家庭網關

　　關于家庭網關的概念目前還沒有形成一個標準。不同的人或不同的廠商對家庭網關有著不同的定義。

　　Residential Gateway Group（RG）是在1995 年建立的工業(yè)論壇組織，它率先采用家庭網關來代表一個集中式智能接口，將外部的家庭接入網絡和家庭內網絡聯系起來。RG 的家庭網關定義為：簡單的、智能的、標準化的、靈活的整個家庭網絡接口單元，它可以從不同的外部網絡接收通信信號，通過家庭網絡傳遞信息給特定消費者的設備。開放服務網關組織（OSGi）當前正在制定他們稱之為服務網關的規(guī)范，其技術的主要特點是：需要開放的和獨立的平臺；目標是成為一個標準；應有較高的獨立性和保密性；應支持不同類型的家庭連網協(xié)議；應具有較高的可靠性。

　　家庭網關本質上是作為連接家庭內部和外部網絡的一種物理接口，提供了一種用戶可以獲得各種家庭服務的平臺。具體功能可以分為以下幾個方面：

　　為家庭網絡中的設備分配IP地址。每個家庭網絡中的設備都必須擁有一個唯一的IP地址（僅限于家庭內部使用）。用戶無需對設備進行手工配置而實現即插即用。對這種僅限于家庭內部使用的IP,只能由家庭網關來配置。

　　路由功能。家庭網絡的復雜性使得內部可能存在多個具有不同物理層協(xié)議的子網，家庭網關必須具有路由功能，將來自互聯網的寬帶信息送到相應的設備，同時也可實現設備間的通信及分工合作。家庭網關的路由功能比較簡單，Windows2000 所具有的路由功能就足夠了，當然也可以安裝專用的路由器。

　　共享寬帶連接。使家庭內部的多個PC 機及其它信息設備有效地共享寬帶接入。對大多數只有一個服務提供商的用戶來說，有兩種途徑可以實現：代理服務器是目前非常流行的一種方法，家庭內部所有的PC 機和信息設備都共用一個IP接入。但這種方法是運行在協(xié)議棧的應用層，因而對網關的配置相當復雜，每個設備都要在網關指明它的應用；另外，一種更簡單的方法是采用網絡地址轉換NAT （Network Address TraNSlation）機制。與代理服務器不同，NAT 運行在網絡層，網關無需知道應用層的內容，只完成將內部的IP地址轉換成外部IP.對于連接到多個ISP 的用戶來說，就需要為每個設備和相應的ISP 之間建立連接，對不同設備的配置也會有所不同，比較適合于采用面向連接的端到端協(xié)議PPP.

　　家庭網關提供的統(tǒng)一平臺可以滿足大多數消費者的需求，為他們提供信息、娛樂和通信服務。在此基礎上，網關自身的功能也在不斷變化。

　　在最基本的形式中，將結合數字調制解調器、家庭網絡芯片組以及相應的軟件。數字調制解調器芯片組提供到不同寬帶網絡的連接，家庭網絡芯片組則提供家電間的互連技術。此外，所有的網關都會有相應的計算資源，以支持設備運營所需要的軟件。運行于家庭網關中的軟件使家庭內的信息家電和服務可以實現平滑的互通，彌補和消除了系統(tǒng)不同單元間的復雜性以及傳輸技術上的不同。

圖2 目前的家庭網絡系統(tǒng)

　　實現方案

　　目前，家庭網關的實現方案包括PC 機、寬帶調制解調器、機頂盒等類型。

　　基于PC 機的家庭網關（家庭服務器）基于PC 機的家庭網關是實現家庭網關最容易的途徑。用一臺裝有Windows2000 的計算機作為服務器，通過設置其中的互聯網connectionsharing（包括NAT、DHCP、DNS），就可以完成家庭網關的功能。然而，PC 機也有一些不利因素，傳統(tǒng)操作系統(tǒng)不夠穩(wěn)定，作為提供關鍵功能（如安全功能）的網關，PC 機經常死機和需要重新啟動，這是不能接受的。

　　基于調制解調器的家庭網關采用電話線的模擬調制解調器不能提供超過56kb/s 以上的帶寬，但數字調制解調器，如電纜、DSL 和衛(wèi)星，卻可以提供高速的互聯網接入。衛(wèi)星調制解調器可提供400kb/s到38Mb/s 的帶寬，DSL 調制解調器可提供1.5Mb/s 到52Mb/s 的帶寬，有線電視電纜調制解調器可提供達30Mb/s 的多媒體傳輸速度。網關的實現是在調制解調器的基礎上增加網關尋址、路由功能以及處理控制功能。這種類型的網關很容易安裝，服務供應商也將初始投資降到最低。

　　基于機頂盒的家庭網關最初的機頂盒是作為一種家電產品，用來完成視頻信號的解密功能的， 隨著軟硬件技術的發(fā)展，現在的數字機頂盒在增加了網絡通信單元、數據采集和處理單元以及相應的控制單元模塊之后，其功能也得到了很大的提升，可以實現家庭網關的功能。

　　基于機頂盒解決方案既有基于電話線的機頂盒，也有基于有線電視同軸電纜的機頂盒，還有一種全軟件的解決方案，它的核心是利用微并行處理器，其他功能全部用軟件實現。

　　其它可能的網關機頂盒、PC 機和基于調制解調器的網關是比較容易想到的技術，而游戲機、數字視頻錄像機（DVR 或數字VCR）以及電力計費設備也是一些可能進化成網關的潛在的平臺。高速度的游戲機具有足夠的處理能力，并具有作為未來數字化家庭網關的接口。目前，DVR 提供了寬帶數字網絡接口，D V R 制造商還可以增加對幾種家庭網絡技術連接的支持接口，當然還有可能DVR 被集成到機頂盒中。

　　家庭網絡的未來

　　家庭網絡的出現，使得人們可以更容易享受到豐富的寬帶服務。第一代家庭網絡產品是對辦公室應用的模仿，如外設共享、互聯網訪問等；而正在實現的應用將集中于通信和娛樂方面，當消費者開始使用數字技術，如用于視像傳播的MPEG-2、聲音傳播的MP3 及數碼相機時，家庭網絡市場將會發(fā)展。不過，家庭網絡還未完全成熟，由于家庭網絡設備的復雜性，其通信和控制接口沒有統(tǒng)一的標準。

　　當前，家庭網絡在中國尚未有較大的影響。一方面，家庭網絡技術本身只有達到10Mb/s 這一門限后才能在圖像傳輸方面得到廣泛應用；另一方面，家庭網絡技術是隨著互聯網高速接入的發(fā)展而發(fā)展的，這方面中國發(fā)展還較慢；同時擁有2 臺以上P C機的中國家庭還較少。但從長遠來看，中國家庭網絡的發(fā)展空間非常巨大。
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