典型數字家庭設計實(shí)例集錦（一）

　　一、數字家庭網(wǎng)絡(luò )組網(wǎng)方式

　　從產(chǎn)業(yè)發(fā)展的潮流看，通信、信息、娛樂(lè )等技術(shù)迅速成熟并開(kāi)始融合，3C融合的趨勢已經(jīng)顯現，信息資源在個(gè)人終端上得以整合，個(gè)人用戶(hù)可以直接面對一個(gè)虛擬的信息平臺進(jìn)行操作，設備和信息之間實(shí)現無(wú)縫鏈接，所有這些使得“數字家庭網(wǎng)絡(luò )”這個(gè)話(huà)題越來(lái)越熱。

　　1 數字家庭網(wǎng)絡(luò )的定義和業(yè)務(wù)應用

　　數字家庭網(wǎng)絡(luò )是指通過(guò)家庭網(wǎng)關(guān)將公共網(wǎng)絡(luò )的功能和應用延伸到家庭，并以可靈活配置的家庭智能布線(xiàn)系統為基礎或者構筑無(wú)線(xiàn)環(huán)境，連接各種信息終端（如家電、PC等），提供集成的話(huà)音、數據、多媒體、控制和管理等功能，達到信息在家庭內部終端與外部公共網(wǎng)絡(luò )及家庭內部終端之間的流通和共享。

　　數字家庭網(wǎng)絡(luò )的業(yè)務(wù)通常定位于三個(gè)方面：a.家庭影音娛樂(lè )，觀(guān)看影片、欣賞音樂(lè )、個(gè)人影音STudio.b.電信及廣播業(yè)務(wù)，VOD、VOIP、IPTV、網(wǎng)絡(luò )游戲、遠程辦公/教育/醫療。c.控制和監視功能，實(shí)現安防、電器控制、抄表、電源管理。通過(guò)數字家庭網(wǎng)絡(luò )可以實(shí)現以下業(yè)務(wù)和應用：a.與Internet互聯(lián)，通過(guò)機頂盒和電視機或者電腦實(shí)現VOD點(diǎn)播，并提供基于活動(dòng)服務(wù)器網(wǎng)頁(yè)（Active Server Page，ASP）的海量存儲和個(gè)性化的信息服務(wù)及互動(dòng)的Internet娛樂(lè )游戲等服務(wù)。b.實(shí)現家庭內部各種信息終端的高速信息共享，如PDA、PC之間的數據共享。c.通過(guò)家庭網(wǎng)關(guān)實(shí)現遠程對各種家用電器的控制、調節和監測，如對微波爐、洗衣機、空調、燈光、電動(dòng)窗簾、溫度和濕度控制器、風(fēng)量調節器等的控制。d.實(shí)現防盜報警器、自動(dòng)煙霧探測器、有害氣體檢測裝置的自動(dòng)報警并通過(guò)網(wǎng)絡(luò )發(fā)送到用戶(hù)的手機、E_mail信箱或者小區的管理中心。e.通過(guò)家中攝像頭，利用家庭網(wǎng)關(guān)作為視頻服務(wù)器，用戶(hù)可遠端通過(guò)Internet實(shí)時(shí)監控家庭安全。

　　2 數字家庭網(wǎng)絡(luò )的組成

　　數字家庭網(wǎng)絡(luò )結構如圖1所示，通常有三部分組成：a.家庭網(wǎng)關(guān)；b.各種信息終端設備和智能家電設備；c.家庭智能聯(lián)網(wǎng)環(huán)境的構筑，即將數字家庭內各類(lèi)終端互聯(lián)并與家庭網(wǎng)關(guān)相連，通過(guò)家庭內部有線(xiàn)或無(wú)線(xiàn)方式的互聯(lián)技術(shù)實(shí)現家庭網(wǎng)絡(luò )各信息終端設備和智能家電設備的自組織聯(lián)網(wǎng)并提供自動(dòng)發(fā)現和配置。其中家庭網(wǎng)關(guān)（Residential Gateway，RG或Home Gateway，HG）是數字家庭網(wǎng)絡(luò )的核心，是一種簡(jiǎn)單的、智能的、標準化的、靈活的個(gè)人家庭網(wǎng)絡(luò )接口單元，它可以從不同的外部網(wǎng)絡(luò )接收通信信號，將信號傳遞給某個(gè)設備。RG也是整個(gè)家庭網(wǎng)絡(luò )與外部網(wǎng)絡(luò )聯(lián)系的橋梁，是數字家庭各種業(yè)務(wù)和應用的關(guān)鍵。ITU-T 已經(jīng)將家庭網(wǎng)絡(luò )納入NGN（新一代網(wǎng)絡(luò )）的一部分，而RG將在其中扮演重要角色，RG在NGN中的位置及其與外部的連接如圖2所示，MGC為媒體網(wǎng)關(guān)控制器，MG為媒體網(wǎng)關(guān)。

