技術專欄：家庭網(wǎng)絡的關鍵技術與業(yè)務應用

   中央電視臺技術管理辦公室 韓強


    數(shù)字家庭網(wǎng)絡是計算機、數(shù)字家電和移動信息終端通過有線或無線網(wǎng)絡無縫協(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)、多媒體應用，提供自動控制與遠程管理等功能，達到信息在家庭內(nèi)部網(wǎng)絡的共享及與外部公網(wǎng)的充分流通和共享。

    家庭網(wǎng)絡并非如孤島般獨立存在，因此作為寬帶網(wǎng)絡接入在家庭內(nèi)部的延伸，一個可運營、可管理的數(shù)字家庭網(wǎng)絡解決方案的成熟應用將建立在以下關鍵技術的基礎之上。

    1、家庭網(wǎng)絡互聯(lián)技術

    家庭網(wǎng)絡的互聯(lián)主要指家庭中物理網(wǎng)絡的構建，目前用于家庭的組網(wǎng)技術非常多，有線技術包括LAN，HomePNA，IEEE 1394，USB，電力線PLC等，無線技術包括802.11、UWB、藍牙（BlueTooth）等。其中，主流組網(wǎng)技術的對比參考下表。

項目	LAN	WLAN	PLC	BT	HPNA
技術復雜性	簡單	復雜	復雜	簡單	較復雜
支持業(yè)務	所有業(yè)務	數(shù)據(jù)業(yè)務	數(shù)據(jù)業(yè)務	電話、簡單、數(shù)據(jù)業(yè)務	簡單數(shù)據(jù)業(yè)務
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
標準成熟性	成熟	標準在發(fā)展	標準在發(fā)展	標準成熟	標準滯后
可擴展性	需要布線	移動性好	很好	移動性好，但距離短	電話線延伸
建設成本	低	高	較高	較低	中
安裝維護	低	高	較高	較低	中

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

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

    數(shù)字家庭存在的基礎和吸引用戶的地方在于媒體資源的共享，CPSA推出的DTCP-IP較好地解決了這個問題。DTCP-IP理念的核心是，購買的內(nèi)容的DRM保護，在家庭網(wǎng)絡設備（如家庭網(wǎng)關HGW）上終結(jié)后，可以在家庭內(nèi)部加密傳輸，從而實現(xiàn)媒體資源的共享。

    3、數(shù)字家庭自助業(yè)務定制

    一個家庭允許申請多個業(yè)務，而且支持多個業(yè)務能同時上網(wǎng)。一個家庭只有一個賬號稱之為父賬號，所有業(yè)務的費用最后多歸結(jié)于這個賬號下進行統(tǒng)一計費；父賬號下可以申請多個業(yè)務，稱之為子賬號，家庭父賬號可定制個性化的業(yè)務屬性和計費策略，以不同業(yè)務名進行區(qū)分，且業(yè)務名不能重復。

    4、統(tǒng)一的多業(yè)務認證平臺

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

    （1）接入認證和業(yè)務認證都是基于用戶名/密碼，需要預先開戶，對最終用戶來說，不安全、不方便；

    （2）目前業(yè)務認證階段是HTTP方式，業(yè)務名和密碼都是明文的，十分不安全；

    （3）現(xiàn)階段方案中，計費是按照包月實現(xiàn)的，不能對用戶提供實時點播、實時扣費的功能；

    （4）統(tǒng)一的SIM接入業(yè)務認證平臺（AS）可以融合接入認證和業(yè)務認證。

    5、安全技術

    通過家庭網(wǎng)關可為家庭網(wǎng)絡提供一個全面的網(wǎng)絡安全解決方案，包括用戶驗證、授權、數(shù)據(jù)保護等。家庭網(wǎng)關所采用的安全技術包括多SSID和VLAN、802.1X認證、WEP和WPA、備份中心、AAA、CA技術、包過濾技術、地址轉(zhuǎn)換、VPN技術、加密與密鑰交換技術、ASPF、安全管理等。

    （1）多SSID和VLAN技術

    無線家庭網(wǎng)關可以通過802.11x進行家庭內(nèi)部組網(wǎng)，家庭網(wǎng)關支持多SSID可以實現(xiàn)虛擬AP功能。不同的SSID可以采用不同的認證方式及訪問權限，也可映射為不同的VLAN，實現(xiàn)公共熱點與家庭內(nèi)部網(wǎng)之間的網(wǎng)絡隔離。

