基于智能网关的数字家庭网络系统设计

引言

　　可以预见，未来几年将是宽带网络发展和家庭网络普及的上升期，随着全球3C(Cornputer，Communication，Cosumer)的融合趋势，数字家庭网络系统将是计算机、数字家电和移动信息终端通过有线或无线网络的无缝协作。

　　目前的数字家庭网络，除了PC和家庭网关／路由器以外，又出现了媒体适配器及媒体服务器，这类新设备将许多媒体处理任务从PC中分流出来，构成一种无中心网络结构，如何将家庭控制网、数字数据网和家庭A／V网这三个相互之间异构的网络共同构成家庭高速信息网，以实现网络接入、防盗报警、室内电器自动控制管理、门禁对讲、远程抄表、远程Web监控、视频点播等成为信息技术领域中的一个研究热点。

　　l 数字家庭网络系统主要研究内容

　　1．1 数字家庭网络系统的基本功能

　　数字家庭网络通过家庭网关将公共网络功能和应用延伸到家庭，并以可灵活配置的家庭智能布线系统，连接多种多样的终端设备，提供集成的话音、数据、多媒体、控制和管理等功能，达到信息在家庭内部终端与外部公网及家庭内部终端之间的充分流通和共享。其具备以下功能：

　　家庭网关可同时连接多个或不同种类的接入技术，如支持ADSL和局域网接入。在系统功能上能够同时处理多种类型的接入网技术和多种类型的网络技术。

　　家庭网络分为三部分：家庭控制网、数字数据网、家庭A／V网，这三种网络在传输速率、带宽需求、传输介质、安全要求以及QoS(网络服务质量)要求上均有明显差异，因此可以使用多种技术来构建，家庭控制网以采用基于X-10总线协议的PLC电力线载波技术为传输介质；而数字数据网、家庭A／V网以无线为传输介质，采用超宽频UWB技术，以极低功率的信号实现114 Mb／s的传输速率，满足多媒体业务对带宽的需求。

　　支持射频接入技术，用户通过家庭网关内置的Web Server功能控制高频头选台，并通过多媒体编码器实时捕捉模拟数据流，编码转换为符合数字标准(如MPEGl)的数字媒体流，经WLAN传输到各多媒体播放终端，实现家庭内部各种信息终端的高速信息共享。

　　家庭网关能桥接接入网QoS和家庭网络的QoS，保障访问的内容不依赖于用以传送内容的硬件和传输机制；通过模块的远程下载功能，灵活地支持最新技术，使得系统很容易升级，以支持未来新兴业务。

　　通过家庭网关内置的Web Server功能实现远程对各种家用电器设备的控制、调节和监测，并通过SSID和VLAN技术保证用户控制命令和数据的安全性。

　　家庭网关可通过Intranet VPN接入公司的VPN网关，实现Intranet、远程办公。

　　1．2 数字家庭网络系统架构设计

　　以PLC电力线载波技术和UWB无线通信技术为基础，开发基于智能网关的数字家庭网络系统，采用嵌入式家庭网关将家庭数据通信网、家庭A／V网、家庭控制网有机的结合在一起，以标准C和JAVA作为开发平台，采用RC232434作为嵌入式系统核心CPU，应用嵌入式Linux操作系统作为软件开发平台，采用多SSID技术、VLAN技术和VPN技术实现智能路由，并提高QoS品质，通过家庭网关服务器将小区网络信号、射频数字电视信号、电话信号、音视频信号、家电控制信号同时纳入到家庭网络中，实现处理多种类型的接入网技术和多种类型的网络技术。数字家庭网络系统架构系统框图如图1所示。