2.4 家庭網絡和多業務平臺

互動電視技術是一項重大技術進步，通過互動電視技術讓電視機和遙控器來支持50多種服務系統，這讓電視機平臺“不堪重負”。于是，人們提出這樣一個問題：除了電視機之外，為什么不能充分利用計算機、電話機、移動手機、家用電器和其他家用電子設備呢？在這種背景之下，出現了“多業務平臺”概念。事實上，在互動電視試點應用的同時，已經出現了一些電視機平臺不能支持的服務系統，如家庭安全防衛服務系統、家庭醫療保健服務系統。

對于家庭網絡而言，需要支持大部分的家庭電子信息服務系統。從業務承載平臺的角度，構建家庭網絡過程中需要考慮的主要業務承載平臺包括：

（1）家用計算機應用平臺；

（2）家用電視機應用平臺；

（3）家用電話機應用平臺；

（4）家用移動智能手機應用平臺；

（5）家用電器應用平臺。

如果分別獨立構建多業務平臺，在一個家庭中，必然同時出現多個、多種傳輸網絡。除了費用重疊外，也會使家庭變成布滿“蜘蛛網”的電子倉庫。于是，人們提出了一個現實的問題：為什么不構建一個盡可能簡單的家庭網絡，來統一支持所有各類服務系統呢？這就提出了“家庭網絡”概念——在人類活動的基本空間內部將信息技術裝備互連在一起，并與外界進行信息交互的一個通信網絡。

2.4.1 家用計算機應用平臺

計算機的廣泛應用推動了互聯網的發展，所以面向計算機平臺組織基于互聯網協議的家庭網絡，也不存在技術障礙。計算機的接入是最容易處理的問題。處理計算機平臺聯網問題的關鍵，是實現各個計算機終端與家庭網絡接入終端的方便連接。多計算機在很多家庭中已經存在，目前最常見的連接方式是采用以太網或WLAN共享家庭的寬帶接口。

由于目前的計算機，包括筆記本電腦和上網本等設備，基本都配置有RJ-45網絡接口，所以基于RJ-45接口來部署網絡是現實可行的。越來越多的設備也會部署WLAN無線網絡功能，所以WLAN無線覆蓋在面向計算機平臺的家庭網絡中也十分盛行。

從電信運營商提供家庭網絡業務的發展進程來看，可以分為三個階段。

第一階段主要是實現家庭內部多臺家用計算機共享上網。目前，大部分運營商都已實現了這一業務。在這一階段，家庭網絡業務表現為寬帶、PSTN語音產品的捆綁，真正意義上的家庭網絡還沒有建立。

第二階段主要是依靠家庭網關，集成數據、話音和視頻的Triple-play業務，這也是目前綜合性運營商提供的主要家庭網絡業務。在這些業務中，高速互聯網接入和話音業務是最基本的業務，視頻業務則是最關鍵的業務。Triple-play業務不僅能夠滿足用戶對話音業務的需求，同時也能滿足用戶對高端業務的需求，更重要的是，用戶能夠享受到業務捆綁帶來的資費優惠。運營商提供包含視頻在內的業務捆綁，能夠在提高用戶ARPU值的同時培養用戶的忠誠度，從而降低離網率。目前，國內外主流運營商都在依托家庭網絡平臺積極推動Triple-play業務。

第三階段的家庭網絡業務則呈現多元化、個性化，一些領先的運營商正在進行積極的探索，并取得了不錯的發展。在這一階段，家庭網絡的外圍應用終端設備相對比較成熟，通過電信運營商與產業鏈各合作伙伴的運作，家庭網絡開始真正實現家庭通信、家庭娛樂、家庭生活應用類的綜合業務應用。

圖2-6給出了一個基于WLAN無線網絡的計算機平臺家庭網絡。

2.4.2 家用電視機應用平臺

電視是家庭內部的重要娛樂工具和信息獲取渠道。隨著經濟的快速發展和人們物質生活水平的提高，休閑娛樂的需求也日益豐富，人們要求電視能夠提供多樣化、專業化和個性化的服務。一方面，傳統的電視由于模擬電子技術的限制無法增加更多的頻道，業務產生局限性；另一方面，原先“你播出我收看”的被動收視模式，已不適應快節奏的現代信息社會，人們與電視之間需要一種雙向的互動收視模式。

