智能家居网关技术探讨：现状与未来

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　　家庭网关除了具有业务适配功能外，一些基本的功能共同构筑起业务与应用的通用平台，这些功能包括：接入功能、家庭内部联网功能、地址获得、远程管理、QoS、安全。

　　何为Qos？Qos是（Quality of Service）服务质量的缩写，是网络的一种安全机制，用来解决网络延迟和阻塞等问题的一种技术。在正常情况下，如果网络只用于特定的无时间限制的应用系统，并不需要QoS，比如Web应用，或E-mail设置等。但是对关键应用和多媒体应用就十分必要。因此就如同慧聪智能家居网在上一期“今日观察”中关于“IPv6有利于智能家居的发展普及”讨论的那样。智能家居中的智能家庭网关在IPv6头标中对QoS的支持功能可以确保家庭信息网络中高宽带或者实时通信的需要。

　　现阶段智能家居网关面临的问题

　　家庭网关的内部联网技术主要取决于芯片能否顺利地植入用户终端设备中。目前主流的家庭网络内部联网技术有以太网技术和WLAN技术，虽然无线技术具有方便、快捷、无需线路改造等优点，但仍有不少的人对无线辐射可能带来的影响还是比较计较的，因此今后类似以太网这样价格低廉能够很好移植在用户终端设备上的有线联网技术仍有很大的市场需求。家庭网络目前没有得到大规模应用，其原因来自于多个方面，其中地址资源不足是非常关键的一个问题。

　　家庭网络中的每个设备在提供业务时，最理想的是都具有公共网络可以识别的IP地址，这样便于进行业务部署和设备配置管理，因此支持IPv6将是家庭网关最终的发展方向。但目前的情况是虽然核心网络中基于IPv6的传送技术已经成熟，但业务与应用还处于开发阶段。所以家庭网络的业务与应用将会在很长时间内仍是基于IPv4的，家庭网关未来仍以支持IPv4为主，需要解决多种业务与应用的NAT穿越问题。关于NAT穿越，涉及TCP/IP网络中的一个常见问题。即在处于使用了NAT设备的私有TCP/IP网络中的主机之间建立连接的问题。

　　当然，现在许多公司都开发了自己的家庭网关产品。然而开发出更多复杂的和具有兼容性的家庭网关，迫切要求制定相应的家庭网关标准。目前，家庭网关的挑战大致有一下四点：

　　首先是家庭组网问题。数字家庭中，智能终端接口类型丰富，从有线到无线，从低速到高速；同时，设备物理位置，遍布全屋范围，屋内布线情况、障碍物等，都可能对组网造成极大影响。

　　其次是QOS能力。由于同时有多种不同类型的业务经过家庭网关，所以对网关的QOS能力提出了很高的要求，包括：如何在复杂的组网模式下，区分不同的业务流；能否做到对不同优先级业务流进行合适的调度。

　　再次是远程管理能力。家庭网关作为运营商网络的一部分，必须具备远程控制、远程检测、远程设置等能力。

　　最后是安全性。作为家庭设备连接宽带网络的关口，家庭网关承担着保护家庭网络安全的重大责任，因此，网关必须具备防攻击、防入侵的能力。

　　智能家居网关中的QoS和安全保护

　　当网络过载或拥塞时，QoS能确保重要业务量不受延迟或丢弃，同时保证网络的高效运行。为网络服务质量，它是指网络提供更高优先服务的一种能力，包括专用带宽、抖动控制和延迟（用于实时和交互式流量情形）、丢包率的改进以及不同WAN、LAN和MAN技术下的指定网络流量等，同时确保为每种流量提供的优先权不会阻碍其它流量的进程。网络必须满足QoS要求才能确保数据传输的适当服务级别。这些服务要求以QoS功能的行业标准为基础。

　　家庭网络的业务和应用呈现出多元化和个性化的特点，为了便于业务运营、维护和管理，尤其当家庭网络规模发展时，家庭网络的结构应尽可能向简单化发展，设备层次尽量少。因此理想的家庭网络中的设备为两层：家庭网关和用户终端。但是家庭网络的发展毕竟需要一个过程，在其逐步发展当中，业务适配设备（如IAD、STB等）将会长期出现在家庭网络中，但其数量将会逐渐减少，相关功能将集成到家庭网关或智能终端中。由于智能终端多为用户私有财产，运营商通常不能对其进行远程管理和控制，因此为了便于运营商对业务服务质量的端到端管理与控制，业务适配功能应尽量集成到家庭网关中。另一方面，由于家庭网络的业务和应用是一个不断丰富发展的过程，因此家庭网关在业务适配方面需要很强的可扩展性，以适应未来业务的部署。

　　智能家庭网关的应用前景

　　家庭网关的应用将会是大量的。其最大和最多的应用是在家庭内多个PC同时共享一个宽带网络接入。如，家中的孩子可接入Web来学习学校课程，同时另外一个家庭成员可以同时进行网上购物。多个人可以同时进行网络操作，而不需要等待其他人完成操作。

　　家庭网关的应用不仅仅是高速Internet的接入，未来的宽带接入进入家庭后，将会带来更多的服务内容，不仅是Internet的接入，还有混合视频和音频信息流的可视电话，以及其它交互形式的娱乐服务，如网络游戏等。家庭网关将执行智能化的路由算法，把这些信息流（数据）分配给各种电话、智能电器、数字电视和音响等设备。例如，高级的家庭网关可以使用呼叫者ID信息来发送电话呼叫给家庭内某个电话，儿童的电话只能送到他们的房间，或晚上10点以后的电话呼叫（不包括紧急电话）只能送到远离卧室的地方。

　　上述技术如何应用到家庭内存在着许多新的发展趋势。首先是高速宽带Internet接入进入家庭。当前大约有1％的美国家庭拥有DSL、Cable调制解调器，到1999年末有超出1百万的美国家庭安装。Forrester研究机构预计到2003年将有超出2千万美国家庭拥有通过DSL或Cable调制解调器的宽带接入。

　　其次，连网家庭的数目到2002年也将快速增长。Jupiter通讯公司预计届时将有1千5百万的家庭网络。家庭网络的发展趋势将因家庭内存在多个PC，以及其他电气设备的使用而得以加速。在1999年，有60％新的PC购买是来自已有一个PC的家庭。目前已有大约15％的美国家庭拥有多个PC。

　　家庭网关作为家庭网络中的核心设备，对于家庭网络业务与应用的成功开展至关重要，家庭网关将在今后电信业务发展中面临诸多挑战：远程管理、QoS、安全等。