2.4 家庭网络和多业务平台

互动电视技术是一项重大技术进步，通过互动电视技术让电视机和遥控器来支持50多种服务系统，这让电视机平台“不堪重负”。于是，人们提出这样一个问题：除了电视机之外，为什么不能充分利用计算机、电话机、移动手机、家用电器和其他家用电子设备呢？在这种背景之下，出现了“多业务平台”概念。事实上，在互动电视试点应用的同时，已经出现了一些电视机平台不能支持的服务系统，如家庭安全防卫服务系统、家庭医疗保健服务系统。

对于家庭网络而言，需要支持大部分的家庭电子信息服务系统。从业务承载平台的角度，构建家庭网络过程中需要考虑的主要业务承载平台包括：

（1）家用计算机应用平台；

（2）家用电视机应用平台；

（3）家用电话机应用平台；

（4）家用移动智能手机应用平台；

（5）家用电器应用平台。

如果分别独立构建多业务平台，在一个家庭中，必然同时出现多个、多种传输网络。除了费用重叠外，也会使家庭变成布满“蜘蛛网”的电子仓库。于是，人们提出了一个现实的问题：为什么不构建一个尽可能简单的家庭网络，来统一支持所有各类服务系统呢？这就提出了“家庭网络”概念——在人类活动的基本空间内部将信息技术装备互连在一起，并与外界进行信息交互的一个通信网络。

2.4.1 家用计算机应用平台

计算机的广泛应用推动了互联网的发展，所以面向计算机平台组织基于互联网协议的家庭网络，也不存在技术障碍。计算机的接入是最容易处理的问题。处理计算机平台联网问题的关键，是实现各个计算机终端与家庭网络接入终端的方便连接。多计算机在很多家庭中已经存在，目前最常见的连接方式是采用以太网或WLAN共享家庭的宽带接口。

由于目前的计算机，包括笔记本电脑和上网本等设备，基本都配置有RJ-45网络接口，所以基于RJ-45接口来部署网络是现实可行的。越来越多的设备也会部署WLAN无线网络功能，所以WLAN无线覆盖在面向计算机平台的家庭网络中也十分盛行。

从电信运营商提供家庭网络业务的发展进程来看，可以分为三个阶段。

第一阶段主要是实现家庭内部多台家用计算机共享上网。目前，大部分运营商都已实现了这一业务。在这一阶段，家庭网络业务表现为宽带、PSTN语音产品的捆绑，真正意义上的家庭网络还没有建立。

第二阶段主要是依靠家庭网关，集成数据、话音和视频的Triple-play业务，这也是目前综合性运营商提供的主要家庭网络业务。在这些业务中，高速互联网接入和话音业务是最基本的业务，视频业务则是最关键的业务。Triple-play业务不仅能够满足用户对话音业务的需求，同时也能满足用户对高端业务的需求，更重要的是，用户能够享受到业务捆绑带来的资费优惠。运营商提供包含视频在内的业务捆绑，能够在提高用户ARPU值的同时培养用户的忠诚度，从而降低离网率。目前，国内外主流运营商都在依托家庭网络平台积极推动Triple-play业务。

第三阶段的家庭网络业务则呈现多元化、个性化，一些领先的运营商正在进行积极的探索，并取得了不错的发展。在这一阶段，家庭网络的外围应用终端设备相对比较成熟，通过电信运营商与产业链各合作伙伴的运作，家庭网络开始真正实现家庭通信、家庭娱乐、家庭生活应用类的综合业务应用。

图2-6给出了一个基于WLAN无线网络的计算机平台家庭网络。

2.4.2 家用电视机应用平台

电视是家庭内部的重要娱乐工具和信息获取渠道。随着经济的快速发展和人们物质生活水平的提高，休闲娱乐的需求也日益丰富，人们要求电视能够提供多样化、专业化和个性化的服务。一方面，传统的电视由于模拟电子技术的限制无法增加更多的频道，业务产生局限性；另一方面，原先“你播出我收看”的被动收视模式，已不适应快节奏的现代信息社会，人们与电视之间需要一种双向的互动收视模式。