　　RG應具備以下功能：a.可同時(shí)進(jìn)行多個(gè)或不同種類(lèi)的接入，同樣家庭網(wǎng)絡(luò )可以使用多種技術(shù)來(lái)構建；b.能同時(shí)處理多種類(lèi)型的接入網(wǎng)技術(shù)和多種類(lèi)型的網(wǎng)絡(luò )技術(shù)；c.能橋接接入網(wǎng)QoS和家庭網(wǎng)絡(luò )的QoS;d.能保障訪(fǎng)問(wèn)的內容不依賴(lài)于用以傳送內容的硬件和傳輸機制；e.能靈活地支持最新技術(shù)；f.應建立在靈活的平臺上，并且能夠很容易升級。

　　圖1 數字家庭網(wǎng)絡(luò )的結構

　　圖2 NGN與家庭網(wǎng)關(guān)

　　3 數字家庭網(wǎng)絡(luò )的組網(wǎng)方式

　　3.1 數宇家庭網(wǎng)絡(luò )內部組網(wǎng)方式

　　家庭網(wǎng)絡(luò )是把家庭內部的設備進(jìn)行匯聚，構成以RG為中心的通信網(wǎng)絡(luò )，因而家庭網(wǎng)絡(luò )的連接技術(shù)主要是家庭內部各個(gè)終端的接入問(wèn)題。RG與運營(yíng)商連接端可選用GPON接入方式，對于RG 內部與各設備間的互聯(lián)可選用多種技術(shù)，每種技術(shù)都有其特點(diǎn)和適用的范圍。

　　RG內部與各設備間的互聯(lián)最通用的連接方式是以太網(wǎng)，所有的設備可以以太網(wǎng)的接口進(jìn)行互聯(lián)，但有線(xiàn)網(wǎng)絡(luò )在某些場(chǎng)合會(huì )受到布線(xiàn)的限制：布線(xiàn)、改線(xiàn)工程量大，線(xiàn)路容易損壞，網(wǎng)中的各節點(diǎn)不可移動(dòng)。因此，還可以通過(guò)無(wú)線(xiàn)局域網(wǎng)作為接入方式。

　　無(wú)線(xiàn)局域網(wǎng)標準可選用IEEE 802.1la/b/g，其中802.1la/g的傳輸速率為54 Mb/s，802.11b的傳輸速率為11 Mb/s，802.11a和802.11b工作在兩個(gè)完全不同的頻帶，采用完全不同的調制技術(shù)，兩者是完全不兼容的，但可以共存于同一區域而互不干擾。

　　最新批準的802.11g有兩個(gè)最主要的特征：高速率和兼容802.1lb.802.11g標準是下一個(gè)主流的無(wú)線(xiàn)局域網(wǎng)標準，它提供了高速數據通信帶寬，并以較為經(jīng)濟的成本提供了對原有主流無(wú)線(xiàn)局域網(wǎng)標準的兼容。除此之外，家庭內部組網(wǎng)還可以使用PI T（電力線(xiàn)通信技術(shù)）、HomePNA（家庭電話(huà)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò )聯(lián)盟，是一種家庭網(wǎng)絡(luò )的計算機互聯(lián)標準）技術(shù)、HomePNA on COAX（基于同軸電纜的HomePNA）技術(shù)、藍牙、USB和DECT（增強型數字無(wú)繩通信）等。

　　3.2 數字家庭網(wǎng)絡(luò )與外部公共網(wǎng)絡(luò )的連接

　　隨著(zhù)寬帶業(yè)務(wù)應用的多元化及帶寬需求的不斷提高，近兩年來(lái)全球掀起了光纖接人的熱潮。面向未來(lái)的寬帶應用包括語(yǔ)音（VoIP和視頻電話(huà)）、數據（高速I(mǎi)nternet業(yè)務(wù)）和視頻（IPTV）三大類(lèi)。由于每一類(lèi)寬帶應用對接人帶寬的需求不同，因此需要選擇不同的寬帶接人方式。目前國內絕大多數寬帶接人用戶(hù)的主要應用是高速互聯(lián)網(wǎng)接人，xDSL或LAN可滿(mǎn)足絕大多數普通用戶(hù)需求。但如果還需要利用寬帶接人實(shí)現其它各種寬帶應用，包括各種視頻服務(wù)（廣播電視、HDTV、VOD等）、視頻會(huì )議、視頻電話(huà)、交互網(wǎng)絡(luò )游戲等時(shí)，原有的接人技術(shù)在帶寬上就顯得難以勝任了。而GPON 接人方式可提供更高帶寬，為此類(lèi)高端用戶(hù)輕松提供充足的帶寬以享受各類(lèi)寬帶業(yè)務(wù)。