    （2）802.1x認證

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

    （3）WEP和WPA

    WEP是802.11標準，定義了鏈路級安全機制，支持共享密鑰方式鑒權和MAC層數(shù)據(jù)加密，密鑰長度為40或104位，使用RC4對稱流加密算法。WEP安全性非常脆弱，其密鑰很容易破譯，容易實施各種攻擊，如DoS、重放等。WPA V1.0采用802.1x認證或共享密鑰認證，在加密算法上采用基于WEP算法的TKIP。TKIP在WEP基礎上增加了一些新的輔助算法函數(shù)，以支持對MSDU的加密、分片、數(shù)據(jù)源的驗證及防重播保護等功能。
    （4）AAA認證

    部分高端型號家庭網(wǎng)關具有認證點的功能，可以對接入家庭內(nèi)部網(wǎng)絡的用戶進行驗證、授權及記賬功能。

    （5）條件接收（CA）技術

    CA技術是安全認證技術的一種，它基于公開密鑰體系通過安全證書來實現(xiàn)。安全證書采用國際標準的X.509證書格式，主要包括證書的版本號、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。家庭網(wǎng)關實現(xiàn)對CA中心的支持，包含兩方面的內(nèi)容。其一是針對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)關作為通信實體的認證功能。一般來說，安全證書的操作采取離線分發(fā)、本地驗證的方式。

    （6）包過濾技術

    IP報文的IP報頭及所承載的上層協(xié)議（如TCP）報頭的每個域包含了可以由路由器進行處理的信息。包過濾通常用到IP報文的以下屬性；
    ·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的標志域；
    ·表示請求連接的單獨的SYN；
    ·表示連接確認的SYN/ACK；
    ·表示正在使用的一個會話連接；
    ·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)關提供了基于接口的包過濾，即可以在寬帶上行口的進出兩個方向上對報文進行過濾。同時還提供了基于時間段的包過濾，可以規(guī)定過濾規(guī)則發(fā)生作用的時間范圍，比如可設置每周一的8：00~20：00允許FTP報文進入以完成必要的服務，而其余時間則禁止FTP連接。在時間段的設置上，可以采用絕對時間段和周期時間段以及連續(xù)時間段和離散時間段配合使用，在應用上具有極大的靈活性；并且，這樣的時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

    虛擬專用網(wǎng)（Virtual Private Network）簡稱為VPN，是近年來隨著Internet的發(fā)展而迅速發(fā)展起來的一種技術，主要分為Access VPN和Intranet VPN。遠程用戶可以通過Access VPN接入家庭網(wǎng)關，實現(xiàn)對家庭網(wǎng)絡的安全遠程訪問和控制。家庭網(wǎng)關可通過Intranet VPN接入公司的VPN網(wǎng)關，實現(xiàn)Intranet。

    （8）ASPF技術

    ASPF是一種高級通信過濾。它檢查應用層協(xié)議信息并且監(jiān)控基于連接的應用層協(xié)議狀態(tài)。對于所有連接，每一個連接狀態(tài)信息都將被ASPF維護并用于動態(tài)地決定數(shù)據(jù)包是否被允許通過防火墻或丟棄。家庭網(wǎng)關提供基于報文內(nèi)容的訪問控制，即ASPF，能夠?qū)�應用層的一部分攻擊加以檢測和防范，包括對于SMTP命令的檢測、SYN flooding、Packet Injection的檢測。

    （9）入侵檢測系統(tǒng)（IDS）技術

    入侵檢測系統(tǒng)（IDS）可以彌補防火墻的不足，為網(wǎng)絡安全提供實時的入侵檢測及采取相應的防護手段，如記錄證據(jù)用于跟蹤、恢復、斷開網(wǎng)絡連接等。入侵檢測系統(tǒng)全稱為Intrusion Detective System，它從計算機網(wǎng)絡系統(tǒng)中的若干關鍵點收集信息，并分析這些信息，檢查網(wǎng)絡中是否有違反安全策略的行為和遭到襲擊的跡象。入侵檢測被認為是防火墻之后的第二道安全閘門。

