技術(shù)專欄：家庭網(wǎng)絡(luò)的關(guān)鍵技術(shù)與業(yè)務(wù)應(yīng)用

   中央電視臺(tái)技術(shù)管理辦公室 韓強(qiáng)


    數(shù)字家庭網(wǎng)絡(luò)是計(jì)算機(jī)、數(shù)字家電和移動(dòng)信息終端通過(guò)有線或無(wú)線網(wǎng)絡(luò)無(wú)縫協(xié)作，在家庭環(huán)境中共享數(shù)字媒體內(nèi)容，并提供集成的話音、數(shù)據(jù)、多媒體應(yīng)用，提供自動(dòng)控制與遠(yuǎn)程管理等功能，達(dá)到信息在家庭內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)的共享及與外部公網(wǎng)的充分流通和共享。

    家庭網(wǎng)絡(luò)并非如孤島般獨(dú)立存在，因此作為寬帶網(wǎng)絡(luò)接入在家庭內(nèi)部的延伸，一個(gè)可運(yùn)營(yíng)、可管理的數(shù)字家庭網(wǎng)絡(luò)解決方案的成熟應(yīng)用將建立在以下關(guān)鍵技術(shù)的基礎(chǔ)之上。

    1、家庭網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)技術(shù)

    家庭網(wǎng)絡(luò)的互聯(lián)主要指家庭中物理網(wǎng)絡(luò)的構(gòu)建，目前用于家庭的組網(wǎng)技術(shù)非常多，有線技術(shù)包括LAN，HomePNA，IEEE 1394，USB，電力線PLC等，無(wú)線技術(shù)包括802.11、UWB、藍(lán)牙（BlueTooth）等。其中，主流組網(wǎng)技術(shù)的對(duì)比參考下表。

項(xiàng)目	LAN	WLAN	PLC	BT	HPNA
技術(shù)復(fù)雜性	簡(jiǎn)單	復(fù)雜	復(fù)雜	簡(jiǎn)單	較復(fù)雜
支持業(yè)務(wù)	所有業(yè)務(wù)	數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)	數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)	電話、簡(jiǎn)單、數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)	簡(jiǎn)單數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)
覆蓋范圍	100m	10m	200m	10m	100m
數(shù)據(jù)帶寬	100M	802.11a 54M 802.11g 54M 802.11b 11M	2M 14M 200M	2M以下	-1M -10M
安全性	好	較好	較好	較好	較好
標(biāo)準(zhǔn)成熟性	成熟	標(biāo)準(zhǔn)在發(fā)展	標(biāo)準(zhǔn)在發(fā)展	標(biāo)準(zhǔn)成熟	標(biāo)準(zhǔn)滯后
可擴(kuò)展性	需要布線	移動(dòng)性好	很好	移動(dòng)性好，但距離短	電話線延伸
建設(shè)成本	低	高	較高	較低	中
安裝維護(hù)	低	高	較高	較低	中

    2、家庭數(shù)字版權(quán)保護(hù)（Digital Right Management，DRM）

    現(xiàn)在得到廣泛應(yīng)用的DRM系統(tǒng)，如Windows Media，XCP，SmartRight，OCCAM都采用嚴(yán)格的與終端捆綁的策略，也就是終端上必須運(yùn)行DRM的播放軟件，并且以密文的形式存儲(chǔ)在家庭內(nèi)部的媒體服務(wù)器上。但是，高昂的價(jià)格、嚴(yán)格的時(shí)間、播放次數(shù)的限制、繁多的媒體格式，都將導(dǎo)致家庭購(gòu)買內(nèi)容需求的下降。

    數(shù)字家庭存在的基礎(chǔ)和吸引用戶的地方在于媒體資源的共享，CPSA推出的DTCP-IP較好地解決了這個(gè)問(wèn)題。DTCP-IP理念的核心是，購(gòu)買的內(nèi)容的DRM保護(hù)，在家庭網(wǎng)絡(luò)設(shè)備（如家庭網(wǎng)關(guān)HGW）上終結(jié)后，可以在家庭內(nèi)部加密傳輸，從而實(shí)現(xiàn)媒體資源的共享。

    3、數(shù)字家庭自助業(yè)務(wù)定制

    一個(gè)家庭允許申請(qǐng)多個(gè)業(yè)務(wù)，而且支持多個(gè)業(yè)務(wù)能同時(shí)上網(wǎng)。一個(gè)家庭只有一個(gè)賬號(hào)稱之為父賬號(hào)，所有業(yè)務(wù)的費(fèi)用最后多歸結(jié)于這個(gè)賬號(hào)下進(jìn)行統(tǒng)一計(jì)費(fèi)；父賬號(hào)下可以申請(qǐng)多個(gè)業(yè)務(wù)，稱之為子賬號(hào)，家庭父賬號(hào)可定制個(gè)性化的業(yè)務(wù)屬性和計(jì)費(fèi)策略，以不同業(yè)務(wù)名進(jìn)行區(qū)分，且業(yè)務(wù)名不能重復(fù)。

    4、統(tǒng)一的多業(yè)務(wù)認(rèn)證平臺(tái)

    數(shù)字家庭的業(yè)務(wù)使用需要進(jìn)行兩個(gè)階段的認(rèn)證，接入認(rèn)證和業(yè)務(wù)認(rèn)證。接入認(rèn)證和業(yè)務(wù)認(rèn)證是兩套不同的認(rèn)證體系，都是基于用戶開戶，獲取一個(gè)用戶名/密碼�，F(xiàn)有的數(shù)字家庭的業(yè)務(wù)平臺(tái)在如下方面可以得到優(yōu)化和改進(jìn)：

    （1）接入認(rèn)證和業(yè)務(wù)認(rèn)證都是基于用戶名/密碼，需要預(yù)先開戶，對(duì)最終用戶來(lái)說(shuō)，不安全、不方便；

