| 家庭網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)方案的研究 |
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1引言
隨著數(shù)字化進(jìn)程的日益加深，人們的家居生活越來越明顯地印上了“網(wǎng)絡(luò)”的烙印，最突出的表現(xiàn)就是，家電開始走向數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化，即我們所稱的家庭網(wǎng)絡(luò)。據(jù)統(tǒng)計(jì)，1999年美國(guó)安裝家庭網(wǎng)絡(luò)的約占8萬戶，而估計(jì)在2004年時(shí)可高達(dá)52萬戶，而且數(shù)碼影音裝置的市場(chǎng)將有45億美元的潛力。以這樣的發(fā)展趨勢(shì)來看，電腦將與所有的家電設(shè)備連線溝通，預(yù)計(jì)未來將有近1億的家庭裝設(shè)家庭網(wǎng)絡(luò)，而每戶安裝與購置的費(fèi)用約在1，000至1，500美元上下，可見其可觀的市場(chǎng)發(fā)展?jié)摿�。家庭網(wǎng)絡(luò)設(shè)備不外乎提供視聽娛樂的功能、溝通功能、設(shè)備的操作與控制功能及家庭安全防護(hù)功能等。然而，不論是大量的信息流通或簡(jiǎn)單的控制信息，要達(dá)到信號(hào)間的相互流通，就必須將家用設(shè)備連結(jié)成網(wǎng)絡(luò)的型態(tài)。一般的家庭設(shè)備皆屬于簡(jiǎn)便的運(yùn)算程序，并不需要運(yùn)用繁復(fù)的功能來處理。所以，建立家庭網(wǎng)絡(luò)的設(shè)置較一般公司的網(wǎng)絡(luò)設(shè)置有所不同，家庭網(wǎng)絡(luò)最重要的是必須將設(shè)備間彼此串聯(lián)及進(jìn)行相關(guān)的運(yùn)用。許多設(shè)備制造商提出了家庭網(wǎng)絡(luò)連接一些解決方案，然而至今尚未有正式的統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)問世，各公司仍然各行其是，勿庸置疑，誰掌握家庭網(wǎng)絡(luò)的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，誰就能這一飛速發(fā)展的巨大市場(chǎng)中獨(dú)占鰲頭。幾家大的廠商如Intel、IBM、Lucent、Microsoft、Compaq以及Sony等，早已涉足這塊潛力無窮的領(lǐng)域，彼此較勁。
當(dāng)前在家庭網(wǎng)絡(luò)所采用的連接技術(shù)可以分為“有線”和“無線”兩大類。有線方案主要包括：雙絞線或同軸電纜連接、電話線連接、電力線連接等；無線方案主要包括：紅外線連接、無線電連接、基于RF技術(shù)的連接和基于PC的無線連接等。
2有線家庭網(wǎng)絡(luò)連接技術(shù)
有線家庭網(wǎng)絡(luò)連接技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)在于數(shù)據(jù)傳輸?shù)目煽啃詮?qiáng)，傳輸速率高，而缺點(diǎn)在于網(wǎng)絡(luò)體積龐大，靈活性差，且布線復(fù)雜，主要應(yīng)用于早期點(diǎn)對(duì)點(diǎn)網(wǎng)絡(luò)和星型網(wǎng)絡(luò)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)中。
2.1. 雙絞線或同軸電纜（以太網(wǎng)）
這種系統(tǒng)的典型拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)如圖表1所示： 這種連接建立在IEEE802.3標(biāo)準(zhǔn)的基礎(chǔ)上。經(jīng)過了多次修改之后，該標(biāo)準(zhǔn)實(shí)現(xiàn)了在不同的設(shè)備制造商之間的互操作性�；阢~介質(zhì)的雙絞線和同軸電纜能夠?qū)崿F(xiàn)信號(hào)的雙向傳輸，有著較高的可靠性，因而被廣泛地應(yīng)用在商業(yè)企業(yè)中，成為辦公室計(jì)算機(jī)和打印機(jī)網(wǎng)絡(luò)的標(biāo)準(zhǔn)選擇。建立這樣的網(wǎng)絡(luò)需要大量的五類電纜（CAT 5），造價(jià)昂貴，不易安裝。在某些家庭網(wǎng)絡(luò)的中使用了以太網(wǎng)的形式，但由于成本太高和安裝維護(hù)困難的問題，極少有人愿意采用這樣的方案來實(shí)現(xiàn)家庭網(wǎng)絡(luò)的連接。(如圖1所示)
