信息家电的高速互联网接入

在本刊今年7月1-15日版的《连接多个宽带接入的住宅网关及家庭网络技术综述》中对DSL、无线、电缆和卫星等通过家庭网关平台实现互联网接入作了全面的综述。本文将介绍通过多通道多点分布系统(MMDS)和电力线实现家庭的高速互联网接入的优缺点以及数字调制器向住宅网关的发展。

住宅网关将所有信息家电连接在一起，实现了家庭的高速互联网接入，同时还提供了推广增值业务的独特平台。住宅网关主要是通过电视电缆线、xDSL、卫星和无线实现高带宽接入。下面将就固定无线宽带业务、电力线宽带传输以及数字调制解调器的发展作相关的介绍。

固定无线宽带业务

固定无线宽带是相对较新的一项业务，电信公司用它将IP数据从网络中心传输到安装在用户屋顶的小型低成本天线。该技术的主要优点之一是高速的互联网接入，其速度是传统模拟调制解调器的100倍以上。

在郊区和农村地区，无线宽带可代替有线电视电缆和DSL。能够以较低的成本快速地实现，并且可以扩展，从而为多媒体和语音应用提供始终在线的互联网接入。现有的固定无线宽带系统基于MMDS技术，该系统的基本构成如图所示。

在用户端，无线调制解调器将来自PC或网络的数据转换成适合MMDS传输的信号。将调制解调器连接到变换器，变换器再将经过调制的中频信号转换为射频信号并发送到天线。天线通常安装在用户的屋顶，以保持与业务提供商的发送站直线可视。发送站天线与用户家中的无线调制解调器通信，然后发送站将用户请求发送到互联网业务提供商(ISP)的设备，ISP设备接收到请求后，从其自己的本地服务器或通过高速主干网从互联网其它服务器找到需要的数据，然后ISP将数据通过MMDS网络传输到用户。在农村地区，电缆或电话公司提供的其它形式宽带业务的成本高，因此固定无线宽带技术成为高速互联网接入的首选。

电力线传输

多年来，电力公司希望利用电力配送网络进行通信和数据传输。然而，通过电力线实现可提供高速双向通信的技术直到最近才出现。电力公司的现有基础设施---结实的铜线、长距离的电缆和室内布线---可能成为另外一个通用的通信平台。建筑中的每个电源插座可变为一个连接到数据通信网络的端口。但是，电力网当初仅仅是为了实现电力传输而设计的，因此电力网的内在特点导致数据通信的错误率很高，这些特点包括：低阻抗、没有特定的拓扑结构、太多的保险丝和断路器，以及会阻断电力线中编码信号的变压器。尽管存在这些问题，电力公司仍然坚持寻找利用电力网作为宽带通信平台的解决方法。电力网络的主要优点是它无处不在，采用电力网可以减少在网络建设上的巨额投资，而这一点正是制约宽带应用的重要因素。

电力线通信技术有几个重要的优点。电力传输网是一个完美的通信平台，因为它是世界上最大的网络。电力线几乎存在于世界的任何地方。电力线坚固且得到最好的维护。通过电力线进行信号长途传输时，不需要再生。另一个优点是其接近光速的传输速度，非常适合于视频和音频数据的传输。电力线的带宽也是巨大的。对电力网络来说，不存在拓扑限制，任何拓扑形式都可能设计出来。电力线通信的最大缺点是其仍在研究阶段，业界的研究工作分散在世界各地并且缺乏统一的标准。

数字调制解调器向住宅网关的演化

住宅网关(RG)为消费电子设备提供高速互联网接入。该平台使宽带接入进入家庭，并将不同的家庭网络技术连接起来，从而使家庭中的网络电器(如数字电视、游戏机或互联网浏览设备等)之间可互相通信并实现与互联网连接。

新的数据广播业务的发展需要一种连接互联网和家庭网络的平台，通过该平台数据在两个网络之间传输，RG就是这样一个平台。通过这个的平台，家庭内不同节点(家电)都可以实现高速互联网访问，并通过同一个高速管道实现集成语音、数据和视频的业务。住宅网关结合了数字调制解调器、小型办公室及家庭办公(SOHO)路由器或集线器的功能，能实现多个信息家电同时对互联网的访问。

家庭网络与增值业务结合的快速发展产生了住宅网关的爆炸性市场。据预计，到2005年，住宅网关市场将迅速增长至50亿美元。家庭网络市场可以细分为以下几个技术类：1. 不需要新的线缆技术：电话线、电力线；2. 新的有线技术：IEEE1394、以太网、USB2.0；3. 无线技术：HomeRF、蓝牙、DECT、IEEE802.11、HiperLAN2。

住宅网关将从提供基本的宽带接入向提供综合业务转变，包括远程管理、家庭自动化、家庭安全以及视频点播(VOD)等业务，同时还将实现组网，并提供不同网络技术标准之间的转换。驱动住宅网关市场发展的因素包括：1. 家庭网络；2. 对非PC家电需求的不断增长；3. 以电视为中心的应用和其它业务提供；4. 互联网；5. 业务提供商和网络运营商都在寻求扩大营业收入来源，提供非传统业务。

像OSGi(开放业务网关联盟)这样的组织正致力于定义和推广一种开放的住宅网关标准，通过这个标准可以将下一代智能家电和小型办公设备与商业互联网连接起来。妨碍住宅网关在家庭中大量推广应用的因素包括：1. 缺少确定的业务模式(成本因素)；2. 大众教育状况和认知程度；3. 支持机制。

硬件结构上将采用模块化设计，能够支持多种宽带和家庭网络技术。支持多种技术使网关设备不会因为技术的发展在太短的时间内被淘汰，而模块化设计将会推动住宅网关的发展，使之逐渐发展成一种应用服务器，消费者可以通过它实现整个家庭的宽带接入。网关的硬件平台必须可靠且鲁棒性好，软件也应有足够的容错能力。与PC用户不同，消费者不希望总去重新启动他们的住宅网关。另外，必须支持语音、数据和视频等数据业务的安全性，对诸如电子商务交易、远程家庭控制以及授权业务提供商的访问支持也很关键，能支持各种不同供应商的智能设备并提供优质的业务质量同样相当重要。

网关提供的统一平台满足了大多数消费者的需求，为他们提供信息、娱乐和通信业务，是家庭和互联网的中间接入点。在住宅网关的基本功能中，将结合数字调制解调器、家庭网络芯片组以及相应的软件。数字调制解调器芯片组实现到不同宽带网络的连接，家庭网络芯片组则提供家电间的互连技术。此外，所有的网关都会有相应的计算资源，以支持设备运行所需要的软件。住宅网关中的软件使家庭内的信息家电和业务可以平滑地互操作，并能消除系统不同单元间的复杂性、分布特性以及技术上的差异。目前不同类型的设备制造商都想在住宅网关市场争得一定分额，包括计算机、宽带调制解调器、机顶盒和其它一些电子设备制造商。