    （2）目前業(yè)務(wù)認(rèn)證階段是HTTP方式，業(yè)務(wù)名和密碼都是明文的，十分不安全；

    （3）現(xiàn)階段方案中，計(jì)費(fèi)是按照包月實(shí)現(xiàn)的，不能對(duì)用戶提供實(shí)時(shí)點(diǎn)播、實(shí)時(shí)扣費(fèi)的功能；

    （4）統(tǒng)一的SIM接入業(yè)務(wù)認(rèn)證平臺(tái)（AS）可以融合接入認(rèn)證和業(yè)務(wù)認(rèn)證。

    5、安全技術(shù)

    通過(guò)家庭網(wǎng)關(guān)可為家庭網(wǎng)絡(luò)提供一個(gè)全面的網(wǎng)絡(luò)安全解決方案，包括用戶驗(yàn)證、授權(quán)、數(shù)據(jù)保護(hù)等。家庭網(wǎng)關(guān)所采用的安全技術(shù)包括多SSID和VLAN、802.1X認(rèn)證、WEP和WPA、備份中心、AAA、CA技術(shù)、包過(guò)濾技術(shù)、地址轉(zhuǎn)換、VPN技術(shù)、加密與密鑰交換技術(shù)、ASPF、安全管理等。

    （1）多SSID和VLAN技術(shù)

    無(wú)線家庭網(wǎng)關(guān)可以通過(guò)802.11x進(jìn)行家庭內(nèi)部組網(wǎng)，家庭網(wǎng)關(guān)支持多SSID可以實(shí)現(xiàn)虛擬AP功能。不同的SSID可以采用不同的認(rèn)證方式及訪問(wèn)權(quán)限，也可映射為不同的VLAN，實(shí)現(xiàn)公共熱點(diǎn)與家庭內(nèi)部網(wǎng)之間的網(wǎng)絡(luò)隔離。

    （2）802.1x認(rèn)證

    802.1x認(rèn)證可以實(shí)現(xiàn)雙向認(rèn)證、動(dòng)態(tài)密鑰管理等安全特性。IEEE 802.1x是一種基于端口的認(rèn)證方法，它為每個(gè)端口（物理端口/邏輯端口）都定義了一個(gè)受控子端口和一個(gè)非受控子端口。非受控子端口主要用于認(rèn)證消息包，而受控子端口在認(rèn)證成功之前是關(guān)閉的，只有在認(rèn)證成功之后才完全打開，用戶從而可以進(jìn)行正常的通信。802.1x解決的是用戶與網(wǎng)絡(luò)之間的鑒別機(jī)制問(wèn)題，另外802.1x還定義了一套動(dòng)態(tài)密鑰協(xié)商管理機(jī)制，支持無(wú)線口組播和單播密鑰的動(dòng)態(tài)協(xié)商。802.1x具體認(rèn)證協(xié)議由EAP方法決定，其體系結(jié)構(gòu)非常靈活，EAP-TTLS，EAP-SIM，EAP-AKA，PEAP等EAP方法支持雙向鑒權(quán)、用戶賬號(hào)信息匿名傳輸、動(dòng)態(tài)密鑰協(xié)商管理等機(jī)制。EAP-MD5等認(rèn)證方式支持單向鑒權(quán)認(rèn)證。

    （3）WEP和WPA

    WEP是802.11標(biāo)準(zhǔn)，定義了鏈路級(jí)安全機(jī)制，支持共享密鑰方式鑒權(quán)和MAC層數(shù)據(jù)加密，密鑰長(zhǎng)度為40或104位，使用RC4對(duì)稱流加密算法。WEP安全性非常脆弱，其密鑰很容易破譯，容易實(shí)施各種攻擊，如DoS、重放等。WPA V1.0采用802.1x認(rèn)證或共享密鑰認(rèn)證，在加密算法上采用基于WEP算法的TKIP。TKIP在WEP基礎(chǔ)上增加了一些新的輔助算法函數(shù)，以支持對(duì)MSDU的加密、分片、數(shù)據(jù)源的驗(yàn)證及防重播保護(hù)等功能。
    （4）AAA認(rèn)證

    部分高端型號(hào)家庭網(wǎng)關(guān)具有認(rèn)證點(diǎn)的功能，可以對(duì)接入家庭內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)的用戶進(jìn)行驗(yàn)證、授權(quán)及記賬功能。

    （5）條件接收（CA）技術(shù)

    CA技術(shù)是安全認(rèn)證技術(shù)的一種，它基于公開密鑰體系通過(guò)安全證書來(lái)實(shí)現(xiàn)。安全證書采用國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)的X.509證書格式，主要包括證書的版本號(hào)、發(fā)證CA的身份信息、持證用戶的身份信息、持證用戶的公鑰、證書的有效期以及其他一些附加信息。證書由發(fā)證CA數(shù)字簽名，保證了證書不可偽造并且不能被更改。安全證書由CA中心分發(fā)并維護(hù)。家庭網(wǎng)關(guān)實(shí)現(xiàn)對(duì)CA中心的支持，包含兩方面的內(nèi)容。其一是針對(duì)CA中心的管理功能完成與CA中心的交互；其二即是家庭網(wǎng)關(guān)作為通信實(shí)體的認(rèn)證功能。一般來(lái)說(shuō)，安全證書的操作采取離線分發(fā)、本地驗(yàn)證的方式。

    （6）包過(guò)濾技術(shù)

