的当属苹果的新版AirPort Extreme无线路由器（如图2）。
这个又白又扁看上去就好像年糕一样的苹果新版AirPort Extreme无线路由器正式提供了对802.11n网络标准（草案）的支持，苹果官方称其速度可达802.11g网络的5倍（换算下来大概是250Mbps）。它将会和Apple TV完美配合，达到高速传输视频文件的目的。AirPort Extreme还拥有内置的打印机共享和网络硬盘功能，只要连上打印机和USB硬盘，所有在网络上的电脑都可以共享这些设备。最新版的AirPort Extreme还提供了专门的软件，用于启用暗藏在MacBook/MacBook Pro中的802.11n功能，这也正式证实了苹果笔记本电脑暗藏802.11n芯片的说法。据估计，新版的AirPort Extreme将在2月份正式上市，售价可能为179美元，或者更多，对穷人们来说也就只能过过眼瘾得了。
另外，网络设备专业生产商Linksys前阵子正式对外了其最新研发的双频无线路由器―――WRT600N。该路由器完全符合IEEE802.11n草案标准，最大特色就是能够互不干扰、同时工作在2.4GHz和5GHz两个频段，并支持主流802.11g可提供的12条非重叠信道。WRT600N除了拥有普通的4个以太网接口外，还额外配备了一个多用途USB端口，可用于连接普通或thumbdrive硬盘，使之自动转变成为网络连接存储。WRT600N的实际售价目前还不得而知，预计Linksys将在不久后确定。
韩国三星电子亦宣布计划2007年下半年上市配备基于IEEE802.11n标准无线LAN芯片组的PDP电视。三星电子把实现数字家电的网络化定位于今后强化功能的关键，支持无线LAN是其中一个目标。通过支持IEEE802.11n，就可以把机顶盒和蓝光光盘等的HDTV画质影像内容，通过无线发送到PDP电视机上进行收看。
2、新兴无线联网技术
一般来说，随着通信距离的增大，设备的复杂度、功耗以及系统成本都会成倍的增加。可相比较于现有的各种无线通信技术，ZigBee技术的成本和功耗要算是很低的了。ZigBee其实是用于个人区域网(PAN)的短程无线技术的绰号，它是基于ZigBee联盟开发的运作在868/915 MHz或2.4 GHz无线频带下的符合IEEE 802.15.4 MAC层规范的无线协议及其指导方针。ZigBee技术拥有结构简单、低功耗、低数据速率、低成本和可靠性高等特点，可以嵌入各种设备中，同时支持定位功能，可用于高压交流电源控制、照明、安防系统、盲人确定等控制家庭自动化系统，以及家庭机顶盒与其它娱乐设备的远程控制。不论在家中、办公室或是工厂，都能使用Zigbee取代缆线，提供短距离无线控制联机与低功耗解决方案，只要随便装上几节特便宜的碱性电池，就可持续一般监控应用达数年之久。
ZigBee的名称据说是来源于英语里的蜜蜂(Bee)一词，那些可爱的小蜜蜂们在发现花粉位置后，通过跳ZigZag的之字形舞蹈来告知同伴，以达到交换信息的目的，可以说是一种小动物实现“无线”沟通的简捷方式。人们借此来称呼一种专注于低功耗、低成本、低复杂度、低速率的近程无线网络通信技术，其寓意不言自明。ZigBee作为“随时随地获得需要的信息”的无所不在时代的新技术备受关注，是因为它价格低廉，能够轻松形成家庭网络。迄今为止，虽然人们开发出了蓝牙(Bluetooth)、红外线(IrDA)等各种方式的无线通讯技术，但基本上都存在耗电量大或通讯距离短等弊端，因此未能得到普及。ZigBee则解决了这些问题。因此，电子企业和通讯企业将展开一场利用ZigBee开发家庭网络产品的竞争，除了遥控家电产品、确认水电使用量等已经涉及到的领域之外，还将陆续开拓更广泛的应用领域。SK电信等企业已开始准备推出ZigBee方式的家庭网络服务，正在发足马力追赶新技术。而且电子零件行业也计划引进ZigBee标准，以便生产ZigBee方式的各种零件。随着ZigBee的硬件和软件终于在市场上出现，无所不在(Ubiquitous)时代正在加快速度到来。
