典型数字家庭设计实例集锦(二)

　　基于电力线网信息家电的实现方案可以包含两个部分：一是家庭局域网与外部的连接?二是基于电力线布线的家庭局域网。家庭网与宽带城域网的外部互连方式有多种，目前比较流行的大概有三类：

　　（1）HFC方式：采用现有的CATV传输网络双向功能的开发，实现用户的宽带接入。

　　（2）ADSL方式：利用电话线实现用户宽带接入的经济而有效的方法。

　　（3）LAN方式：利用小区局域网技术，采用双绞线构建楼宇用户内外的宽带互连方式。

　　组建家庭局域网的内部接入方式也有多种形式，目前正在积极实验和试图投入商业应用的主要方式有以下几种：

　　（1）无线方式：以蓝牙技术为代表的近距离无线接入方式在信息家电领域有较大发展。但是由于价格上的原因，普及应用上还有一些困难。

　　（2）双绞线方式：采用分离的专门网线实现信号的传递，这在实际使用时有诸多不便。

　　（3）电力线方式：由于采用与电器供电线路一体化的信道方式，可避免重新布线。便于电器的任意移动。尤其适合网络接入部分的嵌入式设计。一个基于电力线网的数字家庭实现方案如图1所示。

　　在该方案中家庭内部的互连通过电力线实现。其关键设备是电力线耦合器和电力线modem。这两部分可以作为一个整体嵌入在各个信息家电里。这种设计理念将有助于构建完整的一体化数字家庭，而且无需增加附加的布线资源。

　　图1中，智能家庭网关是一个独立、智能、灵活多变、标准化的家居网络系统接口单元。它通过各种途径（如Internet、WAP、电话、手机等）从多种多样的外部网络接收通信信号，然后通过家庭内部网络将信号传送到特定的用户设备上，并将相应信号反馈给外部通信节点，实现整个远程交互过程。

　　智能家庭网关是智能家庭局域网的核心部分，主要完成家庭内部网络各种不同通信协议之间的转换和信息共享及同外部通信网络之间的数据交换，同时网关一般还负责家庭智能设备的管理和控制。为适用于普通的家庭用户，网关一般设计为非PC廉价设备，采用嵌入式Internet技术和高性能微处理器。

　　智能家庭网关应具备以下功能：

　　·Internet接入功能；

　　·简单的modem功能；

　　·Web服务器功能；

　　·简单的内部网络协议转换功能；

　　·智能家居控制和管理功能；

　　·简单友好的用户操作界面；

　　·具有系统升级和重构功能。

　　用户可以在任何地方通过Internet、宽带城域网与家庭智能网关建立连接，再通过智能家庭网关与家庭内部的任何一台信息家电或控制装置相连，从而实现对家庭内部各种电器的控制以及其它信息的监控。家庭用户终端和各种信息家电也可以通过智能网关与Internet或外界沟通。这样使得整个家庭以数字方式与外界构成一种互连关系。

　　传统家电向信息家电的过渡是一个必然趋势，在这一过程中即有传统产品的升级改造问题也有新产品的开发问题，其核心问题还是数字化。数字化只是一个手段，网络化才是其真正的目的。数字家庭的实现是信息家电基于完善的家庭网络平台的系统集成。而电力线网在家庭网络平台的构建中具有极大的开发潜力。因为电力线网可以说是世界上现有分布最广、与普通家庭关系最为紧密的有线网络结构。如何充分利用现有的电力网络承载电话、数据和电视信号是一个很有价值的研究课题。

　　由于我国电力线网与国外电力线网的差异，目前还没有真正适合国内电力线网特性的载波通讯的modem芯片。另外，由于中国的电网特性、电网结构、居民住宅分布状况、电力线载波通讯的应用领域等方面与国外也有很多不同之处。电力线载波通讯modem芯片是制约国内电力线载波通讯市场迅速增长的主要瓶颈之一。同时也延缓了中国用户对电力线载波通讯技术的认同和接受。针对国内电网特性、住宅结构、市场要求等情况的深入研究，通过对国外电力线载波通讯技术的深入了解，利用国外先进的现代通讯技术，开发适合国内电力线载波通讯modem芯片将具有极其广阔的应用前景。

