智能家居网关
时间:2019-03-26 09:42:25 来源:兴宁资讯网 作者:匿名


清华大学建筑技术系,江东昌东来

1家庭网关的定义智能家庭网络是信息时代带给人们的另一种高科技产品。

它利用现有的计算机网络技术连接家庭中的各种家电和设备,通过网络为人们提供丰富,多样,个性化,便捷,舒适,安全,高效的服务。

家庭网络也是整个社会信息化的重要组成部分。

智能家居网络系统的基本结构如图1所示。

实现家庭内部信息和家庭外部信件的交换无疑是家庭联络的目的。

其实现需要设计理想的家庭网关。

家庭网关应具备的两个主要功能

是:(1)作为将所有外部接入网络连接到家庭并将家庭内部网络连接到外部的物理接口; (2)使住宅用户能够访问各种家庭服务(包括现有服务和未来)可能服务的平台)。

不同的人或不同的供应商对家庭网关有不同的定义。

住宅网关集团(RG)是一个成立于1995年的正式工业论坛。它是第一个使用家庭网关来代表将外部家庭接入网络连接到家庭内网络的集中式智能接口。

RG的家庭网关定义为:简单,智能,标准化且灵活的整个家庭网络接口单元,可以接收来自不同外部网络的通信信号,并通过家庭网络向基于费用的设备发送信号。

随着家庭网关概念的引入,希望提供一种有效的方式来集成不同的外部网络并丰富新的应用程序。

在过去的几年里,许多制造商的努力推动了家庭网关走出了概念阶段。

同时,家庭网关用于表示不同类型的产品,因此引起一些混淆。

一些现有产品包括:网络接口单元/设备(如电话接口盒),DSL调制解调器,电缆调制解调器,机顶盒,结构布线集线器,增强型PC,宽带调制解调器结合家庭网络解决方案,提供一些专业服务的专用家庭设备,以及RG倡导的整个家庭网关产品。思科系统的家庭网关定义是:网络信息设备和家庭内智能宽带接入网络之间的智能网关。

2Wire的家庭网关定义为将家庭网络无缝连接到宽带网络的设备,使所有家庭内连接设备能够同时实现高速连接。

上述两个定义都认为家庭网关是将外部宽带网络连接到家庭内部网络的设备。

Parks Associates认为家庭网关应该是:外部网络或多个接入网络,通过某种类型的家庭网络将服务分配给一个或多个设备。

也就是说,整个家庭的集中式网关可以被视为真正的网关。

然而,由于一些现有产品已经具有这些功能中的一些,并且存在许多不同的意见,因此家庭网关应该具有更广泛或一般的定义。

2家庭网关及其产品实现的应用家庭网关的基本类型如图2所示。

不同的家庭网关可以提供不同级别和类别的应用程序。

由RG定义的家庭网关设备可以使家庭消费者几乎可以使用任何主要应用程序。

TIA等家庭网关可以满足以下类型的应用:电信,互联网接入,远程教育,远程医疗,视频电话,设备管理和集成,安全系统管理,家庭能源调节和管理,自动抄表,邻居无绳漫游,视频传送和分发,虚拟VCR和视频点播,视频交互式通信,CD点唱机,在线广告和电子公告。

集中网关倾向于在宽带网络上集成视频,音频和语音应用,例如高级机顶盒,

摩托罗拉的DCT-5000,Scientific-Atlanta的Explorer2000和NextLevel Communication的LP系列N3家庭网关。

前两个允许通过HFC进行集成服务,最后一个通常用于VDSL网络,为不同的终端设备提供语音,视频和数据信号。最近市场上出现了一种新型集中式网关,它集成了宽带调制解调器(DSL或电缆调制解调器)和家庭网络解决方案(如HomePNA或HomeRF解决方案)。

此类网关包括思科系统的互联网家庭网关,2Wire的HomePortal,ShareGate的ISIS/Jupiter网关以及Caymen System的3220HW网关。

