数字家庭中的业务组成与应用介绍

1.数字家庭中的业务和应用概述

“数字家庭”的实质是基于IP技术的家庭网络及其上承载的业务。家庭网络中的业务形形色色、多种多样。揭开这些业务五彩的面纱，究其本质，家庭业务通常可以分为四大类：

·家庭娱乐和信息服务；

·家庭通讯和固定移动融合业务；

·家庭终端内部及外部联网应用；

·家庭安全及管理业务。

1.1 家庭娱乐和信息服务

PC上网是传统的家庭娱乐和信息服务的形式。由于PC自身的强大功能和技术的快速发展，基于PC的业务往往更加丰富、更加精致。虽然，比起TV、Hi-Fi音响而言，PC对视频、音频的观赏质量不够高，但对于专业人士、青年人而言，往往更看中业务本身的丰富性和趣味性。而且，随着PC的普及，对PC的使用越来越成为一种基本技能，所以从长远角度讲，基于PC的业务会越来越丰富和被广泛接受。最显著的基于PC的娱乐业务是游戏，复杂、精致、情节生动的游戏是吸引许多人，尤其是中、青、少年上网的主要因素。

IPTV及其增值业务也是典型的这一类业务。基本的IPTV业务包括：BTV、EPG（电子节目单）、VOD、NPVR（个人视频录制）等；还包括大量增值业务：如交互式电视（多角度选择、重播关键镜头、集锦荟萃、交互式广告、时移电视）；电子邮件、电视冲浪、电视商务、电视邮件、电视上网；游戏；卡拉OK；Amigo TV等。

1.2 家庭通讯和固网移动融合业务

通讯类业务除了高速上网，主要包括各类话音业务：包括传统的PSTN话音、VoIP、无线语音等。面向数字家庭的通讯类业务发展的目标是：使通讯更加畅通、便宜、方便。特别值得提出的是FMC固定移动融合业务，这一新兴的业务可以解决移动话音覆盖率不足、移动话音价格较高的问题，最终用户可以以便宜、便利的方式使用话音服务，获得无缝的通信业务体验。FMC主要有两种实现方式，UMA和IMR。其中，UMA（Unlicensed Mobile Access），引入无需许可无线接入技术以提供与GSM/GPRS 相同的业务，主要应用于 Bluetooth 或 WiFi 的覆盖区域；UMA手机通过Bluetooth或WiFi 接入点和宽带接入网络（DSL， cable， 等）提供的透明IP承载，与UNC（UMA Network Controller）连接，并最终进入GSM/GPRS网络。IMR（Intelligent Mobile Redirect）指在布设有热点/Access Point的地点，当GSM/3G与Bluetooth/Wifi任意组合的双模手机进入AP的范围时，双模终端可以将所有呼叫的线路选择到AP线路上，AP后的线路可能是固定/移动的线路；当终端不在AP的范围内时，通过常规的GSM/3G线路处理所有呼叫。

1.3 家庭终端内部和外部联网应用

即指家庭多台IT设备共享宽带接入、家庭内部设备间的资料共享等应用。PC、STB等可以共享RG的WAN口带宽；TV可以播放存贮在PC里的视频资料；家庭内部局域网可以实现PC、laptop、打印机之间的互联互通，以构建家庭办公网络，满足SOHO一族的需求。

1.4 家庭安全及管理业务

这类业务含义较广，主要包括：

·访问管理：父母控制、远程访问、防火墙等。

·安全管理：远程监控、火灾报警、安防报警等；

·自动控制：家电远程控制、自动抄表等。

提出新业务并不难，难的是找到对用户具有吸引力的业务；设计恰当的业务功能；并用最佳的方式加以实现。接下来，我们提出两类有现实意义的业务：视频监控及安防联动业务和视频通信业务，并探讨业务流程、实现方式等问题。

2 家庭视频监控及安防联动业务

2.1 视频监控及安防联动业务概述

视频监控是一种比较实用的业务，根据欧洲市场调研，家庭用户对增加安全感的要求高于增加生活舒适度、家务自动化的要求。随着我国经济发展，视频监控技术已开始广泛用于各种行业，比如城市安防、环境监测、景点预览、企业远程监控等。家庭用户对家庭监控、安防的要求也日趋成熟。视频监控必将成为一项非常重要的数字家庭应用。

视频监控业务的实现可以有多种方式，我们主要介绍以下两点：一、将视频图像通过公共网络传递到远端的终端；远端的终端可以是电脑、PDA、手机等多种IT设备；公共网络包括接入网、核心IP网络等。二、由统一的业务平台完成业务控制和管理、用户认证和管理、视频文件的分发等工作。安防联动和视频监控都是家居安全方面的业务，两者的解决方案可以结合得非常紧密。我们把它们结合在一起，共同作为为家庭用户提供的家居安全解决方案。