数字技术的革新进一步推动了有线电视产业的变革。2008年国务院发布《关于鼓励数字电视产业发展的若干政策》，该政策要求以有线电视数字化为切入点，加快推广和普及数字电视业务，并形成较为完整的数字电视产业链。同时，国家广电总局为推进我国有线电视数字化进程，提出以有线电视数字化整体转换，大力发展数字电视业务的方针，并根据广播影视科技“十五”计划和2010年远景规划，争取到2015年，全国的有线模拟电视必须完成向有线数字电视的整体转换并停播模拟电视信号，全面开展数字电视业务。新兴的数字电视业务能提供更多的电视频道和娱乐信息资源，实现用户和电视节目的双向互动，充分满足市场的需求。围绕电视机，家庭用户可以进行影视欣赏，收看新闻和体育节目直播等。双向互动电视的发展，使用户通过电视机适配器（机顶盒）及电视机，也可以进行上网浏览和开展视频点播等增值业务。

对于直播电视业务来说，HFC广播网络在相当长的一段时间内，仍然是承载视频直播业务的最佳网络平台。家庭网络连接多电视机的一个很重要的问题在于如何实现多电视机平等收看电视节目的问题。在目前使用数字电视业务的家庭中，如果要使多台电视机都可以接收到广电提供的服务，则需要每台电视机接一个机顶盒，并且在广电运营商那里使用智能卡开户。

一种可能的解决方案是，一个家庭只需要向运营商申请一个开户，在家庭网关层面上解决运营商认证问题。图2-7给出了基于电力线的家庭网络多电视机方案，该方案中使用了电力线调制解调器（俗称电猫），在家庭电力线上互连多台电视机。

互联网电视是电视行业的新发展。市场研究公司Forrester首席分析师詹姆斯·迈克奎维表示，“互联网电视时代来临，这是近二十年来比CRT向平板转移还要大的一次变革。”互联网电视的出现，使电视信号从模拟、数字时代直接进入到互联网时代成为可能。一方面，互联网本身的无地域性和交互性，突破了模拟、数字时代的频道数量限制，打破了电视机单一的收看模式；另一方面，多媒体技术与网络技术的融合，把互联网平台上的娱乐、资讯、互动、分享等模式引入电视，通过海量的信息、丰富的应用、个性化的设置给用户带来全新的家庭娱乐体验。

2010年，国家发布首批互联网电视牌照。尽管互联网电视发展得到一致看好，但是如果要更好地利用带有互联网功能的电视机，绝对需要家庭网络的支持。

2.4.3 家用电话机应用平台

在目前的家庭中，电话系统相对比较孤立。一般模式是电信公司部署的双绞线到达客厅和多个房间，在这些接线口上可以连接多部PSTN电话机。要在家庭里扩展更多的电话机，可以采用分线的方法，但是布线问题不容易解决。

把现有电话系统复用到电力线，可以实现灵活的覆盖。

随着可视电话需求的增加，在IP网上承载的电话系统才是未来发展的方向。一种在家庭网络上承载多电话系统的可行方案如图2-8所示。

显然，采用IP承载的电话解决方案的成本有些偏高。另外一种可行的方案是直接在电力线上用窄带承载电话语音和摘挂机信号，如图2-9所示。

在IP网络上承载的电话系统，应该是VoIP和可视电话。可视电话也是电信运营商一致追逐的发展方向。在家庭网上运行基于IP的VoIP终端及可视电话终端，其处理方式与计算机平台是类似的。事实上，目前使用最多的可视电话系统，就是PC上的软件视频通话系统。

2.4.4 家用移动智能手机应用平台

移动设备的增加，给家庭网络的部署带来了很多新的需求。如何无缝集成这些移动设备，如何充分发挥无线移动设备的优势，都是未来家庭网络需要重点考虑的内容。

2004年，美国电信运营商Verizon推出名为Verizon One的终端设备。该终端是无绳电话和蜂窝电话的融合产品，在家使用时是无绳电话，走固网线路；在外使用时，则成为普通移动电话。该业务计划的名称为Iobi，与之相关的终端产品仍命名为Verizon One。Iobi将固定、移动、数据、IP业务应用进行智能整合，使用户持有的各种通信终端（如手机、PDA、固定电话、计算机等）实现个性化的无缝应用融合，形成个人通信设备网，即个人所持有的各种通信设备可以通过Iobi实现应用业务的互通和共享。Iobi服务使用户可以利用计算机、Verizon One终端或移动终端进入Iobi服务配置网页，根据自身的需要配置并管理多终端业务（如个人电话、语音信箱、工作日程、通信录、电子邮件等）。

目前欧洲一些运营商正在研究把家庭网络集成到UMTS网络中，作为3G网络的一个延伸。家庭网关类似于一个简化的小型微蜂窝，通过专用3G网络接入信道，可提供任何类型的蜂窝服务，如话音、宽带下载、网络电视等。移动运营商将来也可通过接入TD网络把家庭网关当成一个小“基站”，克服2GHz频点的衰落。采用HSDPA和EVDO技术，将干扰环境局限在比较小的范围，达到几兆的传输速率，这样一方面可以克服TD步行移动衰落大、组网复杂的问题，另一方面无须将移动通信终端改成双模终端就可同时使用室内、外的3G无线网络。