　　雖然上一代技術(shù)（BPON、EPON）可以滿(mǎn)足當前網(wǎng)絡(luò )的需求，但是基于1P協(xié)議的互動(dòng)電視和高清晰度電視，以及電信運營(yíng)商向綜合信息服務(wù)轉型后對網(wǎng)絡(luò )的要求更高，只有GPON才能更好地滿(mǎn)足。首先，GPON可支持多種速率等級，可支持上下行不對稱(chēng)速率，上行不一定要支持1 Gb/s以上速率，而EPON只能支持對稱(chēng)1 Gb/s單一速率，因此GPON的光器件選擇余地更大，從而可降低成本。其次，GPON可支持oDN等級Class A、B和C，而EPON只支持Class A 和B，因此GPON可支持高達128的分路比和長(cháng)達20 km 的傳輸距離。再者，GPON標準提供了前所未有的高帶寬，下行速率高達2.5Gb/s，上行速率1.2 Gb/s，其非對稱(chēng)特性更能適應寬帶數據業(yè)務(wù)；支持的業(yè)務(wù)類(lèi)型包括數據業(yè)務(wù)（Ethernet業(yè)務(wù)，1P業(yè)務(wù)和MPEG視頻流）、PSTN業(yè)務(wù)（POTS、ISDN業(yè)務(wù)）、專(zhuān)用線(xiàn)業(yè)務(wù)（T1、E1、DS-3、E3和ATM）和視頻業(yè)務(wù)（數字視頻）；提供QoS的全業(yè)務(wù)保障，同時(shí)可將多業(yè)務(wù)映射到ATM 信元和（或）GEM（GPON Encapsulation Method）幀中進(jìn)行傳送且有很好的服務(wù)等級，支持QoS保證和全業(yè)務(wù)接人的能力；承載GEM 幀時(shí)，可以將TDM 業(yè)務(wù)映射到GEM 幀中，使用標準的8 kHz（125 s）幀，能夠直接支持TDM 業(yè)務(wù)；作為電信級的技術(shù)標準，GPON還規定了在接入網(wǎng)層面上的保護機制和完整的OAM 功能；GPON技術(shù)還允許運營(yíng)商根據各自的市場(chǎng)潛力和特定的管制環(huán)境，有針對性地提供客戶(hù)所需要的特定業(yè)務(wù)。

　　相對于上一代技術(shù)，GPON無(wú)論是在傳輸匯聚層還是在業(yè)務(wù)適配層的效率都是最高的，其總效率最高，等效系統成本最低。假設TDM 業(yè)務(wù)占1O 、數據業(yè)務(wù)占9O ，則GPON 的總效率為94 ，而APON和EPON分別為72 和49 .GPON不僅可以提供10 Mb/s、100 Mb/s、1 Gb/s的業(yè)務(wù)，還可以提供VI AN業(yè)務(wù)和語(yǔ)音業(yè)務(wù)，可以適應任何現有業(yè)務(wù)和未來(lái)新業(yè)務(wù)的適配要求。

　　GPON 由光線(xiàn)路終端（OLT）、光網(wǎng)絡(luò )終端（oNT）及環(huán)形（或樹(shù)形）拓撲結構的PON 組成。

　　OLT位于中心機房，向上提供廣域網(wǎng)接口，包括GbE，OC-3/STM一1，DS-3等，向下對PON 可提供1.244 Gb/s或2.488 Gb/s的光接口。ONU/ONT位于用戶(hù)側，為用戶(hù)提供10/100 BaseT，T1/E1，DS一3等應用接口，其對PON 的光接口速率有155Mb/s，622 Mb/s，1.244 Gb/s和2.488Gb/s等多種選擇。從oLT到ONU/ONT的方向為下行方向，采用廣播發(fā)送的數據流傳輸方式；反之為上行方向，采用基于統計復用的時(shí)分多址接人（TDMA）技術(shù)。

　　PON通過(guò)粗波分復用（CWDM）覆蓋實(shí)現數據流的全雙工傳輸。PON一般采用樹(shù)形拓撲結構，在需要提