數字技術的革新進一步推動了有線電視產業的變革。2008年國務院發布《關于鼓勵數字電視產業發展的若干政策》，該政策要求以有線電視數字化為切入點，加快推廣和普及數字電視業務，并形成較為完整的數字電視產業鏈。同時，國家廣電總局為推進我國有線電視數字化進程，提出以有線電視數字化整體轉換，大力發展數字電視業務的方針，并根據廣播影視科技“十五”計劃和2010年遠景規劃，爭取到2015年，全國的有線模擬電視必須完成向有線數字電視的整體轉換并停播模擬電視信號，全面開展數字電視業務。新興的數字電視業務能提供更多的電視頻道和娛樂信息資源，實現用戶和電視節目的雙向互動，充分滿足市場的需求。圍繞電視機，家庭用戶可以進行影視欣賞，收看新聞和體育節目直播等。雙向互動電視的發展，使用戶通過電視機適配器（機頂盒）及電視機，也可以進行上網瀏覽和開展視頻點播等增值業務。

對于直播電視業務來說，HFC廣播網絡在相當長的一段時間內，仍然是承載視頻直播業務的最佳網絡平臺。家庭網絡連接多電視機的一個很重要的問題在于如何實現多電視機平等收看電視節目的問題。在目前使用數字電視業務的家庭中，如果要使多臺電視機都可以接收到廣電提供的服務，則需要每臺電視機接一個機頂盒，并且在廣電運營商那里使用智能卡開戶。

一種可能的解決方案是，一個家庭只需要向運營商申請一個開戶，在家庭網關層面上解決運營商認證問題。圖2-7給出了基于電力線的家庭網絡多電視機方案，該方案中使用了電力線調制解調器（俗稱電貓），在家庭電力線上互連多臺電視機。

互聯網電視是電視行業的新發展。市場研究公司Forrester首席分析師詹姆斯·邁克奎維表示，“互聯網電視時代來臨，這是近二十年來比CRT向平板轉移還要大的一次變革。”互聯網電視的出現，使電視信號從模擬、數字時代直接進入到互聯網時代成為可能。一方面，互聯網本身的無地域性和交互性，突破了模擬、數字時代的頻道數量限制，打破了電視機單一的收看模式；另一方面，多媒體技術與網絡技術的融合，把互聯網平臺上的娛樂、資訊、互動、分享等模式引入電視，通過海量的信息、豐富的應用、個性化的設置給用戶帶來全新的家庭娛樂體驗。

2010年，國家發布首批互聯網電視牌照。盡管互聯網電視發展得到一致看好，但是如果要更好地利用帶有互聯網功能的電視機，絕對需要家庭網絡的支持。

2.4.3 家用電話機應用平臺

在目前的家庭中，電話系統相對比較孤立。一般模式是電信公司部署的雙絞線到達客廳和多個房間，在這些接線口上可以連接多部PSTN電話機。要在家庭里擴展更多的電話機，可以采用分線的方法，但是布線問題不容易解決。

把現有電話系統復用到電力線，可以實現靈活的覆蓋。

隨著可視電話需求的增加，在IP網上承載的電話系統才是未來發展的方向。一種在家庭網絡上承載多電話系統的可行方案如圖2-8所示。

顯然，采用IP承載的電話解決方案的成本有些偏高。另外一種可行的方案是直接在電力線上用窄帶承載電話語音和摘掛機信號，如圖2-9所示。

在IP網絡上承載的電話系統，應該是VoIP和可視電話。可視電話也是電信運營商一致追逐的發展方向。在家庭網上運行基于IP的VoIP終端及可視電話終端，其處理方式與計算機平臺是類似的。事實上，目前使用最多的可視電話系統，就是PC上的軟件視頻通話系統。

2.4.4 家用移動智能手機應用平臺

移動設備的增加，給家庭網絡的部署帶來了很多新的需求。如何無縫集成這些移動設備，如何充分發揮無線移動設備的優勢，都是未來家庭網絡需要重點考慮的內容。

2004年，美國電信運營商Verizon推出名為Verizon One的終端設備。該終端是無繩電話和蜂窩電話的融合產品，在家使用時是無繩電話，走固網線路；在外使用時，則成為普通移動電話。該業務計劃的名稱為Iobi，與之相關的終端產品仍命名為Verizon One。Iobi將固定、移動、數據、IP業務應用進行智能整合，使用戶持有的各種通信終端（如手機、PDA、固定電話、計算機等）實現個性化的無縫應用融合，形成個人通信設備網，即個人所持有的各種通信設備可以通過Iobi實現應用業務的互通和共享。Iobi服務使用戶可以利用計算機、Verizon One終端或移動終端進入Iobi服務配置網頁，根據自身的需要配置并管理多終端業務（如個人電話、語音信箱、工作日程、通信錄、電子郵件等）。

目前歐洲一些運營商正在研究把家庭網絡集成到UMTS網絡中，作為3G網絡的一個延伸。家庭網關類似于一個簡化的小型微蜂窩，通過專用3G網絡接入信道，可提供任何類型的蜂窩服務，如話音、寬帶下載、網絡電視等。移動運營商將來也可通過接入TD網絡把家庭網關當成一個小“基站”，克服2GHz頻點的衰落。采用HSDPA和EVDO技術，將干擾環境局限在比較小的范圍，達到幾兆的傳輸速率，這樣一方面可以克服TD步行移動衰落大、組網復雜的問題，另一方面無須將移動通信終端改成雙模終端就可同時使用室內、外的3G無線網絡。

