网络新技术论文

论家庭网络的技术与发展及结构模型摘要：网络新技术的发展改变了人们的传统生活方式，而家庭网络更是让人们的生活既舒服又精彩。本文通过论述家庭网络的发展方向和发展趋势，来让人们对家庭网络有一个细致的认识。另外，还对家庭网络的八项关键技术进行描述，给人们一个深刻的印象。除此以外，对家庭网络的结构及模型也有很详细的分析，一次来激发人们对家庭网络的兴趣。关键字：家庭网络、发展方向、发展趋势、关键技术、结构及模型家庭网络作为网络新技术，其涉及电信、通信网络、家电、小区物业和社区、IT等行业。家庭网络的概念最早是由IT/家电行业提出的，当时概念里的数字家庭网络的目的是打破各种“信息孤岛”，实现各种信息终端之间的资源共享和协同。最初的发展思路是“信息设备家电化”，体现在PC技术与家电产品融合、PC技术与移动终端融合、数字电视与移动终端融合等方面，即“3C（家电、通信、和PC）”的融合。对于IT和家电行业，目前的数字家庭网络通常有两种理解。第一种理解指的是低速的家庭电器设备控制系统，主要应用于家用电器设备的控制、安防等。这一类家庭网络由于相对成本较高（相对于应用），主要应用于智能楼宇以及个别的高档小区。另一种指的是融合家庭控制网络和多媒体信息网络于一体的家庭信息化平台，是在家庭范围内实现信息设备、通信设备、娱乐设备、家用电器、自动化设备、照明设备、保安（监控）装置及水电气热表设备、家庭求助报警等设备互连和管理以及数据和多媒体信息共享的系统。而通信业提出的家庭网络概念具有如下含义：家庭网络不仅仅是一种网络技术，更重要的是一种业务/服务；数字家庭网络一定要与电信网络连接，甚至可以是电信网络端到端的一部分，家庭网络可以通过家庭网关将公关网络功能和应用延伸到家庭；家庭网络能提供集成的话音、数据、多媒体、高质量音视频及其控制和管理等业务；不强调家庭内部各终端设备的互连。数字家庭网络是指通过家庭网关将公共网络功能和应用延伸到家庭，并以有线网络和无线网络连接各种信息终端（如家电、PC等），提供语音、数据、多媒体、控制和管理等功能，达到信息在家庭内部终端之间及其与外部公网的充分流通和共享。数字家庭网络最终的发展目标是：家庭网路不仅仅是一个为了完成家庭内部各种设备资源共享、协同工作的网络，还能通过与外部网络（电信网/因特网/社区网）的连接，实现家庭内部设备与外部网络信息交流的目的，通过丰富多彩的业务和应用使用户享受到舒适、便利、安全的新的生活体验。-1-20世纪90年代中期以来，家庭网路技术起步。在国际上比较有影响里的系统有美国的X-10、CEBus（ConsumeElectronicbus）和Lonwork，日本的HBS（HomeBusSystem），欧洲的EIB（EuropeanInstallationBus）和EHS（EuropeanHomeSystem）。目前我国对家庭网络成熟的研究主要集中一些分散的智能家庭控制子系统方面，如三表抄送子系统、门禁子系统、可视对讲子系统等。这些子系统互相独立，不能实现信息共享，使得安装和使用很不方便。因此只有智能家庭网络才能将这些电气子系统以及电气设备连接起来。家庭网络的发展方向实现是融合。家庭网络本身就是多网络、多业务、和多终端的汇聚点，不同终端、不同网络、不同业务之间的融合将越来越明显。这种融合包括两个方面，一个方面是通信、信息和娱乐企业的融合，用户在享受娱乐视频的同时，也能够体验通信和信息的服务；在技术方面，同样使家庭网关通信设备兼有机顶盒的功能。第二个方面式有线和无线的融合，窄带和宽带的有机结合，用户可以通过各种接入技术接入到网络中来。而影响家庭网路进一步发展的两个主要因素是网路偶的易用性和系统造价。后者睡着市场份额的进一步增大将不再是具有决定性因素，简单易用性实现技术的研究将是家庭网络发展的关键技术之一，也是决定家电业界和家庭用户是否最终采纳和接受的重要因素。