家庭网络的各种技术概览

家庭网络的各种技术概览

　　电话运营商、有线运营商及其他供应商正在推出各种新型宽带服务，其中大多数都包括比过去要求带宽更高的数据、视频和语音服务，。过去几年来，接入网技术取得了巨大的进步，人们现在不再讨论如何提供最后一英里无线宽带接入技术，而是怎么将内容传输到适当的房间。目前，可利用现有电话线、电源线、同轴电缆、结构化布线系统及无线技术的不同组合而形成的各种家庭网络技术来提供各式各样的新型服务。家庭网络技术的多样性提高了供应商的成本，也导致消费者有些摸不着头脑。因此，服务供应商似乎开始向融合型网络技术发展，支持家庭中已有的所有类型线缆连接技术和无线技术。支持现有和新型家庭网络技术的理想平台就是具备强大网络功能的小区网关 (RG)。

　　各种家庭网络技术

　　最后一英里接入技术的发展提高了数据传输速度与稳健性，使运营商能提供诸如三重业务整合服务等带宽要求较高的服务。举例来说，Verizon 提供的光纤到家 (FTTH) 服务实现了极高的宽带接入。AT&T 则以 VDSL2 结合光线到路边技术 (FTTC) 为家庭用户提供了高数据速率服务，这也是一种可靠的接入方法。

　　服务供应商还将家庭网络视为服务的有机组成部分，因为用户希望在整个家庭中传输 IPTV 及其他媒体内容。目前我们使用多种类型的家庭网络技术。

　　无线连接是最常用的家庭网络技术。目前，该技术主要用于数据分布。无线技术具有移动性的优势，这是其得以推广的最主要原因。不过，无线技术还难以可靠地传输视频内容。由于无线连接距离较长，而且混凝土墙壁会阻挡 RF 信号，所以在很多住宅中的角落处可能无法获得 HDTV 所需的数据速率。此外，802.11 MAC 不能满足家庭中视频传输严格的抖动与延迟要求。尽管 802.11n 解决了部分问题，但仍难以完全解决所有问题。因此，我们需要配合采用有线连接技术来协助 WiFi 技术实现在整个家庭内传输视频内容。

　　同轴电缆多媒体联盟 (MoCA) 标准采用大多数家庭中已经安装的同轴电缆来实现家中的视频信号传输。假设信号从接入点设备进行传输，而同轴电缆的插损很小，且几乎不受串音干扰，因此同轴电缆是较好的介质。但是，由于接口间的抖动会造成极高的损耗，因此同轴电缆不适用于网络技术。此外，同轴电缆并不像电话线或电源线那样普及，因此仅采用同轴电缆的家庭网络技术对大多数家庭来说仍是非常局限的。

　　家庭电话线网络联盟 (HPNA) 是另一种家庭网络技术，该技术最初开发应用于电话线上。ITU-T 为该技术提出了 G.9954 规范建议，该技术最新的 HPNA 3.1 版也可用于同轴电缆。HPNA 的主要优势在于，家中的电话接口比同轴电缆接口要多。不过，在连接和桥接抽头状况较差的情况下，有时会造成性能下降。电话线的插损要大于同轴电缆，尽管电话线是卷曲的，也会受到高频串音的很大影响。此外，电话线也会受其他电器的尖锐突入噪声的影响。

　　电源线是有线连接的另一种重要介质。尽管这种电线还没有广为接受的标准，但一些专利技术已经上市了。HomePlug 是一个较强大的业界联盟，已经推出了几款标准。最新标准 HomePlugAV针对家庭视频流应用的需要，据说能支持同轴电缆。此外，OPERA 和 CEPCA 也推出了自己的专利标准，并向市场推出自己的产品。输电线连接的主要优势在于，大多数家庭都有很多电源线接口，这为家中视频、语音和数据服务的传输提供了很大的灵活性。不幸的是，电源线不是卷曲的，很容易受到串音干扰。家庭输电线的拓扑很复杂，容易造成信号损失。此外，不同的电器也会造成大量噪声。

　　家庭网络的典型应用

　　各种有线网络技术千差万别，实在让人摸不着头脑。诸多不同的规范不仅难以实现互操作性，而且有时还会彼此造成干扰。要是用户使用某种家庭网络技术时遇到了困难，就会对提供有关设备或技术的服务供应商产生不满。市场中各种不同技术标准林立，这也加大了成本，使设备供应商难以实现规模经济效益，同时也使服务供应商面临更大的风险，他们所选择的技术有可能难以为足够多的用户所接受，从而迫使其不得不再进行大量投资对现有设备进行更新换代。

