家庭网络技术及架构.doc

家庭网络技术及架构 家庭网络是采用一定的拓扑结构和物理媒体, 通过相应控制协议将家庭内部的各种信息电器互连起 来而形成的网络系统, 它通常由数据通信、家庭娱乐和家庭电器控制三大部分构成 , 以实现安全服务、能 源管理、数据通信服务、家庭环境控制和各种智能控制功能。 微软 “维纳斯 ”计划及我国 “女娲” 计划的实施, 推动了信息家电的快速发展, 为我国家庭的网络化奠 定物质基础, 新一代 IPv6 标准为家庭网络的实施提供了足够的 IP 空间, 网络应用在全社会的迅速普及人 们实现家庭网上购物、家庭办公、远程学习和医疗、家庭自动化控制等需求则是家庭网络化的根本动力。 我国具有众多的消费类电器产品生产商和庞大的消费群体, 随着经济的发展及人们生活质量的提高, 家庭 网络及其产业必将在我国快速发展。为此, 本文就家庭网络的关键技术、逻辑结构、通信媒体、连网方案以 及目前存在的问题等进行了阐述, 以期对同行们及家庭网络在我国的发展有所帮助。 家庭网络的关键技术 家庭网络是一种特定的局域网络, 在逻辑结构上与 LAN 具有一定的相似性, 但在其应用环境、操作功 能、系统的物理组成及使用对象上都具有自己的特点。家庭网络的具体实现需要以下关键技术的支持 。 ( 1) 嵌入式操作系统的设计和嵌入式集成芯片的制造。家庭中的设备种类繁多, 控制方式、计算能力 及智能程度相差悬殊, 除了少数智能较高的设备如计算机之外, 大多为数据处理能力较弱、控制方式较简 单的电器设备, 要实现网络的覆盖功能, 必须具有嵌入式 OS 和嵌入式 IC 的支持, 这同时也是信息家电的 核心技术[ 3] 。当前主要的嵌入式操作系统有 Windows CE、3COM 的 Palms OS、JAVA2、JAVA2 Micro Edition、 Pjava、Ejava 以及具有我国自主知识产权的凯斯集团的 Hopen 嵌入式操作系统 。 ( 2)API 级的互操作规范。该规范是家庭网络应用开发的基础, 它屏蔽了下层通信协议的差别, 为上 层提供统一的开发接口。当前有Microsoft 的UPnP、SUN 公司的 JINI 规范、Home PNP、Home API 等 。 ( 3) 最顶层的用户接口设计规范确立。用户接口决定了家庭网络的易用程度, 进而决定了最终用户对 系统的接受度, 对于网络接口来说, 它的具体应用环境及特殊的应用对象决定了其自身的如下特点 : 易用性: 它所面对的用户是一般的家庭成员, 文化程度及相关技能各不相同, 年龄分布参差不齐, 用 户接口的易用程度直接影响到用户的接受程度, 在一定程度上决定着家庭网络市场的培育与成熟, 因此其 用户接口的设计必须面向最普通的用户群体, 为使用者提供最灵活、简单和直观的使用界面。 移动性: 当前的家庭网络是一个异构网络, 它包含了数据网络、视频 A V 网络和控制网络。由于多种控制标准和 规范的存在, 控制网络本身也呈现异构化趋势。当家庭内部的各种设备相互连接形成一个统一的网络后, 终端用户应该可以从不同的访问点通过用户接口(UI) 配置、控制、管理和查询网络性能、设备状态。 伸缩性: 由于经济、技术和市场因素, 家庭网络的建设是一个逐步完善的过程, 因而用户接口应能够动态的提 供新增设备的相应接口。 ( 4) 家庭网络接入技术。接入技术是 internet 与家庭网络的连接方式, 接入技术有有线和无线两种方 式, 有线方式有 Modem、HFC Cable Modem、FTTH 和 xDSL 技术, 无线方式有 WAP 和 LDMS 等技术。传统的Modem 技术传输速率较低( 当前为 56kps) , Cable Modem 和 xDSL 将是今后一段时间最具潜力的接入方式, 最终将过渡到 FTTH 和无线接入方式。 家庭网络的一般逻辑结构 逻辑上整个系统共分为五层[ 5] ( 省略了操作系统层) : 物理媒体层 (Media) 、底层协议层( Protocol) 、应用程序接口层( API) 、应用程序层( APP) 和最终用户接口层(UI) 。其中第 一二两层的标准已经颁布并已在实际应用之中, 第三层( API) 是家庭网络技术发展的关键, 是当前研究的 热点, Home API 和 Jini 技术是 1999 年刚提出的企业规范, 其开发工具将会在近期推出[ 6] 。第四层是应用程序层, 它是在第三层的基础上由技术人员开发的各种应用程序。第五层是各种用户接口工具, 它不仅只 限于 PC 接口, 同时也包括各种应急按钮、求助开关、遥控装置和其它可视接口设备, UI 的简单性、易用和 灵活性关系到整个系统性能的发挥和使用, 对用户的接受程度有很大的影响, 因