2.2 视频监控及安防联动业务场景描述

开展视频监控业务的家庭，首先要在家庭内部部署摄像头，数量可以是1个或多个，摄像头实时拍摄场景图片，图片可以存储。摄像头还可通过有线或无线方式连接到家庭网关，进而与公共网络连接。

家庭成员可以便捷地了解家庭内的情况。通过手机或PC等终端设备，观看家中的实时状况或历史录像。比如，有孩子的家庭，父母可以随时查看孩子在家里的活动。

当家里没有人时，家中景物是静止的；一旦有不速之客闯入，必将产生动作画面，所以，可以认为如果产生动作画面即意味着家庭安全受到威胁。但是，家庭成员不可能一直保持对摄像头的远程查看，那么如何及时知道家中有人闯入呢？摄像头的动态监测功能可以解决这个问题。摄像头可以捕捉到任何微小的画面，并自动比较连续两帧画面以自动侦查出物体移动引起的变化。此外，家用视频监控系统还可以具备多路视频移动探测功能，用户可根据实际需要，在每路摄像机的画面上设定防范探测区域，每路画面可设定多个探测区域，使用视频报警的时间可由用户自己设定。当防范区域被运动目标触发时，系统立刻报警，在屏幕上提示有移动目标侵入并自动进行录像跟踪。

摄像头发现异常状态后，会通知视频监控平台的网管服务器，服务器会采取预先设定的一些措施以通知家庭成员，比如发邮件去指定的邮箱，发短信、彩信给手机，甚至拨打110，等等。

2.3 视频监控及安防联动业务的实现

2.3.1 系统组成

视频监控业务系统主要由以下元素组成：

1. 前端设备：摄像头、本地存储设备

随着公共网络IP化，摄像设备也在向网络化方向演进，从传统模拟摄像头，到数字摄像头，再到现在普遍使用的网络摄像头。网络摄像头综合实现了传统数字摄像头和基本网络视频服务器的功能，并提供通用的数据接口，如Ethernet、WLAN和WiFi等。摄像头通常使用的编码方式为MEPG-4、H.264和AVS等高效视频编码技术，在家庭网络的有限带宽下可实现CIF、QCIF等分辨率的全动态效果。本方案中的摄像头还将提供接传感器的开关式接口，更为适合家庭简约化的需求。

本地存储设备用来存储摄像头拍摄下来的图像，摄像头或摄像服务器本身通常是不带存储功能的。本地存储设备可以以硬盘覆盖模式不间断地存储视频数据，或按照设定时间触发存储，存储的数据可以编程定期删除。可以利用家庭中现有的PC机安装应用软件来实现。存储设备并非必须设置在家中，用户也可以选择将图像保存在网络上业务平台的存储服务器中。

2. 终端设备：PC、手提电脑、手机等

终端设备是用来查看视频监控图像、或接收相关联动通知的设备，一般是一些便于随身携带、能够与公共IP网络连接到设备。目前最常用的是PC、手提电脑、手机。

3. 业务平台：流媒体服务器、存储服务器、网管服务器、认证服务器、监控终端

流媒体服务器：提供视频分发功能。当同时多人通过远程登陆观看同一个监控点的图像，或者当查看图像的同时又要对前端历史数据进行备份时，就存在视频文件或视频流的控制和分发问题。我们的解决方案中，推荐使用流媒体服务器，又称作流媒体网关，来解决这个问题：当需要对数据进行网络存储的时候，流媒体网关首先从摄像头获取数据，然后再将视频数据保存到存储设备上。当用户需要进行视频点播的时候，用户首先向流媒体服务器发出请求，流媒体网关再向存储设备获取数据，然后流媒体服务器把监控视频数据发送给用户。

存储服务器：用来存储视频数据。当用户不在家中设置本地存储设备时，可以将视频监控的图像存储在网络中的存储服务器内。而当用户家中有本地存储设备时，可以选择将重要的文件在存储服务器中作备份。

认证服务器：对用户统一进行帐号生成、授权、认证，杜绝非法用户对网络的入侵和非法监视。用户通过帐号和密码确认自己的身份进行远程管理；识别远程访问人员身份的合法有效性；接受其控制请求和返回相应数据。

网管服务器：安装在网管服务器上的视频管理软件是整个解决方案的核心，它建立在分布式的客户-服务器结构基础上，支持电信级的用户管理和设备管理，解决了大规模、分布式网络监控下的集中管理的问题。视频管理系统由配置管理、图像管理、告警管理、安全管理等四个模块组成，并提供标准的SNMP网络接口。