    6、QoS技術

    家庭網(wǎng)絡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)務對于網(wǎng)絡的服務質(zhì)量有截然不同的要求。家庭網(wǎng)絡中采用的組網(wǎng)技術是多種多樣的，有無線、有線等，因此如何在這樣的環(huán)境中保證每類業(yè)務的服務質(zhì)量是一個重要的課題。QoS的實現(xiàn)首先需要在家庭網(wǎng)關上實現(xiàn)外部網(wǎng)絡和家庭網(wǎng)絡之間的帶寬映射分配機制，將外部網(wǎng)絡中業(yè)務流按照家庭網(wǎng)絡情況進行重新映射分配，需要在家庭網(wǎng)關上實現(xiàn)帶寬的動態(tài)預留和分配功能，家庭網(wǎng)關需要同時實現(xiàn)外部網(wǎng)絡和家庭網(wǎng)絡的服務質(zhì)量機制，保證端到端的QoS；另外，需要對家庭中各個終端的QoS能力進行定義，制定終端設備和家庭網(wǎng)關之間的QoS信令機制。

    （1）對數(shù)據(jù)流的分類和調(diào)度

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

    在網(wǎng)絡終端設備中，每種優(yōu)先級的數(shù)據(jù)流都有相應的優(yōu)先級隊列。在終端產(chǎn)品內(nèi)部需要根據(jù)優(yōu)化的調(diào)度算法進行優(yōu)先級調(diào)度。其基本的方法是：根據(jù)基本的優(yōu)先級元組確定和區(qū)分不同的業(yè)務流，并將不同的業(yè)務流分配到不同的優(yōu)先級隊列中。優(yōu)先級元組可根據(jù)具體的業(yè)務情況進行定義。在將不同優(yōu)先級的數(shù)據(jù)分流到不同的優(yōu)先級隊列中后，需采用合理的隊列調(diào)度算法來保證優(yōu)先的數(shù)據(jù)先發(fā)送，也就是需要對隊列進行優(yōu)先級調(diào)度，具體的調(diào)度算法有很多，如PQ（絕對優(yōu)先級）、WRR（按權重的優(yōu)先級輪詢）等。

    （2）有線和無線QoS捆梆

    在終端設備內(nèi)部，需要將有線的QoS和無線的QoS捆梆起來，才能實現(xiàn)端到端的QoS。在WLAN接口中，最多有8個優(yōu)先級隊列，因此在有線側(cè)也需要有相應數(shù)量的優(yōu)先級隊列，這些隊列和無線接口中的隊列是一一對應的。另外，同樣的數(shù)據(jù)流分類標準要同時應用到有線接口和無線接口。

    （3）客戶化的優(yōu)先級設置

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

    ·通過SNMP MIB下發(fā)動態(tài)的QoS策略；

    ·通過DHCP服務器回應選項中攜帶TFTP服務器和配置文件名，終端根據(jù)這些選項到預定的TFTP服務器上獲取制定的包含QoS定義的配置文件；

    ·通過用戶認證過程中的認證返回信息，同時返回用戶的QoS定義。

    上述機制是一些動態(tài)QoS機制，從中可看出，合理的QoS機制必須有承載網(wǎng)絡上的設備配合才能完成。

    7、智能路由技術

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

    家庭網(wǎng)絡或局域網(wǎng)多傳送多媒體信息，對于寬帶占用大，需要很好的QoS保證。例如，在家庭網(wǎng)絡或局域網(wǎng)內(nèi)部，集成WLAN模塊的便攜機可能同時有PLC的接入模塊、內(nèi)嵌WLAN模塊的設備可能同時有GPRS的模塊。因此，在一個網(wǎng)絡內(nèi)部設備可能有兩個IP地址，而每種寬帶接入手段對應的網(wǎng)絡傳送能力、網(wǎng)絡傳輸效率、安全等級、耗電量等具體的技術指標不同、存在每種接入手段上的現(xiàn)存的網(wǎng)絡流量也不同，僅僅通過傳統(tǒng)的路由算法無法最佳地滿足業(yè)務可靠傳送的需求。