无线联网技术日益重要，最终会成为主要载体。无线技术可以很方便地提供WLAN、多媒体和存储技术整合的家庭数字网络。家庭数字网络通过无线技术将家庭内的各种智能家电和网络设备连接在一起，包括无线安全监控、无线媒体接受器、无线摄录像机、无线投影播放器、无线信箱、无线冰箱、无线微波炉等。随着无线网络技术的日益成熟，更多的网络环境将能够协同工作，无线家庭网络可与PSTN和以太网进行无缝通信，这将使无线家庭网络成为家庭的骨干网。在数字家庭网络发展的中高级阶段，数字家庭网络中还会出现媒体适配器及媒体服务器这类新设备。这两种重要的网络设备承担此前只能由PC完成的媒体处理任务，将许多媒体处理任务从PC中分流出来，从而构成一种无中心网络结构。媒体适配器负责在数字家庭网络中准备流式多媒体内容，在家庭娱乐设备中播放。在功能上，媒体适配器与传统PC的视频及音频子系统极为相似，需要相似的解码能力来转换输入数据流。更复杂的媒体适配器课支持数字版权管理，并可播放更广泛的媒体类型。而媒体服务器是网络化的共享存储设备，是数字家庭网络中流式多媒体内容的中心。不需要PC的干预、管理和服务，媒体服务器即可完成文件共享及直接数据存储。家庭网络的实现还需要解决如下的几个关键技术。家庭网络互联技术用于家庭的组网技术非常多，有线技术包括LAN、HomePNA、IEEE1394、USB、有电视-2-电缆、电力线等，无线技术包括802.11、UWB、蓝牙等。不同联网技术使用的媒介、速率、可达的距离和设备成本等各不相同。家庭网络联网课充分利用家庭内部的有线和无线媒介。终端管理技术为实现家庭网络的统一管理和不同终端的协同及互操作，这些终端设备需采用一种统一的机制进行管理，包括终端发现、终端标志、终端能力管理、终端自动配置和终端远程维护。终端管理的主要技术包括TR069、UPnP等。前者主要实现终端的远程管理和自动配置，主要应用在家庭网关等网络设备上；后者主要实现终端的发现、终端信息交互等，主要应用在可以连接计算机的设备上。二者可以结合在起来使用，共同完成终端管理功能。编址技术在未来家庭网络中，IP地址不仅会分配给传统的因特网接入设备、通信设备，还会分配给各种家电设备，因此对于IPv4和IPv6的选择是编址技术的研究重点。除了IP域的编址问题，非IP域的地址也是家庭网络领域中心不许面对的问题。现实中不可能各种联网的设备都具备TCP/IP协议栈，可以无缝地联入IP网络，对于没有IP地址的设备，比如各种简单电气设备和监控设备等如何寻址也是尚未解决的问题，是否需要统一的这个编址空间或如何定义这些地址到代理设备中的IP地址的映射，都是没有解决的问题。自动发现技术根据服务对象和实现手段的不同，自动发现技术（也称即插即用（Plug&Play）技术）可以分为两类：一是在PC及其外设领域广泛得到应用的UPnP技术，UPnP和中国闪联（IGRS）等技术要求设备必须具备IP的协议栈；二是在家庭电器和家庭控制领域中的即插即用技术，包括HomePNP/LonWorks等。CEBus协议是建立在HomePNP基础上的，它允许各种电器设备通过电源线接口互相通信，省去了需要单独控制线路的麻烦。LanWorks提供了一个对等的通信控制方案，与Jini等技术结合，可以广泛用于从家庭到楼宇到小区等各种场合。由于产品大多基于公司自定义的某种标准，未经长时间的应用验证和业界的普遍认同，因此不同公司的产品无法互连、互操作。另外，即插即用功能的易用性也并不是那么理想，还需要完善。媒体技术媒体技术是实现不同媒体设备/格式之间互通的基础。目前，音频和视频编码技术很多，但是出于性能、成本、和带便不同利益集团等各种因素的考虑，家庭网络中的不同设备往往会选用不同的编码方式，这给设备之间的互通带来了很大的困难。因此，标准组织开始着手进行格式互通的规则制定工作。