    IP報(bào)文的IP報(bào)頭及所承載的上層協(xié)議（如TCP）報(bào)頭的每個(gè)域包含了可以由路由器進(jìn)行處理的信息。包過(guò)濾通常用到IP報(bào)文的以下屬性；
    ·IP的源、目的地址及協(xié)議域；
    ·TCP或UDP的源、目的端口；
    ·ICMP碼、ICMP的類型域；
    ·TCP的標(biāo)志域；
    ·表示請(qǐng)求連接的單獨(dú)的SYN；
    ·表示連接確認(rèn)的SYN/ACK；
    ·表示正在使用的一個(gè)會(huì)話連接；
    ·表示連接終斷的FIN。

    可以由這些域的各式各樣的組合形成不同的規(guī)則。家庭網(wǎng)關(guān)提供了基于接口的包過(guò)濾，即可以在寬帶上行口的進(jìn)出兩個(gè)方向上對(duì)報(bào)文進(jìn)行過(guò)濾。同時(shí)還提供了基于時(shí)間段的包過(guò)濾，可以規(guī)定過(guò)濾規(guī)則發(fā)生作用的時(shí)間范圍，比如可設(shè)置每周一的8：00~20：00允許FTP報(bào)文進(jìn)入以完成必要的服務(wù)，而其余時(shí)間則禁止FTP連接。在時(shí)間段的設(shè)置上，可以采用絕對(duì)時(shí)間段和周期時(shí)間段以及連續(xù)時(shí)間段和離散時(shí)間段配合使用，在應(yīng)用上具有極大的靈活性；并且，這樣的時(shí)間段可以方便地提供給其他的功能模塊使用，如地址轉(zhuǎn)換、IPSec等。

    （7）VPN技術(shù)

    虛擬專用網(wǎng)（Virtual Private Network）簡(jiǎn)稱為VPN，是近年來(lái)隨著Internet的發(fā)展而迅速發(fā)展起來(lái)的一種技術(shù)，主要分為Access VPN和Intranet VPN。遠(yuǎn)程用戶可以通過(guò)Access VPN接入家庭網(wǎng)關(guān)，實(shí)現(xiàn)對(duì)家庭網(wǎng)絡(luò)的安全遠(yuǎn)程訪問(wèn)和控制。家庭網(wǎng)關(guān)可通過(guò)Intranet VPN接入公司的VPN網(wǎng)關(guān)，實(shí)現(xiàn)Intranet。

    （8）ASPF技術(shù)

    ASPF是一種高級(jí)通信過(guò)濾。它檢查應(yīng)用層協(xié)議信息并且監(jiān)控基于連接的應(yīng)用層協(xié)議狀態(tài)。對(duì)于所有連接，每一個(gè)連接狀態(tài)信息都將被ASPF維護(hù)并用于動(dòng)態(tài)地決定數(shù)據(jù)包是否被允許通過(guò)防火墻或丟棄。家庭網(wǎng)關(guān)提供基于報(bào)文內(nèi)容的訪問(wèn)控制，即ASPF，能夠?qū)��?yīng)用層的一部分攻擊加以檢測(cè)和防范，包括對(duì)于SMTP命令的檢測(cè)、SYN flooding、Packet Injection的檢測(cè)。

    （9）入侵檢測(cè)系統(tǒng)（IDS）技術(shù)

    入侵檢測(cè)系統(tǒng)（IDS）可以彌補(bǔ)防火墻的不足，為網(wǎng)絡(luò)安全提供實(shí)時(shí)的入侵檢測(cè)及采取相應(yīng)的防護(hù)手段，如記錄證據(jù)用于跟蹤、恢復(fù)、斷開網(wǎng)絡(luò)連接等。入侵檢測(cè)系統(tǒng)全稱為Intrusion Detective System，它從計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)中的若干關(guān)鍵點(diǎn)收集信息，并分析這些信息，檢查網(wǎng)絡(luò)中是否有違反安全策略的行為和遭到襲擊的跡象。入侵檢測(cè)被認(rèn)為是防火墻之后的第二道安全閘門。

    6、QoS技術(shù)

    家庭網(wǎng)絡(luò)中需要共享和傳送多種多樣的媒體內(nèi)容，有話音、視頻、網(wǎng)上瀏覽、靜態(tài)圖片、文字、控制消息等，這些業(yè)務(wù)對(duì)于網(wǎng)絡(luò)的服務(wù)質(zhì)量有截然不同的要求。家庭網(wǎng)絡(luò)中采用的組網(wǎng)技術(shù)是多種多樣的，有無(wú)線、有線等，因此如何在這樣的環(huán)境中保證每類業(yè)務(wù)的服務(wù)質(zhì)量是一個(gè)重要的課題。QoS的實(shí)現(xiàn)首先需要在家庭網(wǎng)關(guān)上實(shí)現(xiàn)外部網(wǎng)絡(luò)和家庭網(wǎng)絡(luò)之間的帶寬映射分配機(jī)制，將外部網(wǎng)絡(luò)中業(yè)務(wù)流按照家庭網(wǎng)絡(luò)情況進(jìn)行重新映射分配，需要在家庭網(wǎng)關(guān)上實(shí)現(xiàn)帶寬的動(dòng)態(tài)預(yù)留和分配功能，家庭網(wǎng)關(guān)需要同時(shí)實(shí)現(xiàn)外部網(wǎng)絡(luò)和家庭網(wǎng)絡(luò)的服務(wù)質(zhì)量機(jī)制，保證端到端的QoS；另外，需要對(duì)家庭中各個(gè)終端的QoS能力進(jìn)行定義，制定終端設(shè)備和家庭網(wǎng)關(guān)之間的QoS信令機(jī)制。

    （1）對(duì)數(shù)據(jù)流的分類和調(diào)度

    具體的報(bào)文優(yōu)先級(jí)有多種分類辦法，在此可將其劃分為以下4類：
    ·最低的優(yōu)先級(jí)——普通的數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)流；
    ·語(yǔ)音優(yōu)先級(jí)——交互式的語(yǔ)音業(yè)務(wù)流；
    ·視頻優(yōu)先級(jí)——視頻業(yè)務(wù)流；
    ·控制報(bào)文優(yōu)先級(jí)——網(wǎng)絡(luò)控制報(bào)文數(shù)據(jù)。