专用服务网关和瘦服务器网关允许的大多数应用程序仅限于特定的应用程序类型,例如Internet访问,电话,能源管理以及家庭控制和安全性。

新兴的瘦服务器网关可以允许多种类型的应用程序。

例如,爱立信的电子箱专为能源管理,家庭自动化,家庭护理,家庭安全和共享互联网接入而设计。

其他专用和瘦服务器网关包括Coactive Networks的Connect2000和3000系列,Emerald Gateway的ESG400和Sage System的Aladn网关节点。

随着新家庭网关产品的出现,在一台设备上关注不同类型的应用将成为家庭网关研发的未来趋势。

3家庭网关标准许多公司都开发了自己的家庭网关产品。

然而,迫切需要开发更复杂和兼容的家庭网关来开发相应的家庭网关标准。

目前可用的相关标准如下表所示。

开放服务网关组(OSGi)目前正在开发一种称为服务网关的规范。

该规范中包含的技术的主要特征是:需要一个开放和独立的平台;目标是成为一个标准;应该有高度的独立性和保密性;应支持不同类型的家庭网络协议;可靠性。

OSGi标准本质上是API(应用程序编程接口)的集合。这些API包括核心API和可选API,它们共同构成OSGi的网关规范。

如有必要,OSGi可以使用现有的Java标准,重点是如何集成这些相关标准。

核心API执行服务交付,从属和循环管理,资源管理和远程服务管理。

所有核心API都可以由开发人员或OSGi的技术工作组完成。

可选API定义了将资源导出到基于HTTP的Web服务器,客户端到网关交互和数据管理的机制。

值得注意的是,OSGi为所有有利可图或非营利性公司,政府,教育机构或其他支持OSGi目标的公司提供了简单的会员制度。

许多知名公司已成为OSGi成员: AMD,Cisco Systems,Coactive Networks,Compaq,Deutsche Telekom,Domosys,Echelon,emWare,Enikia,Ericsson,France Telecom,Hewlett-Packard,IBM,Motorola,National Semiconductor,Nokia,Oracle ,飞利浦,施耐德电气,夏普,西门子,索尼,ST微电子,S??un Microsystems,Sybase,东京电力,东芝等。

对于家庭网关接口的有效解决方案,目前的统一视图是开发集中式网关,但这只是最终的期望。

由于不同的外部接入网络具有不同的特性,不同的服务提供商具有不同的业务模式,不同的现有或不发达的网络接口设备,这涉及许多不同的技术或商业问题,因此不远处未来不会有单一的家庭网关解决方案。另一方面,虽然分布式或多网关解决方案有许多支持者,制造商和服务提供商,但它也面临着集成网关解决方案的挑战。

最终,整个以家庭为中心的网关将为桥接外部网络和家庭网络或设备提供最有效的解决方案。

4家庭网关的应用前景家庭网关的应用将很大。

最大和最广泛使用的应用是家庭中多台PC同时共享一个宽带网络接入。

例如,家中的孩子可以访问网络以学习学校课程,而另一个家庭成员可以同时在线购物。

多人可以同时执行网络操作,无需等待其他人完成操作。

家庭网关的应用不仅是高速互联网的访问。未来的宽带接入进入家庭后,它将带来更多的服务内容,不仅是互联网的访问,还有混合视频和音频信息流的可视化。电话和其他互动形式的娱乐服务,例如在线游戏。

家庭网关将实施智能路由算法,将这些信息流分发到各种设备,如电话,智能家电,数字电视和立体声。

例如,高级家庭网关可以使用来电显示信息向家中的电话发送电话,孩子的电话只能发送到他们的房间,或者在晚上10点之后拨打电话(不包括紧急电话)将其发送出去从卧室。

这些技术如何应用??于家庭有许多新的趋势。

首先是进入家庭的高速宽带互联网接入。

目前约有1%的美国家庭拥有DSL和Cable调制解调器,截至1999年底,美国家庭安装量超过100万。

Forrester Research预计,到2003年,超过2000万美国家庭将通过DSL或有线调制解调器进行宽带接入。

其次,2002年连接家庭的数量将迅速增长。

Jupiter Communications预计届时将拥有1500万家庭网络。

家庭和其他电子设备中使用多台PC将加速家庭网络的发展趋势。1999年,60%的新PC购买来自拥有PC的家庭。

目前约有15%的美国家庭拥有多台个人电脑。