Femtocell，又名家用基站/3G接入點/超小型移動基站，放置在家中，應用授權頻道，實現住戶家庭內的無線覆蓋，以及家庭網絡到公共網絡的無線接入功能。Femtocell的應用見圖2-10。

2009年，Femto Forum和Broadband Forum針對Femtocell推出了首個全球統一標準。隨著Femto Forum和Broadband Forum推出第三代合作伙伴項目（3GPP），毫微微蜂窩式基站Femtocell的商業化部署又向前邁進了一大步。如果把Femtocell設備作為一類子網關，則這個問題將會比較清晰。

2.4.5 家用電器應用平臺

隨著生活質量的提高，人們非常希望能像在家里一樣隨時隨地地對家用電器進行遙控。這樣，炎炎的夏日，主人可以在下班前半小時遙控打開空調，下班回家就有一種很涼爽的感覺；可以遙控開啟微波爐、電飯鍋等炊具，一回到家便可享受美味的飯菜。因此，提出了面向居家便捷的家用電器應用平臺——智能家電。

（1）智能家電迅猛發展的原因如下：

①家用網絡技術和通信技術的成熟及廣泛應用。

②家庭數字化水平的不斷提高，逐漸達到支持智能家電產業大規模發展的水平。

③目前的互聯網基礎設施和技術條件，為智能家電的發展做了必要的準備。

（2）同傳統的家用電器產品相比，智能家電具有如下特點：

①網絡化功能。各種智能家電可以通過家庭局域網連接到一起，還可以通過家庭網關接口同制造商的服務站點相連，最終可以同互聯網相連，實現信息的共享。

②智能化。智能家電可以根據周圍環境的不同自動做出響應，不需要人為干預。例如，智能空調可以根據不同的季節氣候及用戶所在地域，自動調整其工作狀態以達到最佳效果。

③開放性和兼容性。由于用戶家庭的智能家電可能來自不同的廠商，智能家電平臺必須具有開放性和兼容性。

④節能化。智能家電可以根據周圍環境自動調整工作時間和工作狀態，從而實現節能。

⑤易用性。由于復雜的控制操作流程已由內嵌在智能家電中的控制器解決，因此用戶只需了解非常簡單的操作即可。

智能家電并不是單指某一個家電，而應是一個技術系統，隨著人類應用需求和家電智能化的不斷發展，其內容將會更加豐富。根據實際應用環境的不同，智能家電的功能也會有所差異，但一般應具備通信和智能控制功能。例如，可以自動控制加熱時間和加熱溫度的微波爐，可以自動調節溫度、濕度的智能空調，可以根據指令自動搜索并攝錄電視節目的電視機、錄像機等。

在家用電器應用平臺上的主要應用需求是遙測、遙控。面向智能家電的遙測、遙控應用如圖2-11所示。

低速家用網絡，可以參考的標準規范是LonWorks標準。LonWorks提供了一個開放性很強的、無專利權的低層通信網絡——局部操作網絡。經過多年的發展，LonWorks技術已經成為目前世界上應用最廣、最有發展前途的現場總線技術。

LonWorks協議能夠有選擇地提供端到端的報文確認、報文證實和優先級發送，并規定受限制的事務處理次數。對網絡管理服務的支持使遠程網絡管理工具能夠通過網絡和其他設備相互作用，包括網絡地址和參數的重新配置、下載應用程序、報告網絡問題和啟動/停止/復位設備的應用程序。LonWorks系統——可以在電力線物理媒介上采用LonWorks通信協議。如圖2-12所示，利用連接IP網絡與LonWorks專業網絡的LonBridge設計，可以實現家庭主網絡與智能家電之間網關的連接。

在家庭網絡領域，LonWorks由于相對成本較高（相對于應用），主要應用于智能樓宇及個別高檔小區。

在家用電器控制領域，如ZigBee協議等也有應用。ZigBee技術是一項新興的短距離無線通信技術，主要面向的應用領域是低速率無線個人區域網（Low Rate Wireless Personal Area Network，LRWPAN），典型特征是近距離、低功耗、低成本、低傳輸速率，主要適用于自動控制及遠程控制領域，目的是為了滿足小型廉價設備的無線聯網和控制，典型的如無線傳感器網絡。ZigBee工作在2.4GHz頻段。在ZigBee應用推廣過程中面臨的最大問題，是穿透性問題及與WLAN之間的干擾問題（都處在2.4GHz頻段）。