    數(shù)字家庭的實現(xiàn)需要數(shù)字家庭網(wǎng)絡，而數(shù)字家庭網(wǎng)絡是連接數(shù)字化的家用電器的網(wǎng)絡，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，無線的有UWB和WLAN等。目前，還沒有任何一種技術可以單獨承擔建立整個數(shù)字家庭網(wǎng)絡的能力，未來看到的將是它們有機的結(jié)合。

    1、1394總線提供理想的數(shù)字接口

    1394即IEEE 1394，目前有3個相關的標準：

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

    ·1394a-2000。在1394-1995的基礎上發(fā)展而來，增加了4引腳線纜和插座的定義，不需要向其他設備提供電源，所以非常適合應用在消費電子產(chǎn)品。索尼公司首先在其數(shù)碼攝像機產(chǎn)品上使用該接口，商標是“i.Link”。由于1394a是1394-1995的擴展，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標準的制定來自于兩方面的需求，在PC工業(yè)界，電腦外部存儲的容量越來越大，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；在消費電子領域，需要將家用電器連接成網(wǎng)，需求傳輸距離更長，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，這對在家庭中的應用既方便又實惠。

    1394采用對等傳輸?shù)姆绞胶凸�平競爭的原則，連在總線上的設備（節(jié)點）都會向總線發(fā)送數(shù)據(jù)，不需要一臺主機來控制，這很適合消費電子產(chǎn)品的特點。1394支持異步傳輸和等時傳輸，可以即插即用，其中1394b還支持閉環(huán)連接方式，對用戶更友好。1394采用分層處理的模式，其中物理層和鏈路層與硬件相關，傳輸層和應用層與軟件相關，比較方便工程師設計。

    2、USB2.0是PC與其外設連接的理想選擇

    PC機向外擴展的接口有很多，在其發(fā)展的過程中出現(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、沒有統(tǒng)一的標準、成本較高、占用空間，都需要一種方便、簡潔和標準化的接口來取代，USB就滿足了這些需求。

    USB是通用串行總線的簡稱，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）。習慣上把支持低速和全速的USB稱為USB1.1，其實今天不應該再有USB1.1的叫法，而應該叫做USB2.0的全速。

    USB采用主從的架構，主機控制所有的數(shù)據(jù)傳輸。這非常適合PC機與其外設之間的連接，PC機是主機，PC機強大的處理器和巨量的存儲空間可以輕易實現(xiàn)主控制器的硬件和軟件，而外設只需要實現(xiàn)它自己的功能，簡化了設計也降低了成本。

    一個USB的根接口可以支持127個外設，如果主機上的USB口不夠，可以使用集線器來擴展，集線器最多可以有5層，每層之間的線纜長度可以達到5m。目前，很多芯片組都提供多達8個的USB根接口，基本可以滿足PC機的外設擴展需求。

    USB的主從架構決定了外設與外設之間無法直接通訊，所以不適合應用在消費電器的互聯(lián)。USB的主機還需要提供500mA的電流，也不適合應用在手持設備的互聯(lián)，這是USB OTG標準出現(xiàn)的主要原因。

    3、USB OTG為手持設備的連接提供便利

    在諾基亞、摩托羅拉這些手機制造商的推動下，業(yè)界制定了USB OTG標準。OTG是On-The-Go的縮寫。USB OTG的基本目標是實現(xiàn)外設與外設之間的連接。

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

    USB OTG實現(xiàn)點對點（point-to-point）的連接，只能在兩個設備間通訊，無法實現(xiàn)聯(lián)網(wǎng)功能，所以USB OTG是對USB標準的補充，它也無法取代1394在消費電器之間互聯(lián)的作用。

    4、PCI-Express將為3C融合帶來革命

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

    另外，過多的I/O接口也會增加芯片的成本。還有一個問題是PCI的擴展槽在PC機的內(nèi)部，用戶必須關機并打開機箱，插入PCI擴展卡也需要小心翼翼，這對用戶不夠友好。為此PCI SIG制定了PCI-Express這一新標準。

    PCI-Express是串行總線，采用差分數(shù)據(jù)線，輸入輸出各一對，稱為一個Lane，用x1表示，輸入和輸出的傳輸速率都達到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)升級只需要升級硬件部分。

