典型數字家庭設計實例集錦(二)

　　基于電力線網信息家電的實現方案可以包含兩個部分：一是家庭局域網與外部的連接?二是基于電力線布線的家庭局域網。家庭網與寬帶城域網的外部互連方式有多種，目前比較流行的大概有三類：

　　（1）HFC方式：采用現有的CATV傳輸網絡雙向功能的開發，實現用戶的寬帶接入。

　　（2）ADSL方式：利用電話線實現用戶寬帶接入的經濟而有效的方法。

　　（3）LAN方式：利用小區局域網技術，采用雙絞線構建樓宇用戶內外的寬帶互連方式。

　　組建家庭局域網的內部接入方式也有多種形式，目前正在積極實驗和試圖投入商業應用的主要方式有以下幾種：

　　（1）無線方式：以藍牙技術為代表的近距離無線接入方式在信息家電領域有較大發展。但是由于價格上的原因，普及應用上還有一些困難。

　　（2）雙絞線方式：采用分離的專門網線實現信號的傳遞，這在實際使用時有諸多不便。

　　（3）電力線方式：由于采用與電器供電線路一體化的信道方式，可避免重新布線。便于電器的任意移動。尤其適合網絡接入部分的嵌入式設計。一個基于電力線網的數字家庭實現方案如圖1所示。

　　在該方案中家庭內部的互連通過電力線實現。其關鍵設備是電力線耦合器和電力線modem。這兩部分可以作為一個整體嵌入在各個信息家電里。這種設計理念將有助于構建完整的一體化數字家庭，而且無需增加附加的布線資源。

　　圖1中，智能家庭網關是一個獨立、智能、靈活多變、標準化的家居網絡系統接口單元。它通過各種途徑（如Internet、WAP、電話、手機等）從多種多樣的外部網絡接收通信信號，然后通過家庭內部網絡將信號傳送到特定的用戶設備上，并將相應信號反饋給外部通信節點，實現整個遠程交互過程。

　　智能家庭網關是智能家庭局域網的核心部分，主要完成家庭內部網絡各種不同通信協議之間的轉換和信息共享及同外部通信網絡之間的數據交換，同時網關一般還負責家庭智能設備的管理和控制。為適用于普通的家庭用戶，網關一般設計為非PC廉價設備，采用嵌入式Internet技術和高性能微處理器。

　　智能家庭網關應具備以下功能：

　　·Internet接入功能；

　　·簡單的modem功能；

　　·Web服務器功能；

　　·簡單的內部網絡協議轉換功能；

　　·智能家居控制和管理功能；

　　·簡單友好的用戶操作界面；

　　·具有系統升級和重構功能。

　　用戶可以在任何地方通過Internet、寬帶城域網與家庭智能網關建立連接，再通過智能家庭網關與家庭內部的任何一臺信息家電或控制裝置相連，從而實現對家庭內部各種電器的控制以及其它信息的監控。家庭用戶終端和各種信息家電也可以通過智能網關與Internet或外界溝通。這樣使得整個家庭以數字方式與外界構成一種互連關系。

　　傳統家電向信息家電的過渡是一個必然趨勢，在這一過程中即有傳統產品的升級改造問題也有新產品的開發問題，其核心問題還是數字化。數字化只是一個手段，網絡化才是其真正的目的。數字家庭的實現是信息家電基于完善的家庭網絡平臺的系統集成。而電力線網在家庭網絡平臺的構建中具有極大的開發潛力。因為電力線網可以說是世界上現有分布最廣、與普通家庭關系最為緊密的有線網絡結構。如何充分利用現有的電力網絡承載電話、數據和電視信號是一個很有價值的研究課題。

　　由于我國電力線網與國外電力線網的差異，目前還沒有真正適合國內電力線網特性的載波通訊的modem芯片。另外，由于中國的電網特性、電網結構、居民住宅分布狀況、電力線載波通訊的應用領域等方面與國外也有很多不同之處。電力線載波通訊modem芯片是制約國內電力線載波通訊市場迅速增長的主要瓶頸之一。同時也延緩了中國用戶對電力線載波通訊技術的認同和接受。針對國內電網特性、住宅結構、市場要求等情況的深入研究，通過對國外電力線載波通訊技術的深入了解，利用國外先進的現代通訊技術，開發適合國內電力線載波通訊modem芯片將具有極其廣闊的應用前景。