Femtocell，又名家用基站/3G接入点/超小型移动基站，放置在家中，应用授权频道，实现住户家庭内的无线覆盖，以及家庭网络到公共网络的无线接入功能。Femtocell的应用见图2-10。

2009年，Femto Forum和Broadband Forum针对Femtocell推出了首个全球统一标准。随着Femto Forum和Broadband Forum推出第三代合作伙伴项目（3GPP），毫微微蜂窝式基站Femtocell的商业化部署又向前迈进了一大步。如果把Femtocell设备作为一类子网关，则这个问题将会比较清晰。

2.4.5 家用电器应用平台

随着生活质量的提高，人们非常希望能像在家里一样随时随地地对家用电器进行遥控。这样，炎炎的夏日，主人可以在下班前半小时遥控打开空调，下班回家就有一种很凉爽的感觉；可以遥控开启微波炉、电饭锅等炊具，一回到家便可享受美味的饭菜。因此，提出了面向居家便捷的家用电器应用平台——智能家电。

（1）智能家电迅猛发展的原因如下：

①家用网络技术和通信技术的成熟及广泛应用。

②家庭数字化水平的不断提高，逐渐达到支持智能家电产业大规模发展的水平。

③目前的互联网基础设施和技术条件，为智能家电的发展做了必要的准备。

（2）同传统的家用电器产品相比，智能家电具有如下特点：

①网络化功能。各种智能家电可以通过家庭局域网连接到一起，还可以通过家庭网关接口同制造商的服务站点相连，最终可以同互联网相连，实现信息的共享。

②智能化。智能家电可以根据周围环境的不同自动做出响应，不需要人为干预。例如，智能空调可以根据不同的季节气候及用户所在地域，自动调整其工作状态以达到最佳效果。

③开放性和兼容性。由于用户家庭的智能家电可能来自不同的厂商，智能家电平台必须具有开放性和兼容性。

④节能化。智能家电可以根据周围环境自动调整工作时间和工作状态，从而实现节能。

⑤易用性。由于复杂的控制操作流程已由内嵌在智能家电中的控制器解决，因此用户只需了解非常简单的操作即可。

智能家电并不是单指某一个家电，而应是一个技术系统，随着人类应用需求和家电智能化的不断发展，其内容将会更加丰富。根据实际应用环境的不同，智能家电的功能也会有所差异，但一般应具备通信和智能控制功能。例如，可以自动控制加热时间和加热温度的微波炉，可以自动调节温度、湿度的智能空调，可以根据指令自动搜索并摄录电视节目的电视机、录像机等。

在家用电器应用平台上的主要应用需求是遥测、遥控。面向智能家电的遥测、遥控应用如图2-11所示。

低速家用网络，可以参考的标准规范是LonWorks标准。LonWorks提供了一个开放性很强的、无专利权的低层通信网络——局部操作网络。经过多年的发展，LonWorks技术已经成为目前世界上应用最广、最有发展前途的现场总线技术。

LonWorks协议能够有选择地提供端到端的报文确认、报文证实和优先级发送，并规定受限制的事务处理次数。对网络管理服务的支持使远程网络管理工具能够通过网络和其他设备相互作用，包括网络地址和参数的重新配置、下载应用程序、报告网络问题和启动/停止/复位设备的应用程序。LonWorks系统——可以在电力线物理媒介上采用LonWorks通信协议。如图2-12所示，利用连接IP网络与LonWorks专业网络的LonBridge设计，可以实现家庭主网络与智能家电之间网关的连接。

在家庭网络领域，LonWorks由于相对成本较高（相对于应用），主要应用于智能楼宇及个别高档小区。

在家用电器控制领域，如ZigBee协议等也有应用。ZigBee技术是一项新兴的短距离无线通信技术，主要面向的应用领域是低速率无线个人区域网（Low Rate Wireless Personal Area Network，LRWPAN），典型特征是近距离、低功耗、低成本、低传输速率，主要适用于自动控制及远程控制领域，目的是为了满足小型廉价设备的无线联网和控制，典型的如无线传感器网络。ZigBee工作在2.4GHz频段。在ZigBee应用推广过程中面临的最大问题，是穿透性问题及与WLAN之间的干扰问题（都处在2.4GHz频段）。