    在網(wǎng)絡(luò)終端設(shè)備中，每種優(yōu)先級(jí)的數(shù)據(jù)流都有相應(yīng)的優(yōu)先級(jí)隊(duì)列。在終端產(chǎn)品內(nèi)部需要根據(jù)優(yōu)化的調(diào)度算法進(jìn)行優(yōu)先級(jí)調(diào)度。其基本的方法是：根據(jù)基本的優(yōu)先級(jí)元組確定和區(qū)分不同的業(yè)務(wù)流，并將不同的業(yè)務(wù)流分配到不同的優(yōu)先級(jí)隊(duì)列中。優(yōu)先級(jí)元組可根據(jù)具體的業(yè)務(wù)情況進(jìn)行定義。在將不同優(yōu)先級(jí)的數(shù)據(jù)分流到不同的優(yōu)先級(jí)隊(duì)列中后，需采用合理的隊(duì)列調(diào)度算法來(lái)保證優(yōu)先的數(shù)據(jù)先發(fā)送，也就是需要對(duì)隊(duì)列進(jìn)行優(yōu)先級(jí)調(diào)度，具體的調(diào)度算法有很多，如PQ（絕對(duì)優(yōu)先級(jí)）、WRR（按權(quán)重的優(yōu)先級(jí)輪詢）等。

    （2）有線和無(wú)線QoS捆梆

    在終端設(shè)備內(nèi)部，需要將有線的QoS和無(wú)線的QoS捆梆起來(lái)，才能實(shí)現(xiàn)端到端的QoS。在WLAN接口中，最多有8個(gè)優(yōu)先級(jí)隊(duì)列，因此在有線側(cè)也需要有相應(yīng)數(shù)量的優(yōu)先級(jí)隊(duì)列，這些隊(duì)列和無(wú)線接口中的隊(duì)列是一一對(duì)應(yīng)的。另外，同樣的數(shù)據(jù)流分類標(biāo)準(zhǔn)要同時(shí)應(yīng)用到有線接口和無(wú)線接口。

    （3）客戶化的優(yōu)先級(jí)設(shè)置

    手工設(shè)置Qos是非常麻煩的事情，因此需要有一種動(dòng)態(tài)下發(fā)QoS的機(jī)制，這樣才能有效地管理網(wǎng)絡(luò)。這種機(jī)制可有很多種，如：

    ·通過(guò)SNMP MIB下發(fā)動(dòng)態(tài)的QoS策略；

    ·通過(guò)DHCP服務(wù)器回應(yīng)選項(xiàng)中攜帶TFTP服務(wù)器和配置文件名，終端根據(jù)這些選項(xiàng)到預(yù)定的TFTP服務(wù)器上獲取制定的包含QoS定義的配置文件；

    ·通過(guò)用戶認(rèn)證過(guò)程中的認(rèn)證返回信息，同時(shí)返回用戶的QoS定義。

    上述機(jī)制是一些動(dòng)態(tài)QoS機(jī)制，從中可看出，合理的QoS機(jī)制必須有承載網(wǎng)絡(luò)上的設(shè)備配合才能完成。

    7、智能路由技術(shù)

    在未來(lái)的家庭網(wǎng)絡(luò)和FMC（固定移動(dòng)融合）網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下，可能出現(xiàn)多個(gè)Internet接口、或一個(gè)設(shè)備有多種接入方式，設(shè)備的處理能力、設(shè)備的供電方式、設(shè)備的安全程度、通信成本將導(dǎo)致不同的路由選擇。智能化就顯得尤其重要。

    家庭網(wǎng)絡(luò)或局域網(wǎng)多傳送多媒體信息，對(duì)于寬帶占用大，需要很好的QoS保證。例如，在家庭網(wǎng)絡(luò)或局域網(wǎng)內(nèi)部，集成WLAN模塊的便攜機(jī)可能同時(shí)有PLC的接入模塊、內(nèi)嵌WLAN模塊的設(shè)備可能同時(shí)有GPRS的模塊。因此，在一個(gè)網(wǎng)絡(luò)內(nèi)部設(shè)備可能有兩個(gè)IP地址，而每種寬帶接入手段對(duì)應(yīng)的網(wǎng)絡(luò)傳送能力、網(wǎng)絡(luò)傳輸效率、安全等級(jí)、耗電量等具體的技術(shù)指標(biāo)不同、存在每種接入手段上的現(xiàn)存的網(wǎng)絡(luò)流量也不同，僅僅通過(guò)傳統(tǒng)的路由算法無(wú)法最佳地滿足業(yè)務(wù)可靠傳送的需求。

    數(shù)字家庭的實(shí)現(xiàn)需要數(shù)字家庭網(wǎng)絡(luò)，而數(shù)字家庭網(wǎng)絡(luò)是連接數(shù)字化的家用電器的網(wǎng)絡(luò)，需要的是數(shù)字化的連接方式。數(shù)字接口中，有線的有1394、USB、PCI-Express和DVI/HDMI等，無(wú)線的有UWB和WLAN等。目前，還沒(méi)有任何一種技術(shù)可以單獨(dú)承擔(dān)建立整個(gè)數(shù)字家庭網(wǎng)絡(luò)的能力，未來(lái)看到的將是它們有機(jī)的結(jié)合。

    1、1394總線提供理想的數(shù)字接口

    1394即IEEE 1394，目前有3個(gè)相關(guān)的標(biāo)準(zhǔn)：

    ·1394-1995。定義的是6引腳線纜和插座，可以在一些臺(tái)式電腦主板上看到，6根引線中有兩對(duì)差分線和電源。主機(jī)需要提供1.5A/12V的電流，所以基本上只能應(yīng)用在臺(tái)式電腦。蘋果公司注冊(cè)的“Firewire”商標(biāo)多見于這類應(yīng)用中。

