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智能家居家庭系列網絡技術介紹及其發展趨勢(1)

信息和通信技術的飛速發展正在不斷改變人們的生活,信息化和數字化越來越成為社會各個領域的大勢所趨。數字家庭概念應運而生,電信、家電、IT等行業對數字家庭有著各自的解讀。對電信運營商來講,數字家庭是將公共網絡和信息服務以家庭網關為連接點延伸到家庭,并通過家庭網絡連接各種信息終端,為家庭提供集成的通信、娛樂、家電控制、安全防范、家居管理和信息服務等功能。數字家庭領域涉及的技術非常復雜,主要包括:聯網技術、家庭網關技術、設備自動發現技術、遠程管理技術。

    聯網技術

    家庭聯網技術解決家庭內部多種終端之間的物理互聯。由于家庭環境的多樣性和復雜性,聯網技術一直是數字家庭中非?;钴S的技術領域,隨著以IPTV業務為代表的多媒體業務和應用在家庭的普及,對互聯技術在帶寬性能、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中常見的互聯技術主要有以太網、HomePNA、MoCA、PLC、WiFi等。

    以太網技術在目前的網絡世界里是一個非常普及的連接技術,可以提供從10M到100M甚至千兆的傳輸帶寬。以太網上基于802.1p的QoS機制相對比較簡單,通過家庭網關的配合可以滿足語音、視頻、數據多種信息流的QoS要求。以太網技術在目前的家庭設備互聯中是最簡單也是最普及的,但由于以太網對家庭布線有較高的要求,而且不具備移動性,所以在很多應用上受到相當的限制。

    HomePNA是一種基于電話線傳輸的家庭互聯技術,通過在雙絞線上調制信號承載數據提供基于電話線的聯網技術,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。總得來說,HomePNA技術能最大可能重用家庭內部已有的布線系統來提供設備互聯,大大減少了布線改造。HomePNA技術被AT&T采納用于作為其家庭網絡解決方案的主要互聯機制。但作為一種有線技術,除了線纜的局限性外,還存在一些缺陷:傳輸延時大,在同軸線上與VDSL、數字電視的頻段存在沖突等。

    MoCA是一種與HomePNA類似的技術,采用同軸電纜作為傳輸介質,能提供理論最大270Mbps的帶寬。MoCA最大的問題在于目前還沒有標準化,支持它的芯片廠家很少,從而也造成成本高、缺乏互通等問題。

    相對以上三種有線技術,由家庭插座(HomePlug)聯盟組織主導的基于電力線的傳輸PLC技術是一種布線更加便捷的互聯技術。PLC采用類似以太網的傳輸機制,提供200Mbps的物理帶寬,并且專門考慮AV高帶寬、低時延的要求,目前影響PLC普及的主要因素有:電力線上的干擾問題、用戶間隔離以及成本。

    HomePNA、MoCA、PLC三種有線技術在MAC/PHY層各不相同,為了統一家庭互聯技術,ITU-T Q4/15開始研究G.hn,宗旨是為家庭網絡制定單一、統一的互聯技術標準,這種技術保證家庭網絡所有的有線傳輸介質可以互通。G.hn技術規范基于有線介質的PHY技術、統一MAC技術。支持G.hn的芯片可以在不同的有線傳輸介質上傳輸信號,使采用同軸電纜、電話線或電力線傳輸的數據速率從50Mbps提高到超過700Mbps,將主要應用于家庭網絡高速數據、視頻等的傳輸。

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