    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，HDMI還支持音頻信號。DVI/HDMI實現(xiàn)并串/串并轉(zhuǎn)換，在發(fā)送端把并行的音視頻信號轉(zhuǎn)換成串行的TMDS信號，在接收端再把TMDS信號還原成音視頻信號，這里的音視頻信號是指未經(jīng)壓縮的原始信號。

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

    DVI/HDMI是點對點的連接，其應用范圍比較單一，只能用在與顯示器有關的產(chǎn)品上，所以在數(shù)字家庭網(wǎng)絡中屬于終端接口。

    家庭網(wǎng)關設備（Residential Gate-way，RG）是整個家庭網(wǎng)絡與外部網(wǎng)絡發(fā)生聯(lián)系的橋梁，也是數(shù)字家庭各種業(yè)務和應用的關鍵。家庭網(wǎng)關是一種簡單的、智能的、標準化的、靈活的整個家庭網(wǎng)絡接口單元，它可以從不同的外部網(wǎng)絡接收通訊信號，通過家庭網(wǎng)絡傳遞信號給某個設備。

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

    家庭網(wǎng)關應具備以下能力：

    ·同時連接多個或不同種類的接入技術，同樣家庭網(wǎng)絡可以使用多種技術來構建；能夠同時處理多種類型的接入網(wǎng)技術和多種類型的網(wǎng)絡技術。

    ·家庭網(wǎng)關必須能橋接接入網(wǎng)QoS和家庭網(wǎng)絡的QoS；保障訪問的內(nèi)容不依賴于用以傳送內(nèi)容的硬件和傳輸機制；靈活的支持最新技術，建立在靈活的平臺上，能夠很容易升級。

    按照業(yè)務和應用不同，家庭網(wǎng)關可以分為控制網(wǎng)關、應用網(wǎng)關和數(shù)據(jù)網(wǎng)關三種類型。

    音頻和視頻流是應用網(wǎng)關中的重要特性，因為它們使用戶可以預訂基于Web的服務，如點播和VoIP通話特性。

    通過家庭應用網(wǎng)關可以完成以下業(yè)務。家庭上網(wǎng)業(yè)務：IPTV業(yè)務，包括家庭網(wǎng)關支持視頻點播、直播業(yè)務及遠程教育；網(wǎng)上游戲業(yè)務，包括網(wǎng)關設備支持網(wǎng)絡游戲終端開展游戲業(yè)務；IP電話、可視電話、家庭視頻監(jiān)控業(yè)務，控制網(wǎng)關可以實現(xiàn)遠程網(wǎng)絡上的家庭控制和安全服務管理。例如，擁有家庭控制網(wǎng)關的用戶可以在工作或外出期間，訪問自動化照明、供熱和安全系統(tǒng)。

    家庭控制網(wǎng)關還允許網(wǎng)絡服務供應商提供全新的服務程序包，并創(chuàng)造新的收入來源。例如，通過與本地公共事業(yè)單位的聯(lián)合，服務供應商可以安全地向消費者提交能源消耗的形式，并提供日使用定價等多樣的通知方式。

    家庭網(wǎng)絡首先要解決的問題就是通過有線或無線方式的互聯(lián)技術，實現(xiàn)家庭網(wǎng)絡各信息終端設備和智能家電設備的物理聯(lián)網(wǎng)。目前家庭網(wǎng)絡中的互聯(lián)技術五花八門，其技術特性及經(jīng)濟性也不盡相同，因此，具體技術的選擇將取決于家庭網(wǎng)絡支持的業(yè)務和應用對帶寬、QoS及安全等方面的需求。

    1、現(xiàn)有業(yè)務

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

    IPTV是指交互式網(wǎng)絡電視，是利用寬帶網(wǎng)的基礎設施，以家用電視機或計算機作為主要終端設備，集互聯(lián)網(wǎng)、多媒體、通信等多種技術于一體，通過互聯(lián)網(wǎng)絡協(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)字媒體服務的嶄新技術。

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

    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)字信號或?qū)υ撓到y(tǒng)所有的信號傳播都通過數(shù)字流來傳播的電視。

    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，不但支持未來掃描格式信號，還支持一定行頻的有線電視、AV、DVD、逐行DVD、電腦、數(shù)碼相機、數(shù)碼攝像機等的信號。