2.2. 銅介質(zhì)雙絞線（電話線）
這種連接技術(shù)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)圖如圖表2所示： 利用大多數(shù)家庭已有的電話線來實(shí)現(xiàn)家庭網(wǎng)絡(luò)的連接是一個(gè)經(jīng)濟(jì)實(shí)惠的方案。在一定的條件下，三類電纜（CAT3）的傳輸速率可以達(dá)到1Mbps，而且，據(jù)估計(jì)，不久的將來它的傳輸速率可以達(dá)到10M。采用頻分多用技術(shù)，可以讓使用者在察覺不到的情況下，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)傳輸，語音與Internet服務(wù)同時(shí)工作�！凹彝ル娫捑W(wǎng)絡(luò)聯(lián)盟”HomePNA（Home Phone Network Alliance），正在開發(fā)一系列標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范，解決利用電話線實(shí)現(xiàn)家庭網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的互聯(lián)和互操作性問題。雖然這一技術(shù)充分利用了現(xiàn)有的資源，但是線路在靈活性和帶寬方面的限制阻礙了它的進(jìn)一步推廣。通常一般的家庭里沒有足夠的RJ－11接口，要在每一個(gè)房間或者電話、計(jì)算機(jī)和其它設(shè)備能夠觸及的地方安裝插座也會(huì)帶來了技術(shù)上和成本上的問題。而且，由于電話線路并非為高速數(shù)據(jù)傳輸而設(shè)計(jì)，其衰減和阻抗特性也不能很好地控制。
2.3 交流電力線
這種系統(tǒng)的典型拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)如圖表3所示：
交流電力線可以連接整個(gè)房屋的每一個(gè)角落，而且不象某些無線電波或者紅外線，難以穿過鋼精混凝土地墻壁和地板，很早就作為家庭網(wǎng)絡(luò)的連接的媒介。圖表3顯示了一個(gè)基于X－10技術(shù)的電力線連接方案，該方案由電源面板、智能控制設(shè)備和多個(gè)組件組成，每個(gè)組件可以象普通電器設(shè)備一樣插入電源插座，而其他的家電設(shè)備就插在那些組件上。智能控制設(shè)備可以插入家庭中任意一個(gè)電源插座，來控制插在遠(yuǎn)程組件上的家電設(shè)備。利用X－10技術(shù)實(shí)現(xiàn)的家庭網(wǎng)絡(luò)連接，其數(shù)據(jù)傳輸有很高的可靠性，但是，由于電力線本身的噪聲和信號(hào)輸送能力有限，這種技術(shù)不適合數(shù)據(jù)的高速傳輸，而且也沒有任何標(biāo)準(zhǔn)來保證設(shè)備之間的互操作性。
3. 無線家庭網(wǎng)絡(luò)連接技術(shù)
無線系統(tǒng)的典型拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)如圖表4所示：
許多公司和標(biāo)準(zhǔn)化組織正在倡導(dǎo)無線家庭網(wǎng)絡(luò)技術(shù)（Radio Frequency[RF]），如Sony，Diamond Multimedia System，Proxim，Sharewave和Web gear等公司紛紛推出了自己的無線家庭網(wǎng)絡(luò)產(chǎn)品，而一些基于無線技術(shù)的協(xié)議，如IEEE802.11，HomeRF，藍(lán)牙和標(biāo)準(zhǔn)無線訪問協(xié)議（SWAP）等也逐漸浮出水面。比較有線網(wǎng)絡(luò)而言，無線網(wǎng)絡(luò)為可移動(dòng)設(shè)備連入家庭網(wǎng)絡(luò)提供了便利，連入家庭網(wǎng)絡(luò)的設(shè)備的位置相對(duì)靈活，但是數(shù)據(jù)的傳輸?shù)目煽啃韵鄬?duì)來說較差，而且通訊的范圍往往受到居室的限制。
3.1 RF傳輸網(wǎng)絡(luò)組件