家庭网关不是视频监控系统的一个组件，但它是家庭业务的承载平台，所以其性能和功能对于视频监控业务的开展至关重要。

2.3.2 系统工作流程

远程通过公共网络查看家中情况的过程如下：

·家庭成员的终端（手机或PC）通过公共网络访问视频监控平台。首先到认证服务器进行身份认证。通过后，向流媒体服务器提出访问某个监控点的要求。

· 流媒体服务器和该监控点联系，可以根据需要得到如下视频资料中的一种或几种：摄像头的实时监控图像，本地存储设备中的历史监控图像，存储在存储服务器中的历史监控图像。

·流媒体服务器将上述资料发送给远程访问者。如果有多个远程访问者要访问同一个视频资料，流媒体服务器只从相关设备中得到一份资料，然后再分发给各个访问者。这样做的好处是：节省网络带宽；减轻相关设备负担。

· 如果需要对当前图像数据进行存储，流媒体服务器首先得到该图像数据，然后存储在存储服务器中。

3 家庭视频通信业务

视频通信是一类业务，可以衍生出很多种业务。如视频电话、视频会议等。借助NGN平台和视频电话终端，可以很容易地实现点到点的家庭视频通信——视频电话。借助视频会议系统，可以实现视频电话会议。只要在NGN平台上增加视频会议应用服务器，即可实现该功能。

但是，在家庭环境中，太多的终端对生活而言是不方便的，人们希望一个终端可以有多种用途。比如，电视机是每家都有的，其主要功能为显示，能否把电视机作为所有视频业务终端的显示器呢？答案是肯定的。目前的视频业务主要有两种：IPTV及其增值业务，其终端为机顶盒＋电视机；视频通话，其终端为视频电话，可进一步分解为两个功能：VoIP处理功能及简单的网络功能，和显示功能。显然，如果有一种终端（暂称为增强型机顶盒），集成了机顶盒功能、VoIP处理功能及简单网络功能，和电视机配合，可以综合实现IPTV及视频通话两大类业务。

在我们讨论家庭中的视频应用时，我们发现，终端在该类业务中起到非常重要的作用。经过整合的新终端，不但能够完善地提供相互独立的业务，还可以提供出一些综合性的新业务，提升用户的服务体验；就更不必提整合终端在家居环境、使用便捷等方面带来的好处了。

4 家庭网关的功能和作用

在前面介绍视频监控业务系统时提到，家庭网关对视频监控业务的开展起到重要作用。家庭网关之于家庭业务，就如同IP承载网络之于网上业务和应用；家庭网关是家庭内部多种业务的承载平台，其性能和功能对于家庭内部多种业务的开展至关重要。

家庭网关在业务提供中完成如下功能：

·连接公共网络，互联家庭内部IT设备。如，摄像头和本地存储设备就是通过家庭网关相互连接的。家庭网关拥有完善的数据功能，可以提供诸如支持多种IP地址分配方式、防火墙、NAT、上网控制、远程Web接入、DDNS等功能。家庭网络一般采用动态IP地址，无论是异地的家庭成员还是业务平台的服务器，要想找到家庭网络就必须掌握其当前的IP地址，这是很不方便的。DDNS就是解决这个问题的一项技术。DDNS，动态域名解析，适用于家庭网络IP地址动态分配的情形；该技术将家庭网络的域名和动态得到的IP地址进行绑定，因而通过域名就可以访问家庭网络，而无需知道家庭网络当前的IP地址。

·提供QoS保证，确保其上承载的多种业务能够顺利开展。当家庭内部开展了上网、话音、视频等多类业务后，QoS成为必备功能。

·家庭网关的远程管理、自动故障检测等功能，使得运营商可以对家庭网络提供更加高效率、高质量的维护，进而保证了家庭业务的高质量。

·家庭网关的远程管理、固件自动升级等功能，可以提供新业务的自动部署。包括业务自助开通、关闭业务，自助修改业务参数，等。该功能为运营商部署新业务带来了便利，进而促进了新业务的开展和普及。

因此，家庭网关是家庭网络的核心，对家庭内部开展丰富多样的业务起到关键作用。

5 小结

家庭业务是家庭网络建设最根本的推动力。但我们要的不是理论上的业务，而是有实际意义的业务：对最终用户有吸引力；贴合用户目前的需求或潜在的需求；实现方式简洁高效，技术上没有障碍，政策上没有限制；业务终端便于使用。这样的业务及相关的解决方案才是发展家庭网络真正需要的。

此外，家庭业务涉及到运营商、电信系统设备制造商、IT厂商、家电厂商、业务服务提供商，需要他们共同推动。我们相信，未来越来越多地将会看到整个产业链上的利益方之间的协作；也只有这样，家庭网络和家庭业务才会蓬勃地发展起来。