    ·1394a-2000。在1394-1995的基礎(chǔ)上發(fā)展而來(lái)，增加了4引腳線纜和插座的定義，不需要向其他設(shè)備提供電源，所以非常適合應(yīng)用在消費(fèi)電子產(chǎn)品。索尼公司首先在其數(shù)碼攝像機(jī)產(chǎn)品上使用該接口，商標(biāo)是“i.Link”。由于1394a是1394-1995的擴(kuò)展，這里只介紹1394a。1394a需要使用STP5的線纜，即帶屏蔽層的5類雙絞線，傳輸距離是4.5m，傳輸速率有100Mbit/s、200Mbit/s、400Mbit/s3種。
    ·1394b-2002。1394b標(biāo)準(zhǔn)的制定來(lái)自于兩方面的需求，在PC工業(yè)界，電腦外部存儲(chǔ)的容量越來(lái)越大，需要更為快速的傳輸速率，1394b將傳輸速率提高到800 Mbit/s、1600 Mbit/s、3200Mbit/s；在消費(fèi)電子領(lǐng)域，需要將家用電器連接成網(wǎng)，需求傳輸距離更長(zhǎng)，1394b將傳輸距離提高到100m，并且提供更多的線纜選擇。

    非屏蔽5類雙絞線其實(shí)就是普通的5類網(wǎng)線，目前正在制定可以支持到S1600的規(guī)格，這對(duì)在家庭中的應(yīng)用既方便又實(shí)惠。

    1394采用對(duì)等傳輸?shù)姆绞胶凸�平�?jìng)爭(zhēng)的原則，連在總線上的設(shè)備（節(jié)點(diǎn)）都會(huì)向總線發(fā)送數(shù)據(jù)，不需要一臺(tái)主機(jī)來(lái)控制，這很適合消費(fèi)電子產(chǎn)品的特點(diǎn)。1394支持異步傳輸和等時(shí)傳輸，可以即插即用，其中1394b還支持閉環(huán)連接方式，對(duì)用戶更友好。1394采用分層處理的模式，其中物理層和鏈路層與硬件相關(guān)，傳輸層和應(yīng)用層與軟件相關(guān)，比較方便工程師設(shè)計(jì)。

    2、USB2.0是PC與其外設(shè)連接的理想選擇

    PC機(jī)向外擴(kuò)展的接口有很多，在其發(fā)展的過(guò)程中出現(xiàn)了并口、串口、PS-2、紅外、ISA、PCI等，這些接口稱為傳統(tǒng)接口。傳統(tǒng)接口發(fā)展到今天多多少少已成為系統(tǒng)的瓶頸，速度比較慢、沒(méi)有統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)、成本較高、占用空間，都需要一種方便、簡(jiǎn)潔和標(biāo)準(zhǔn)化的接口來(lái)取代，USB就滿足了這些需求。

    USB是通用串行總線的簡(jiǎn)稱，現(xiàn)在的版本是2.0。USB2.0支持3種傳輸速率：低速（1.5 Mbit/s）全速（12 Mbit/s）和高速（480 Mbit/s）。習(xí)慣上把支持低速和全速的USB稱為USB1.1，其實(shí)今天不應(yīng)該再有USB1.1的叫法，而應(yīng)該叫做USB2.0的全速。

    USB采用主從的架構(gòu)，主機(jī)控制所有的數(shù)據(jù)傳輸。這非常適合PC機(jī)與其外設(shè)之間的連接，PC機(jī)是主機(jī)，PC機(jī)強(qiáng)大的處理器和巨量的存儲(chǔ)空間可以輕易實(shí)現(xiàn)主控制器的硬件和軟件，而外設(shè)只需要實(shí)現(xiàn)它自己的功能，簡(jiǎn)化了設(shè)計(jì)也降低了成本。

    一個(gè)USB的根接口可以支持127個(gè)外設(shè)，如果主機(jī)上的USB口不夠，可以使用集線器來(lái)擴(kuò)展，集線器最多可以有5層，每層之間的線纜長(zhǎng)度可以達(dá)到5m。目前，很多芯片組都提供多達(dá)8個(gè)的USB根接口，基本可以滿足PC機(jī)的外設(shè)擴(kuò)展需求。

    USB的主從架構(gòu)決定了外設(shè)與外設(shè)之間無(wú)法直接通訊，所以不適合應(yīng)用在消費(fèi)電器的互聯(lián)。USB的主機(jī)還需要提供500mA的電流，也不適合應(yīng)用在手持設(shè)備的互聯(lián)，這是USB OTG標(biāo)準(zhǔn)出現(xiàn)的主要原因。

    3、USB OTG為手持設(shè)備的連接提供便利

    在諾基亞、摩托羅拉這些手機(jī)制造商的推動(dòng)下，業(yè)界制定了USB OTG標(biāo)準(zhǔn)。OTG是On-The-Go的縮寫。USB OTG的基本目標(biāo)是實(shí)現(xiàn)外設(shè)與外設(shè)之間的連接。

    在實(shí)現(xiàn)上，可以把USB OTG簡(jiǎn)單理解成一個(gè)簡(jiǎn)化的USB主控制器，這個(gè)主控制器只需要提供有限的主控功能，而不用像PC機(jī)上的主控制器那樣，必須有全部的主控功能。USB OTG需要提供的最小電流僅為8mA，這對(duì)手機(jī)、PDA這些用電池供電的手持設(shè)備尤為重要。如果臺(tái)式設(shè)備要讀取U盤，它也可以提供更大的電流。