　　針對數字家庭所進行的技術創新應該包含兩個方面：一是技術本身的創新，如新型modem芯片的開發；二是應用模式的創新，如家居網關的模型、數字家庭的應用模式等。從某種意義上說后者比前者還要重要。換句話說，設計出人們愿意接受的數字家庭應用模式在引導人們需求的同時也會對技術產生巨大的推動。
四、誰將是數字家庭網絡無線傳輸的理想選擇？

　　從各方面匯集的信息來看，數字家庭無疑將是消費電子行業中下一個熱點。幾乎所有的主要半導體公司向該領域發力，半導體巨頭TI更是將該領域作為續寫其DSP輝煌的舞臺。圍繞數字家庭的控制權，出現了電視（以電視為核心）、電信（以網絡網關為核心）和IT（以PC為核心）三大派別。然而，數字家庭究竟是什么？具有什么樣的內涵？圍繞數字家庭究竟能為用戶演繹出多少“故事”？無論是業內專家，還是消費者雖然都有無限的遐想，但還是很難用三言兩語給出一個統一的解釋。但可以肯定的是，數字家庭所賦予的內涵會越來越豐富，但這是應用層的事情！而支撐這些豐富應用的底層技術，或者說組網技術將會是怎樣的呢？

　　有線媒質在數字家庭傳輸中受到制約

　　盡管對于很多新裝家居來說，可能有各式各樣的布線，包括電話線，同軸線，網絡類線乃至光纖。盡管這些布線在混合組網中可以發揮一些作用，但是最大一個問題就是無法滿足移動性，也無法升級，成本也很高。電力線作為數字家庭的傳輸媒質，目前已經以HomePlug標準的形式得到了驗證，包括Arkados的多家公司都推出了HomePlug模塊，數據傳輸測試效果還不錯，從覆蓋面上都比其他有線技術要廣，似乎比較適合大量的低端主流用戶，但就中國的現實情況來看，線路上的浪涌和高壓安全問題制約其短期內還難有尚好表現。由此，有線媒質所受的制約將成全無線媒質擔當數字家庭中的組網重任。

　　圖1：以WiFi為主構建數字家庭網絡傳輸網。

　　WiFi能成為家庭網絡的理想支持？

　　說到WiFi，的確有一個很有趣的事情，即數年前許多專家都認為WiFi即將消亡，因為它有太多的局限了，歸根結底就是它沒有漫游功能，不能自組網，從而只能成為其他技術的附庸。再就是該技術缺乏競爭力的盈利模式。但是，近年來的發展情況卻令許多專家跌破眼鏡，WiFi的出貨量連年激增。目前已成為無線聯網的主流技術。然而，另一方面，投入巨資建設WiFi網絡的運營商卻無利可圖，甚至不斷虧本，最后高興的只是芯片制造商，原因就在于WiFi受到其他技術的擠壓，沒有明確的獨立盈利模式。

　　但是，數字家庭似乎為WiFi找到了一個可以獨擔大任的發揮場合。它使用開放頻段，采用直序擴頻，最大數據傳輸速率為11Mbps，也可根據鏈路衰落狀態把傳輸率動態調整為5.5Mbps、2Mbps和1Mbps帶寬。無需直線傳播傳輸范圍為室外最大300米，室內有障礙的情況下最大100米，足以滿足家庭應用，其“無線保真”的本意似乎也和家庭娛樂需求更為貼合。所以，無論是從傳輸率，還是覆蓋都好像很符合數字家庭的應用。當然，也不乏與其激烈競爭的技術，WiMedia 陣營的UWB就是其中一項。Pluse Link的CWave采用的就是這種技術。UWB采用了很多頗具優勢的底層技術，包括MIMO，OFDM，數據率目前已經高達近1Gbps。但這項技術側重的高數據率，其過短的覆蓋距離將會制約它在數字家庭中的表現。

　　數字家庭的一個必不可少的功能就是與外界的互連問題。如今，802.11g是WiFi最成功的無線標準。基于WiFi的特性，使得該技術與網絡層的無線技術顯得更為友好。這可能就是該技術目前在數字家庭領域占據較大份額的原因之一。Broadcom公司無線連接集團無線局域網絡（WLAN）事業部副總裁兼總經理Michael Hurlston認為，WiFi如今