以数字生活网络联盟（DLAN，DigitalLivingNetwork-3-Alliance）的工作为例，它规定了设备对媒体的支持能力。DLAN规定了几种必选格式，也定义了可选格式和相互之间的转换规则。统一的多业务认证平台数字家庭的业务使用需要进行两个阶段的认证：接入认证和业务认证。接入认证和业务认证书两套不同的认证体系，都是基于用户开发，获取一个用户名/密码。现有的数字家庭的业务平台在如下方面可以得到优化和改进。接入认证和业务认证都是基于用户名/密码，需要预先开户；目前业务认证阶段是HTTP方式、业务名和密码都是明文的，十分不安全；先阶段方案中，计费是包月实现的，不能对用户提供实时点播，实时扣费的功能；统一的SIM,接入业务认证平台（AS）可以融合接入认证和业务认证。安全技术家庭网络的安全技术涉及家庭网络内部终端设备和内部信息安全、业务系统的安全，在特定场合还需要能追查恶意呼叫，确定其来源从而采取相应的措施。通过家庭网关可为家庭网络提供一个全面的网络安全解决方案，包括用户验证、授权、数据保护等。家庭网关所采用的安全技术包括多SSID技术和VLAN、802.1X认证、WEP和WiFi保护接入（WPA，WiFiProtectedAccess）、备份中心、AAA认证、CA技术、包过滤技术、地址转换、VPN技术、加密与密钥交换技术、应用层报文过滤（ASPF，ApplicationSpecificPacketFilter）、入侵检测系统、安全管理等。Qso技术家庭网络中需要共享和传送多种多样的媒体内容，有话音、视频、网上浏览、静态图片、文字、控制信息、无线和有线业务等。这些业务对于网络的服务质量有截然不同的要求。去过没有QoS保障，当这些业务间发生冲突时，所有业务都会受到影响从而降低网络的服务质量。因此如何在这样的环境中保证每类业务的服务质量是一个重要的课题。家庭网络采用分层次的网络拓扑结构，分为两个网段：家庭主网和家庭控制子网。前者通过家庭主网关与外部网络相连接，后者通过子网关与家庭主网相连接。前者中的设备可以互相通信，并通过家庭主网关访问外部网络，后者中的设备通过子网关、家庭主网关与外部网络通信。家庭主网关与外部网络相连接，为家庭主网内的设备提供外部网络的接口，并实现主网的配置和管理功能。家庭主网中的控制设备可以通过主网关控制所有主网设备。家庭网络具有以下功能：因特网访问，包括网上购物，远程医疗、远程教育、因特网浏览、收发E-mail；智能管理，包括系统及设备的网上升级、远程控制、远程查询、集中控制、家庭监控、-4-家庭安全防卫、远程维护等；家庭电子娱乐，包括共享网络游戏，将音频、视频信息分发给不同的设备进行播放，实现娱乐信息的上传和下载等。家庭控制子网关既是家庭控制子网设备，有事家庭主网设备，它支持家庭控制子网和家庭主网的通信协议，在物理实现上也可以与家庭主网网关成为一体化的设备；家庭控制子网可通过子网关连接到家庭主网上，并通过家庭主网关与外部网络相连。家庭控制子网的主要功能如下：通过子网关可以查询、控制家庭控制子网设备的状态；实现对家庭控制子网配置；移动控制终端提供友好的人机界面，用户可以进入任意家庭控制子网设备的控制界面，实现对家庭控制子网设备的控制；家庭控制子网设备能够主动向子网关报告自身的状态，并通过子网关、家庭主网关将状态信息通知远程的用户；家庭控制子网设备通过子网关联入家庭主网，用户可以通过主网关远程访问和控制家庭控制子网的各个设备。随着时代的进步以及科技的的发展，相信家庭网络在将来的网络技术上一定会占有很重要的位置。参考文献[1]敖志刚.现代网络新技术概论.人民邮电出版社.2009[2]程强,熬立.家庭网络相关技术，电信网技术.2005[3]谢希仁.计算机网络(第6版).电子工业出版社.2013[4]杨小东,陆以勤.家庭网络技术及相关协议，信息技术.2008[5]徐殿国，牟英峰，刘晓胜.家庭网络的发展及其相关技术的应用，电气传动.2003