    USB OTG實(shí)現(xiàn)點(diǎn)對(duì)點(diǎn)（point-to-point）的連接，只能在兩個(gè)設(shè)備間通訊，無(wú)法實(shí)現(xiàn)聯(lián)網(wǎng)功能，所以USB OTG是對(duì)USB標(biāo)準(zhǔn)的補(bǔ)充，它也無(wú)法取代1394在消費(fèi)電器之間互聯(lián)的作用。

    4、PCI-Express將為3C融合帶來(lái)革命

    PC機(jī)發(fā)展到今天，CPU的時(shí)鐘越來(lái)越快，PCI總線已成為瓶頸，單純靠加快時(shí)鐘和加寬數(shù)據(jù)線的方法已無(wú)法滿足需求，特別是在PC機(jī)內(nèi)部如此擁擠和復(fù)雜的環(huán)境中。由于是并行總線，加快時(shí)鐘和加寬數(shù)據(jù)線都會(huì)帶來(lái)無(wú)法解決的電磁輻射干擾。

    另外，過(guò)多的I/O接口也會(huì)增加芯片的成本。還有一個(gè)問(wèn)題是PCI的擴(kuò)展槽在PC機(jī)的內(nèi)部，用戶必須關(guān)機(jī)并打開機(jī)箱，插入PCI擴(kuò)展卡也需要小心翼翼，這對(duì)用戶不夠友好。為此PCI SIG制定了PCI-Express這一新標(biāo)準(zhǔn)。

    PCI-Express是串行總線，采用差分?jǐn)?shù)據(jù)線，輸入輸出各一對(duì)，稱為一個(gè)Lane，用x1表示，輸入和輸出的傳輸速率都達(dá)到2.5 Gbit/s。還可以根據(jù)需要增加Lane數(shù)，比如用x16取代了顯卡的AGP總線，在南北橋之間使用x4，這些都將在新型臺(tái)式和筆記本電腦中看到。

    PCI-Express是PCI的延續(xù)和繼承，在軟件上是兼容的，因此系統(tǒng)升級(jí)只需要升級(jí)硬件部分。

    5、DVI/HDMI連接顯示器

    DVI指數(shù)字視頻接口，HDMI是高分辨率多媒體接口，DVI只支持視頻信號(hào)，HDMI還支持音頻信號(hào)。DVI/HDMI實(shí)現(xiàn)并串/串并轉(zhuǎn)換，在發(fā)送端把并行的音視頻信號(hào)轉(zhuǎn)換成串行的TMDS信號(hào)，在接收端再把TMDS信號(hào)還原成音視頻信號(hào)，這里的音視頻信號(hào)是指未經(jīng)壓縮的原始信號(hào)。

    DVI/HDMI可以支持到UXGA的分辨率，已經(jīng)超過(guò)了高清電視需要的分辨率。DVI可以通過(guò)HDCP提供內(nèi)容保護(hù)的功能，而HDMI本身就含有HDCP的內(nèi)核�；�于這兩個(gè)因素，帶HDCP的DVI或HDMI已被美國(guó)FCC強(qiáng)制規(guī)定必須加在與高清電視有關(guān)的電子產(chǎn)品上，例如高清電視機(jī)、有線機(jī)頂盒、DVD播放機(jī)等，歐洲、日本和韓國(guó)很快也會(huì)有類似的要求，我國(guó)可能會(huì)先將DVI接口作為一個(gè)可選項(xiàng)。

    DVI/HDMI是點(diǎn)對(duì)點(diǎn)的連接，其應(yīng)用范圍比較單一，只能用在與顯示器有關(guān)的產(chǎn)品上，所以在數(shù)字家庭網(wǎng)絡(luò)中屬于終端接口。

    家庭網(wǎng)關(guān)設(shè)備（Residential Gate-way，RG）是整個(gè)家庭網(wǎng)絡(luò)與外部網(wǎng)絡(luò)發(fā)生聯(lián)系的橋梁，也是數(shù)字家庭各種業(yè)務(wù)和應(yīng)用的關(guān)鍵。家庭網(wǎng)關(guān)是一種簡(jiǎn)單的、智能的、標(biāo)準(zhǔn)化的、靈活的整個(gè)家庭網(wǎng)絡(luò)接口單元，它可以從不同的外部網(wǎng)絡(luò)接收通訊信號(hào)，通過(guò)家庭網(wǎng)絡(luò)傳遞信號(hào)給某個(gè)設(shè)備。

    ITU-T已經(jīng)將家庭網(wǎng)絡(luò)納入到了NGN網(wǎng)絡(luò)的一部分，而RG將在其中扮演重要的角色。

    家庭網(wǎng)關(guān)應(yīng)具備以下能力：

    ·同時(shí)連接多個(gè)或不同種類的接入技術(shù)，同樣家庭網(wǎng)絡(luò)可以使用多種技術(shù)來(lái)構(gòu)建；能夠同時(shí)處理多種類型的接入網(wǎng)技術(shù)和多種類型的網(wǎng)絡(luò)技術(shù)。

    ·家庭網(wǎng)關(guān)必須能橋接接入網(wǎng)QoS和家庭網(wǎng)絡(luò)的QoS；保障訪問(wèn)的內(nèi)容不依賴于用以傳送內(nèi)容的硬件和傳輸機(jī)制；靈活的支持最新技術(shù)，建立在靈活的平臺(tái)上，能夠很容易升級(jí)。

    按照業(yè)務(wù)和應(yīng)用不同，家庭網(wǎng)關(guān)可以分為控制網(wǎng)關(guān)、應(yīng)用網(wǎng)關(guān)和數(shù)據(jù)網(wǎng)關(guān)三種類型。

    音頻和視頻流是應(yīng)用網(wǎng)關(guān)中的重要特性，因?yàn)樗鼈兪褂脩艨梢灶A(yù)訂基于Web的服務(wù)，如點(diǎn)播和VoIP通話特性。