　　针对数字家庭所进行的技术创新应该包含两个方面：一是技术本身的创新，如新型modem芯片的开发；二是应用模式的创新，如家居网关的模型、数字家庭的应用模式等。从某种意义上说后者比前者还要重要。换句话说，设计出人们愿意接受的数字家庭应用模式在引导人们需求的同时也会对技术产生巨大的推动。
四、谁将是数字家庭网络无线传输的理想选择？

　　从各方面汇集的信息来看，数字家庭无疑将是消费电子行业中下一个热点。几乎所有的主要半导体公司向该领域发力，半导体巨头TI更是将该领域作为续写其DSP辉煌的舞台。围绕数字家庭的控制权，出现了电视（以电视为核心）、电信（以网络网关为核心）和IT（以PC为核心）三大派别。然而，数字家庭究竟是什么？具有什么样的内涵？围绕数字家庭究竟能为用户演绎出多少“故事”？无论是业内专家，还是消费者虽然都有无限的遐想，但还是很难用三言两语给出一个统一的解释。但可以肯定的是，数字家庭所赋予的内涵会越来越丰富，但这是应用层的事情！而支撑这些丰富应用的底层技术，或者说组网技术将会是怎样的呢？

　　有线媒质在数字家庭传输中受到制约

　　尽管对于很多新装家居来说，可能有各式各样的布线，包括电话线，同轴线，网络类线乃至光纤。尽管这些布线在混合组网中可以发挥一些作用，但是最大一个问题就是无法满足移动性，也无法升级，成本也很高。电力线作为数字家庭的传输媒质，目前已经以HomePlug标准的形式得到了验证，包括Arkados的多家公司都推出了HomePlug模块，数据传输测试效果还不错，从覆盖面上都比其他有线技术要广，似乎比较适合大量的低端主流用户，但就中国的现实情况来看，线路上的浪涌和高压安全问题制约其短期内还难有尚好表现。由此，有线媒质所受的制约将成全无线媒质担当数字家庭中的组网重任。

　　图1：以WiFi为主构建数字家庭网络传输网。

　　WiFi能成为家庭网络的理想支持？

　　说到WiFi，的确有一个很有趣的事情，即数年前许多专家都认为WiFi即将消亡，因为它有太多的局限了，归根结底就是它没有漫游功能，不能自组网，从而只能成为其他技术的附庸。再就是该技术缺乏竞争力的盈利模式。但是，近年来的发展情况却令许多专家跌破眼镜，WiFi的出货量连年激增。目前已成为无线联网的主流技术。然而，另一方面，投入巨资建设WiFi网络的运营商却无利可图，甚至不断亏本，最后高兴的只是芯片制造商，原因就在于WiFi受到其他技术的挤压，没有明确的独立盈利模式。

　　但是，数字家庭似乎为WiFi找到了一个可以独担大任的发挥场合。它使用开放频段，采用直序扩频，最大数据传输速率为11Mbps，也可根据链路衰落状态把传输率动态调整为5.5Mbps、2Mbps和1Mbps带宽。无需直线传播传输范围为室外最大300米，室内有障碍的情况下最大100米，足以满足家庭应用，其“无线保真”的本意似乎也和家庭娱乐需求更为贴合。所以，无论是从传输率，还是覆盖都好像很符合数字家庭的应用。当然，也不乏与其激烈竞争的技术，WiMedia 阵营的UWB就是其中一项。Pluse Link的CWave采用的就是这种技术。UWB采用了很多颇具优势的底层技术，包括MIMO，OFDM，数据率目前已经高达近1Gbps。但这项技术侧重的高数据率，其过短的覆盖距离将会制约它在数字家庭中的表现。

　　数字家庭的一个必不可少的功能就是与外界的互连问题。如今，802.11g是WiFi最成功的无线标准。基于WiFi的特性，使得该技术与网络层的无线技术显得更为友好。这可能就是该技术目前在数字家庭领域占据较大份额的原因之一。Broadcom公司无线连接集团无线局域网络（WLAN）事业部副总裁兼总经理Michael Hurlston认为，WiFi如今