無線微波擴(kuò)頻通信技術(shù)（spread－spectrum）在家庭網(wǎng)絡(luò)中的使用日益成熟。這一技術(shù)提供了高容量的帶寬，曾被廣泛用于軍事用途。其中兩種微波擴(kuò)頻技術(shù)的使用較為普遍：跳頻擴(kuò)頻FHSS（frequency－h(huán)opping spread－spectrum）和直接序列擴(kuò)頻DSSS（direct－sequence spread－spectrum）。由于頻段不同，供應(yīng)商采用的系統(tǒng)不同，它們之間不能相互操作。系統(tǒng)選擇至關(guān)重要，一旦用戶采用了某一供應(yīng)商的系統(tǒng)，他就很難轉(zhuǎn)向其他的系統(tǒng)，有時(shí)即使在那些采用了工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的系統(tǒng)中也無法通用。
· 跳頻擴(kuò)頻FHSS支持1Mb/s數(shù)據(jù)速率，共22組跳頻圖案，包括79信道，輸出的同步載波經(jīng)調(diào)解后，可獲得發(fā)送端送來的信息。
·直接序列擴(kuò)頻DSSS可在很寬的頻率范圍內(nèi)進(jìn)行通信，支持1～2Mb/s數(shù)據(jù)速率，在發(fā)送和接收端都以窄帶方式進(jìn)行，而傳輸過程中則以寬帶方式通信。由于它內(nèi)建了糾錯(cuò)功能，所以一般不必重新發(fā)送數(shù)據(jù)，因而提高了傳輸?shù)男阅堋?BR>3.2 基于PC或非PC的無線家庭網(wǎng)絡(luò)
基于PC或非PC的無線家庭網(wǎng)絡(luò)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)可分為兩類：無中心或?qū)Φ仁酵負(fù)浜陀兄行耐負(fù)�。其結(jié)構(gòu)如圖表5，圖表6所示。無中心拓?fù)涞木W(wǎng)絡(luò)要求網(wǎng)中任意兩點(diǎn)均可直接通信。采用這種結(jié)構(gòu)的網(wǎng)絡(luò)一般使用公用廣播信道，而信道接入控制(MAC)協(xié)議多采用載波監(jiān)測(cè)多址接入(CSMA)類型的多址接入?yún)f(xié)議。 在有中心拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)中，要求一個(gè)無線站點(diǎn)充當(dāng)中心站，所有站點(diǎn)對(duì)網(wǎng)絡(luò)的訪問均由中心站控制。這里僅列出了兩種方式：一種是以PC為中心拓?fù)涞�，僅有數(shù)據(jù)應(yīng)用的家庭網(wǎng)路，另一種是以控制器（非PC）為中心拓?fù)涞募扔袛?shù)據(jù)又有語音的家庭網(wǎng)路。
3.2.1 以PC為中心的，數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò) 一些軟件和硬件提供商提供了家庭網(wǎng)絡(luò)解決方案：通過無線局域網(wǎng)，使用家用電腦作為中央控制單元。圖表5顯示了一個(gè)無線家庭局域網(wǎng)的配置，其中PC充當(dāng)網(wǎng)絡(luò)的主角。它在家庭與Internet之間提供尋址和路由。
這一直截了當(dāng)?shù)姆绞桨咽煜さ腜C技術(shù)簡(jiǎn)單地嫁接到新的家庭網(wǎng)絡(luò)技術(shù)中。它也顯示了某些消費(fèi)類市場(chǎng)進(jìn)軍大型市場(chǎng)的成功。以PC為中心拓?fù)涞模瑑H有數(shù)據(jù)應(yīng)用的家庭網(wǎng)路有兩個(gè)特點(diǎn)：首先，家庭網(wǎng)絡(luò)以PC為中心，PC與外設(shè)之間以無線（如藍(lán)牙）的方式通訊，要求計(jì)算機(jī)一直處于開機(jī)并且可以進(jìn)行通訊的狀態(tài)。它還要求不能在計(jì)算機(jī)上運(yùn)行干擾通訊任務(wù)的軟件和硬件。某些消費(fèi)者可以容忍某些計(jì)算機(jī)的致命錯(cuò)誤和必須重新啟動(dòng)，但是他們一般不能容忍計(jì)算機(jī)通訊的失敗，因?yàn)樗麄兤谕W(wǎng)絡(luò)能夠一直順利的工作。
第二，以PC為中心的家庭網(wǎng)絡(luò)智能尋址和PC相關(guān)的家庭網(wǎng)絡(luò)設(shè)備，例如文件和打印共享，多人游戲機(jī)，和單獨(dú)的ISP賬號(hào)。其他的設(shè)備如語音通訊，控制和監(jiān)視應(yīng)用程序，卻沒有相應(yīng)的解決方案。