美国伊顿（Eaton）公司已发表了采用ZigBee标准近距离无线通信的家用传感器产品“Home Heartbeat”。Home Heartbeat主要提示用户家中的电气产品、门窗等的状态来确保安全。比如，利用它你可以在出门前确认家中的窗户是否已全部关好，或者咖啡机等电器是否已经关闭等。Home Heartbeat由传感器、存储信息的“Base Station”和通过液晶屏显示信息的便携式“Home Key”组成（如图3），均具备基于ZigBee的通信功能。为了便于用户单手操作，它还采用了可用大拇指滚动画面的设计。另外，Home Key还具有网络接入设备认证功能。在初次使用时，你只要将Home Key插入Base Station后，再将Home Key插入设置在家中各处的传感器，即可构成网络。Base Station的信息发送距离可达约30米。当你外出时，该设备可向你的手机等发送电子邮件。Base Station中设计有电话调制解调器，基站信息会在接入运行运营商的服务器后、通过服务器向用户发送。传感器方面，备有用于检测管道漏水、确认门窗状态、以及电源开关状态的产品（如图4）。传感器的单价从30美元到60美元（约合人民币250～500元）不等。
韩国的Nuri电信公司使用ZigBee技术制造了远程查表器，使用该查表器，抄表员能够在屋外用无线方式确认水、电的使用量。该查表器不但能贴在计量器上使用，而且还能用无线方式准确检测使用量。而普通的查表方式需要工作人员亲自确认，因此，如果家里没人，就不能抄表。但如果使用该产品，即使家里没人也能及时抄表。而韩国Pantech&Curitel公司推出的ZigBee手机虽然表面上看只是一部手机，但却能控制电视、电灯等屋内家电的开关。例如，晚上躺在床上看书时感到发困，没有必要起身关灯，直接用手机关掉天花板上的电灯即可。这听起来是不是有点国产凌凌漆的感觉？看起来是一部手机，其实它是一个遥控器；看起来是一个遥控器，其实它是一部手机。
除了ZigBee，新兴的无线联网技术还有很多。其中，UWB（ultra wideband）算是比较出类拔萃的。UWB三个字母即是超宽带无线技术的缩写，它指的是一种短距离的无线通讯方式，可以在10米以内的范围里以至少100Mbps的速率传输数据。UWB的特点在于不使用载波，这与此前的无线通信截然不同。由于原来的无线通信在通信时需要连续发出载波（电波），自然要消耗电能。而UWB是发出瞬间尖波形电波，也就是所谓的脉冲电波，直接按照0或1发送出去，由于只在需要时发送出脉冲电波，因而大大减少了耗电量并可大大提高带宽。它能够以极低的功耗传输极高的带宽（高达480Mbps），这使得它十分适合于连接电视与DVD播放机和录象机、个人视频记录器（PVR）以及家庭音响等。据技术调查服务商Unstrung Insider的一份报告预测，不断涌现的UWB应用正在形成一个市场，到2007年这一市场可能会增长到6. 3亿美元，多么诱人的前景啊。
UWB能够以低功耗进行高速海量数据传送，这使得它成为了一种极富吸引力的无线通讯方式。UWB将宣告一个便利和自由的新时代，在以前你需要使用USB或1394电缆的任何地方，以后都可以使用UWB无线技术来作为替代。例如，袖珍DVD播放器可以将其内容广播到挂在墙上的平板显示器上；而笔记本电脑用户只须将笔记本放在桌上，其笔记本就会立即连到周围的外设（打印机、备份磁盘驱动器、扫描仪、全尺寸键盘、鼠标、扬声器系统以及数字摄像机等）上去。目前，在业界的推动下，UWB技术已经日臻成熟，一些厂商都已经纷纷推出了UWB芯片和相关产品。
美国戴姆勒•克莱斯勒北美发动机及设计研究中心（DC REDNA）不久前在“梅赛德斯―奔驰R500”车内座席的背面安装了显示器（如图5），并采用UWB传输系统从便携终端向座席以流媒体方式传输HDTV影像信号。之前咱们只要一提起车载UWB，主要都是指面向ITS（智能交通系统）的技术，现在可是都换成了以家庭娱乐为目的。
除了奔驰车里用上了UWB，其他方面的UWB产品也不少。Staccato与韩国移动电话运营商SK电信合作，展示了采用Staccato研制的WiMedia规格UWB芯片开发的WPAN（wireless personal area network，无线个域网）服务―――采用近距离无线的各种社交网络服务，便携终端与电视机和个人电脑等之间的连接，以及通过互联网接入点对便携终端的内容发送。
美国Staccato Communications也在不久前展出了封装尺寸为7.5mm、依据WiMedia规格的WUSB（Wireless USB）的超小型收发LSI SC350xC系列产品。该系列产品在1个芯片中集成了收发器、MAC层电路、UWB控制器以及输入输出接口。虽然已面向部分供应商开始样品供货，但该公司计划在2007年2月开始的WUSB支持产品认证测试之后，于2007年第1～第2季度开始量产。价格预定为每个10美元左右。
ZigBee和UWB等新兴无线联网技术在未来的家庭联网中无疑是极具竞争力的，但这并不是说它们就可取代其它联网技术，而是要视具体情况来定。起码从目前看，这些技术及其相关产品一般还不应用于家庭网络骨干网。