    通過(guò)家庭應(yīng)用網(wǎng)關(guān)可以完成以下業(yè)務(wù)。家庭上網(wǎng)業(yè)務(wù)：IPTV業(yè)務(wù)，包括家庭網(wǎng)關(guān)支持視頻點(diǎn)播、直播業(yè)務(wù)及遠(yuǎn)程教育；網(wǎng)上游戲業(yè)務(wù)，包括網(wǎng)關(guān)設(shè)備支持網(wǎng)絡(luò)游戲終端開展游戲業(yè)務(wù)；IP電話、可視電話、家庭視頻監(jiān)控業(yè)務(wù)，控制網(wǎng)關(guān)可以實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程網(wǎng)絡(luò)上的家庭控制和安全服務(wù)管理。例如，擁有家庭控制網(wǎng)關(guān)的用戶可以在工作或外出期間，訪問(wèn)自動(dòng)化照明、供熱和安全系統(tǒng)。

    家庭控制網(wǎng)關(guān)還允許網(wǎng)絡(luò)服務(wù)供應(yīng)商提供全新的服務(wù)程序包，并創(chuàng)造新的收入來(lái)源。例如，通過(guò)與本地公共事業(yè)單位的聯(lián)合，服務(wù)供應(yīng)商可以安全地向消費(fèi)者提交能源消耗的形式，并提供日使用定價(jià)等多樣的通知方式。

    家庭網(wǎng)絡(luò)首先要解決的問(wèn)題就是通過(guò)有線或無(wú)線方式的互聯(lián)技術(shù)，實(shí)現(xiàn)家庭網(wǎng)絡(luò)各信息終端設(shè)備和智能家電設(shè)備的物理聯(lián)網(wǎng)。目前家庭網(wǎng)絡(luò)中的互聯(lián)技術(shù)五花八門，其技術(shù)特性及經(jīng)濟(jì)性也不盡相同，因此，具體技術(shù)的選擇將取決于家庭網(wǎng)絡(luò)支持的業(yè)務(wù)和應(yīng)用對(duì)帶寬、QoS及安全等方面的需求。

    1、現(xiàn)有業(yè)務(wù)

    數(shù)家家庭在短期內(nèi)能實(shí)現(xiàn)IPTV、數(shù)字電視等。

    IPTV是指交互式網(wǎng)絡(luò)電視，是利用寬帶網(wǎng)的基礎(chǔ)設(shè)施，以家用電視機(jī)或計(jì)算機(jī)作為主要終端設(shè)備，集互聯(lián)網(wǎng)、多媒體、通信等多種技術(shù)于一體，通過(guò)互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)協(xié)議IP向家庭用戶提供包包括數(shù)字電視在內(nèi)的多種交互式數(shù)字媒體服務(wù)的嶄新技術(shù)。

    在“IP機(jī)頂盒+電視機(jī)”上將告別單一被動(dòng)的節(jié)目接受，走向集互聯(lián)網(wǎng)內(nèi)容、網(wǎng)絡(luò)游戲、電視節(jié)目在內(nèi)的更為豐富多彩的互動(dòng)數(shù)字娛樂(lè)生活。

    數(shù)字電視是指從演播室到發(fā)射、傳輸、接收的所有五環(huán)節(jié)，都使用數(shù)字信號(hào)或?qū)υ撓到y(tǒng)所有的信號(hào)傳播都通過(guò)數(shù)字流來(lái)傳播的電視。

    數(shù)字電視的信息量是普通電視的四五倍，水平清晰度較普通模擬電視提升3倍以上，不但支持未來(lái)掃描格式信號(hào)，還支持一定行頻的有線電視、AV、DVD、逐行DVD、電腦、數(shù)碼相機(jī)、數(shù)碼攝像機(jī)等的信號(hào)。

    2、未來(lái)的發(fā)展

    “數(shù)字家庭”不僅為用戶提供新的體驗(yàn)，使人們的生活更加便利舒適，而且為已經(jīng)陷入沒(méi)落的消費(fèi)電子和PC制造業(yè)創(chuàng)造了令人鼓舞的行業(yè)前景。網(wǎng)絡(luò)帶寬的增加、數(shù)字終端連接的無(wú)縫化、IT設(shè)備性能的提高都將為“數(shù)字家庭”夢(mèng)想的早日實(shí)現(xiàn)提供必要的技術(shù)支持。相信不久以后，數(shù)字家庭的時(shí)代就將到來(lái)，科技即將再次改變生活！

    家庭網(wǎng)絡(luò)存在的基礎(chǔ)是寬帶入戶、終端的數(shù)字化和信息的共享。按照終端的功能，家庭網(wǎng)絡(luò)由網(wǎng)關(guān)和4個(gè)子網(wǎng)組成，即娛樂(lè)子網(wǎng)、通信子網(wǎng)、工作子網(wǎng)和控制子網(wǎng)。

    數(shù)字家庭網(wǎng)絡(luò)通過(guò)家庭網(wǎng)關(guān)將公共網(wǎng)絡(luò)功能和應(yīng)用延伸到家庭，并以有線網(wǎng)絡(luò)或無(wú)線網(wǎng)絡(luò)連接各種信息終端（如家電、PC等），提供集成的話音、數(shù)據(jù)、多媒體、控制和管理等功能，達(dá)到信息在家庭內(nèi)部終端之間及其與外部公網(wǎng)的充分流通和共享。通過(guò)數(shù)字家庭網(wǎng)絡(luò)可以實(shí)現(xiàn)以下業(yè)務(wù)和應(yīng)用：通過(guò)與Internet互聯(lián)，以及機(jī)頂盒和電視機(jī)或電腦實(shí)現(xiàn)VOD點(diǎn)播，并提供基于ASP的海量存儲(chǔ)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)。