3.2.2 基于控制器（非PC）的數(shù)據(jù)語音家庭網(wǎng)絡(luò)
圖表 6顯示了在今天的市場(chǎng)可以見到的一個(gè)家庭網(wǎng)絡(luò)集成系統(tǒng)的使用。
圖中，基于微處理器的數(shù)字開關(guān)扮演著無線通訊服務(wù)器的角色。在整個(gè)家庭網(wǎng)絡(luò)中傳遞和路由語音數(shù)據(jù)。通過一個(gè)功能強(qiáng)大的板載RF收發(fā)器，它還能夠?yàn)榧彝ゾW(wǎng)絡(luò)傳輸設(shè)備傳輸信號(hào)。收發(fā)器是基于數(shù)字?jǐn)U頻專利技術(shù)，能夠在幾百英尺的范圍內(nèi)有效的傳遞信息。
圖表 6中所示的控制器能夠?yàn)榧彝ゾW(wǎng)絡(luò)提供寬帶的數(shù)據(jù)和語音服務(wù)。它是網(wǎng)絡(luò)傳輸設(shè)備和無線家庭網(wǎng)絡(luò)之間的紐帶。網(wǎng)絡(luò)設(shè)備需要無線的或者固定的有線接口，這個(gè)系統(tǒng)也提供了幾百英尺的訪問能力。無重新布置的限制。
基于控制器的數(shù)據(jù)和語音家庭網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)有4個(gè)獨(dú)特的功能區(qū)域：
·家庭本地網(wǎng)絡(luò)——可以把室內(nèi)所有計(jì)算機(jī)構(gòu)成一個(gè)易于安裝的局域網(wǎng)，可以共享計(jì)算機(jī)文件，打印機(jī)和磁盤驅(qū)動(dòng)器，可以通過無線以太網(wǎng)支持多人電腦游戲和TCP/IP局域網(wǎng)。
·Internet網(wǎng)關(guān)——控制器提供Internet網(wǎng)關(guān)尋址和路由功能，使所有的計(jì)算機(jī)共享一個(gè)ISP賬號(hào)和連接。利用一個(gè)56kbps，128kbps，或者更快的賬號(hào)，所有用戶可以同時(shí)在網(wǎng)上沖浪。
·無線語音網(wǎng)絡(luò)——每部無繩電話可以查看和控制4條POTS（plain old telephone service）線，而同時(shí)計(jì)算機(jī)仍然可以在局域網(wǎng)中使用。電話顯示器可以使用戶看到呼叫者的ID號(hào)和語音狀態(tài)信息，實(shí)時(shí)地對(duì)呼叫管理作出決定。
·傳統(tǒng)的有線POTS網(wǎng)絡(luò)——所有家中的電話線都連接到控制器上。他們被分配到無繩電話或者內(nèi)置于收發(fā)器中的有線RJ－11電話接口中。
基于非PC的交換中心（圖表 6中的控制器）是一個(gè)應(yīng)用軟件，它使得新的網(wǎng)絡(luò)需求能夠在沒有大的變化的前提下得到滿足。
4.展望
家庭網(wǎng)絡(luò)技術(shù)是集計(jì)算機(jī)技術(shù)，建筑和供應(yīng)商于一體的綜合技術(shù)。消費(fèi)者將會(huì)要求家庭網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)應(yīng)該能夠管理，監(jiān)視以及控制家中的一切：
·室內(nèi)外的數(shù)據(jù)和語音通訊；
·電子娛樂設(shè)備；
·膳食服務(wù)用具；
·家庭維護(hù)設(shè)備；
·家庭環(huán)境系統(tǒng)；
·家庭安全設(shè)備；
一個(gè)成功的家庭網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)提供商必須開發(fā)向上兼容的能力，一個(gè)中央控制器（微處理器，交換機(jī)或數(shù)據(jù)存儲(chǔ)設(shè)備）能夠察覺家庭網(wǎng)絡(luò)中的事件并且做出反應(yīng)對(duì)于將來的產(chǎn)品創(chuàng)新是至關(guān)重要的�？傊�，隨著適用于家庭網(wǎng)絡(luò)的產(chǎn)品價(jià)格的逐漸下降，相應(yīng)軟件的逐漸成熟，無疑，高速傳輸能力和高度靈活性家庭網(wǎng)絡(luò)連接方案將未來市場(chǎng)受到消費(fèi)者的青睞。
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| 出處： 作者：網(wǎng)絡(luò)文摘 |
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