　　推动建立通用的有线家庭网络标准

　　鉴于上述原因，服务供应商积极致力于建立新式有线家庭网络标准，实现家中各种有线连接介质的高性能。为什么要开发新式标准而不是改进现有标准呢？一个主要原因就在于，我们需要一款充分利用家中现有有线连接介质的网络技术，不管是同轴电缆、电话线、电源线还是结构化布线都能支持。统一的标准能解决互操作性问题，并能最佳利用现有的线路。

　2006 年 4 月，国际电信联盟 (ITU-T) 开始制定这种最新标准，目前联盟下属的一个委员会（第 15 研究组，第1工作组，第 4 审文处Study Group 15, WorkingParty 1, Question 4）正准备提出统一的有线家庭网络标准建议，即 G.hn。该委员会过去曾提出 DSL 和 HPNA 标准建议。G.hn 标准基于正交频域多路复用（OFDM） 技术，该技术也用于 802.11 和近期其他几款标准中。此外，我们希望新标准建议能够实现较高的稳健性，满足现有各种家庭网络布线的要求，提供严格的服务质量 (QoS) 支持以进行可靠的视频传输，并避免与线路中已有服务之间造成干扰。我们对新标准还有一个要求，即它必须超过现有技术的功能和数据传输速度，从而可以为新一代服务提供支持。当前的目标是 PHY 层数据传输速度应达到 500 Mbps，也就是说 MAC 层数据传输速度应在 200 到 300 Mbps 的范围内。最后，服务供应商希望消费者在进行基本设备安装时不需要什么繁琐的设置步骤。

　　ITU-T 目前正计划在 2007 年 6 月前完成有关要求和基本的架构，到 2008 年 1 月前制定规范建议的最终版本。原型芯片组将于 2008年底或 2009 年初面世。集成与互操作性测试需要更多的时间，因此最终部署将于 2009 年底或 2010 年初开始。在电话和有线运营商的支持合作下，我们预计 G.hn 将成为配合 WiFi 标准的通用有线连接标准。

　　家庭网关的作用

　　家庭网关支持多种家庭网络技术。

　　当前家庭网络标准的差异及其整合趋势进一步凸显了新一代 RG 的重要性，新一代 RG 应支持视频和语音处理，还要具备网络功能。RG 的一个重要功能在于对多个 HDTV 视频流的路由、管理，并确保其带宽。此外，RG 还要在宽带信号和家庭网络技术之间提供接口。RG在采用 xDSL 宽带服务的家庭中很受欢迎，已经占据了相当大的市场份额，类似的设备预计在不久的将来会在有线和 FTTH 市场上施展拳脚。RG 的一大关键优势在于，它提供强大的处理资源，为增加新的功能预留了空间，能帮助服务供应商推出特色化服务。

　　半导体制造商积极响应，开发强大的平台，支持高性能、高灵活性和服务性，满足服务供应商的要求。常见的特性包括多处理器和丰富的局域网 (LAN) 接口等。专用于具体服务的多处理器能确保较高的系统性能，为最终用户提高服务质量 （QoS）。

　　TI 在 RG 平台中集成了语音功能，能支持 WiFi、HomePlug 和 MoCA 等多种家庭网络技术。我们为多种家庭 LAN 提供接口技术，这使消费者能选择不同价位的技术，确保运营商不致受限于某种特定的 LAN 技术，要是该技术不被消费者接受，那么运营商的损失就太大了。最后，灵活的 DSP 架构使我们能随着 G.hn 标准的出现可以快捷而廉价地支持 G.hn 标准等新式网络技术。

　　结论：

　　在大型社区中提供广播质量级的视频及其他服务，这短时间内必然还需要有线连接技术。目前，不同有线网络技术林立，互不兼容，ITU-T 新的 G.hn 标准建议将解决这一问题。新技术平台将作为新型 RG 解决方案的基础，推动新一代服务的发展，并不断提高灵活性，有助于推出特色化服务，支持新的高级特性。这种灵活度极高的新式架构能便捷而廉价地进行调整，其提供的多种服务超过了消费者、服务供应商和设备制造商的预期。该架构可以帮助设备制造商灵活地开发支持多种家庭网络技术的 RG，在支持多个语音通话和其他增值服务的同时，还能传输多个 HDTV 流媒体。软硬件配置选择能方便地互换，这将缩短设备制造商的开发时间，并为服务供应商提供一款强大的平台，便于他们推出新的创收服务。