    實(shí)現(xiàn)家庭內(nèi)部各種信息終端的高速信息共享，如PDA、PC之間的數(shù)據(jù)共享。通過(guò)家庭網(wǎng)關(guān)實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程對(duì)各種家用電器設(shè)備的控制、調(diào)節(jié)和監(jiān)測(cè)，比如對(duì)微波爐、洗衣機(jī)、空調(diào)、燈光、電動(dòng)窗簾、溫度和濕度控制器、風(fēng)量調(diào)節(jié)器等的控制。

    實(shí)現(xiàn)防盜報(bào)警器、自動(dòng)煙霧探測(cè)器、有害氣體檢測(cè)裝置自動(dòng)報(bào)警并通過(guò)網(wǎng)絡(luò)發(fā)送到用戶的手機(jī)、電子信箱或者小區(qū)的管理中心。

    通過(guò)在家中安裝攝像頭，利用家庭網(wǎng)關(guān)作為視頻服務(wù)器，用戶在遠(yuǎn)端通過(guò)Internet可以實(shí)時(shí)監(jiān)控家庭安全。

    未來(lái)寬帶網(wǎng)絡(luò)與數(shù)字家庭互相結(jié)合后，將會(huì)帶給使用者在“衣、食、住、行、育、樂(lè)”方面極大的便利。舉例來(lái)說(shuō)，在“樂(lè)”的方面可以提供包括高畫質(zhì)影片欣賞，在線院線電影播放以及隨選KTV播放，加上透過(guò)遙控器的簡(jiǎn)易操作接口，提供使用者不同的數(shù)字體驗(yàn)。

    “數(shù)字家庭”實(shí)際上就是數(shù)字化的信息產(chǎn)業(yè)（包括服務(wù)）向終端用戶滲透的過(guò)程，它將給用戶帶來(lái)人性化娛樂(lè)感受、時(shí)尚高效的家庭辦公方式和互動(dòng)共享式的生活。

    人性化的家庭娛樂(lè)：數(shù)字家庭的實(shí)現(xiàn)改善人們休閑生活環(huán)境乃至娛樂(lè)方式，讓人們的娛樂(lè)生活更為多彩。用戶可通過(guò)網(wǎng)絡(luò)游戲、家庭影院、數(shù)碼電子等來(lái)營(yíng)造家庭娛樂(lè)氣氛。

    時(shí)尚的家庭辦公方式：數(shù)字家庭的實(shí)現(xiàn)使人們的辦公效率更高，溝通更為方便，獲取信息渠道和內(nèi)容更為豐富。高性能電腦為用戶提供了全新的數(shù)字媒體控制方法，無(wú)線移動(dòng)技術(shù)則幫助克服了墻壁、出口和線纜的障礙。房間布局、樓層規(guī)劃、網(wǎng)絡(luò)連接和電腦本身的位置等將不再成為消費(fèi)者享受數(shù)字辦公樂(lè)趣的障礙。

    互動(dòng)共享式的生活：在人們的生活中，信息共享將真正實(shí)現(xiàn)數(shù)字家庭，無(wú)限的溝通、便捷的生活都將成為一種現(xiàn)實(shí)。數(shù)字家庭將有效利用資源，實(shí)現(xiàn)電視、電腦資源共享以達(dá)到人們的愿望。比如硬盤上好多照片，可以在電視上“秀”給家人看，其他家庭成員，老人、小孩等能加入電腦用戶群體，數(shù)碼娛樂(lè)內(nèi)容不再是一人獨(dú)享，那才是真正的家庭生活共享；把所有的圖片一網(wǎng)打盡，做成電子相冊(cè)保存在硬盤上，然后在電視機(jī)的大屏幕上，隨時(shí)與家人、朋友分享，一切美妙盡在掌握之中。

    家庭網(wǎng)絡(luò)不是獨(dú)立存在的，對(duì)外與寬帶電信網(wǎng)連接、對(duì)內(nèi)支撐各個(gè)子網(wǎng)設(shè)備的使用。家庭網(wǎng)絡(luò)是電信網(wǎng)絡(luò)由最后一公里向最后一公尺的延伸，憑借電信網(wǎng)絡(luò)業(yè)務(wù)融合的優(yōu)勢(shì)可為家庭網(wǎng)絡(luò)提供端到端的服務(wù)內(nèi)容。

    （1）從運(yùn)營(yíng)商角度

    從下圖可以看出，家庭網(wǎng)絡(luò)是傳統(tǒng)電信網(wǎng)絡(luò)延伸入家庭的部分，是電信多業(yè)務(wù)運(yùn)營(yíng)和管理的橋頭堡。利用家庭網(wǎng)絡(luò)，延續(xù)和保證傳統(tǒng)電信運(yùn)營(yíng)商的端到端業(yè)務(wù)及新業(yè)務(wù)的落地與運(yùn)營(yíng)。圖中白色家電指冰箱、空調(diào)、洗衣機(jī)大型家用電器。 

    （2）從用戶角度

    3C融合趨勢(shì)過(guò)程中，保證家庭內(nèi)IT、消費(fèi)電子設(shè)備、電信終端設(shè)備的持續(xù)有效工作，和家庭內(nèi)部3C設(shè)備的互聯(lián)與信息共享。

  傳統(tǒng)的集中控制的典型網(wǎng)絡(luò)對(duì)于家庭同樣適用，而傳統(tǒng)消費(fèi)電子產(chǎn)品與帶寬的限制使各終端采用對(duì)等通信的方式。集中控制可解決網(wǎng)絡(luò)管理問(wèn)題、DRM問(wèn)題、QoS問(wèn)題、安全問(wèn)題、操作便利性問(wèn)題。對(duì)等通信可解決帶寬問(wèn)題、單故障點(diǎn)問(wèn)題、網(wǎng)絡(luò)擴(kuò)展問(wèn)題。