    2、未來的發(fā)展

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

    家庭網(wǎng)絡存在的基礎是寬帶入戶、終端的數(shù)字化和信息的共享。按照終端的功能，家庭網(wǎng)絡由網(wǎng)關和4個子網(wǎng)組成，即娛樂子網(wǎng)、通信子網(wǎng)、工作子網(wǎng)和控制子網(wǎng)。

    數(shù)字家庭網(wǎng)絡通過家庭網(wǎng)關將公共網(wǎng)絡功能和應用延伸到家庭，并以有線網(wǎng)絡或無線網(wǎng)絡連接各種信息終端（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。通過數(shù)字家庭網(wǎng)絡可以實現(xiàn)以下業(yè)務和應用：通過與Internet互聯(lián)，以及機頂盒和電視機或電腦實現(xiàn)VOD點播，并提供基于ASP的海量存儲和個性化的信息服務及互動的Internet娛樂游戲等服務。

    實現(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。通過家庭網(wǎng)關實現(xiàn)遠程對各種家用電器設備的控制、調(diào)節(jié)和監(jiān)測，比如對微波爐、洗衣機、空調(diào)、燈光、電動窗簾、溫度和濕度控制器、風量調(diào)節(jié)器等的控制。

    實現(xiàn)防盜報警器、自動煙霧探測器、有害氣體檢測裝置自動報警并通過網(wǎng)絡發(fā)送到用戶的手機、電子信箱或者小區(qū)的管理中心。

    通過在家中安裝攝像頭，利用家庭網(wǎng)關作為視頻服務器，用戶在遠端通過Internet可以實時監(jiān)控家庭安全。

    未來寬帶網(wǎng)絡與數(shù)字家庭互相結(jié)合后，將會帶給使用者在“衣、食、住、行、育、樂”方面極大的便利。舉例來說，在“樂”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，加上透過遙控器的簡易操作接口，提供使用者不同的數(shù)字體驗。

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

    人性化的家庭娛樂：數(shù)字家庭的實現(xiàn)改善人們休閑生活環(huán)境乃至娛樂方式，讓人們的娛樂生活更為多彩。用戶可通過網(wǎng)絡游戲、家庭影院、數(shù)碼電子等來營造家庭娛樂氣氛。

    時尚的家庭辦公方式：數(shù)字家庭的實現(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，無線移動技術則幫助克服了墻壁、出口和線纜的障礙。房間布局、樓層規(guī)劃、網(wǎng)絡連接和電腦本身的位置等將不再成為消費者享受數(shù)字辦公樂趣的障礙。

    互動共享式的生活：在人們的生活中，信息共享將真正實現(xiàn)數(shù)字家庭，無限的溝通、便捷的生活都將成為一種現(xiàn)實。數(shù)字家庭將有效利用資源，實現(xiàn)電視、電腦資源共享以達到人們的愿望。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)碼娛樂內(nèi)容不再是一人獨享，那才是真正的家庭生活共享；把所有的圖片一網(wǎng)打盡，做成電子相冊保存在硬盤上，然后在電視機的大屏幕上，隨時與家人、朋友分享，一切美妙盡在掌握之中。

    家庭網(wǎng)絡不是獨立存在的，對外與寬帶電信網(wǎng)連接、對內(nèi)支撐各個子網(wǎng)設備的使用。家庭網(wǎng)絡是電信網(wǎng)絡由最后一公里向最后一公尺的延伸，憑借電信網(wǎng)絡業(yè)務融合的優(yōu)勢可為家庭網(wǎng)絡提供端到端的服務內(nèi)容。

    （1）從運營商角度

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

    （2）從用戶角度

    3C融合趨勢過程中，保證家庭內(nèi)IT、消費電子設備、電信終端設備的持續(xù)有效工作，和家庭內(nèi)部3C設備的互聯(lián)與信息共享。

  傳統(tǒng)的集中控制的典型網(wǎng)絡對于家庭同樣適用，而傳統(tǒng)消費電子產(chǎn)品與帶寬的限制使各終端采用對等通信的方式。集中控制可解決網(wǎng)絡管理問題、DRM問題、QoS問題、安全問題、操作便利性問題。對等通信可解決帶寬問題、單故障點問題、網(wǎng)絡擴展問題。