家庭网关在家庭网络中的作用与功能.pdf

1、网 络 技 术 电 信 网 技 术 年 月 第 期 口家 庭 网 关 在 家 庭 网 络 中 的 作 用 与 功 能刘 述 孙 明 俊摘 要 介 绍 了 家 庭 网 关 在 家 庭 网 络 中 的 重 要 地 位 , 并 对 家 庭 网 关 构 成 的 家 庭 网 络 的 结 构 、 家 庭 网关 的 类 型 与 模 块 、 家 庭 网 关 对 于 业 务 开 展 所 必 须 支 持 的 与 管 理 等 问 题 进 行 了 简 要 的 阐 述 。关 键 词 家 庭 网 络 家 庭 网 关 服 务 质 量 管 理引 言家 庭 网 络 , 是 在 家 庭 范 围 内可 扩 展 至 邻 居 , 小

2、区 将 、 家 电 、 安 全 系 统 、 照 明 系 统 和广 域 网 相 连 接 的 一 种 新 技 术 。 虽 然 实 际 的 家 庭 空 间 可 能会 和 图 所 示 不 同 , 但 这 张 图 基 本 上 能 够 代 表 目 前 家 庭网 络 使 用 的 主 要 空 间 和 主 要 设 备 。主 要 是 以 资 源 共 享 为 主 。 儿 童 房 里 可 能 会 有 台 式 机 、 游 戏机 、 可 能 会 有 监 控 设 备 。 卧 室 的 主 要 设 备 是 电 视 和 电 话 。厨 房 里 的 设 备 以 家 电 为 主 , 主 要 的 需 求 是 对 于 这 些 设 备的 控

3、 制 。家 庭 网 关 占 据 了 数 字 家 庭 中 的 关 键 位 置 , 可 以 看 出 ,网 关 是 连 接 公 网 和 家 庭 私 网 的 喉 舌 , 即 负 责 家 庭 内 部 对公 网 的 访 问 和 交 互 , 又 负 责 用 户 从 公 网 上 对 于 家 庭 网 络的 访 问 和 控 制 , 另 外 还 需 要 负 责 家 庭 内 部 设 备 的 互 联 , 互控 等 操 作 。 家 庭 网 关 需 要 具 备 宽 带 接 人 、 业 务 识 别 、 控 制信 息 转 发 等 功 能 。家 庭 网 关 所 构 成 的 家 庭 网 络 的 结 构图 为 由 家 庭 网 络 构

4、 成 的 家 庭 网 络 与 运 营 商 联 接 示意 图 。图 数 字 家 庭 架 构数 字 家 庭 内 部 划 分 为 客 厅 、 厨 房 、 书 房 、 儿 童 房 和 卧室 。 其 中 , 客 厅 里 面 会 使 用 的 设 备 包 括 笔 记 本 电 脑 、 电 话 、电 视 、 音 响 等 , 这 里 的 设 备 主 要 以 娱 乐 位 置 。 书 房 里 面 可能 会 有 台 式 机 、 打 印 机 、 摄 像 机 、 数 码 相 机 等 , 这 里 的 设 备图 家 庭 网 络 的 联 接 示 意 图刘 述孙 明 俊信 息 产 业 部 电 信 研 究 院 通 信 标 准 研 究

5、 所 与 多 媒 体研 究 部 高 级 工 程 师信 息 产 业 部 电 信 研 究 院 通 信 标 准 研 究 所 与 多 媒 体研 究 部 工 程 师以 家 庭 网 关 为 界 , 用 户 家 庭 一 侧 为 家 庭 网 络 , 另 一 侧为 运 营 商 的 网 络 。 家 庭 网 关 与 运 营 商 连 接 一 端 可 选 用口 旧方 式 或 用 以 太 网 方 式 接 人 到 运 营 商 的 接 人 服 务 器上 , 对 家 庭 内 的 媒 体 流 进 行 汇 聚 , 这 样 不 仅 可 以 提 供 网 络浏 览 一 类 的 业 务 还 可 以 进 行 媒 体 流 的 汇 聚 , 如

6、视 频 点 播 、视 频 广 播 、 通 信 服 务 、 卡 拉 、 游 戏 、 用 户 节 目 预 定等 。 运 营 商 的 接 人 服 务 器 根 据 用 户 媒 体 流 的 业 务 , 把 数 据发 送 到 相 应 的 业 务 网 络 内 。 在 家 庭 网 络 一 侧 根 据 设 备 的不 同 分 为 几 个 子 网 , 把 相 对 独 立 的 功 能 加 以 隔 离 , 根 据 家庭 网 络 业 务 的 划 分 可 以 把 通 信 、 娱 乐 与 控 制 分 别 划 分 到不 同 的 子 网 网 段 中 , 对 于 控 制 一 类 的 业 务 可 以 加 以 特 别的 防 护 手 段

7、 保 证 访 问 的 安 全 。 所 有 这 些 子 网 可 以 通 过 家庭 网 关 进 行 互 联 。家 庭 网 关 的 类 型家 庭 网 关 的 定 义由 于 家 庭 网 关 跨 接 各 种 不 同 的 行 业 , 其 具 体 应 用 也各 有 差 异 , 目 前 不 同 公 司 或 组 织 对 家 庭 网 关 有 着 很 多 不同 的 定 义 和 理 解 。的 家 庭 网 关 定 义盯 即 是 一 个 在 年 建 立的 正 式 的 工 业 论 坛 组 织 , 它 率 先 采 用 家 庭 网 关 来 代 表 一 个集 中 式 智 能 接 口 , 将 外 部 的 家 庭 接 人 网 络 和

8、 家 庭 内 网 络 联系 起 来 。 的 家 庭 网 关 定 义 为 一 种 简 单 的 、 智 能 的 、 标 准化 的 、 灵 活 的 整 个 家 庭 网 络 接 口 单 元 , 它 可 以 从 不 同 的 外部 网 络 接 收 通 讯 信 号 , 通 过 家 庭 网 络 传 递 信 号 给 某 个 消 费设 备 。 借 助 引 人 家 庭 网 关 的 概 念 , 希 望 能 够 为 集 成 不 同 的外 部 网 络 和 丰 富 新 的 应 用 提 供 一 个 有 效 的 途 径 。公 司 的 家 庭 网 关 定 义 。 一 个 在 家 庭 内的 网 络 化 信 息 设 备 与 智 能

9、宽 带 接 人 网 之 间 的 智 能 化 网 关 。公 司 的 家 庭 网 关 定 义 。 一 种 将 家 庭 网 络 无缝 连 接 到 宽 带 网 络 , 使 所 有 家 庭 内 连 网 设 备 同 时 享 有 高速 连 接 的 设 备 。的 家 庭 网 关 定 义 。 连 接 一 个 外 部网 络 或 多 个 接 人 网 络 , 通 过 某 种 类 型 的 家 庭 网 络 分 配 服务 给 一 个 或 多 个 设 备 的 设 备 , 即 一 个 集 中 整 个 家 庭 的 网关 才 能 视 为 一 个 真 正 的 网 关 。 但 由 于 现 有 一 些 产 品 已 具备 其 中 的 某

10、些 功 能 , 而 且 目 前 存 在 许 多 不 同 的 观 点 , 因 此家 庭 网 关 应 有 一 个 比 较 广 义 或 普 遍 的 意 义 上 的 定 义 。不 同 的 家 庭 网 关 可 以 提 供 不 同 水 平 和 类 别 的 应 用 。由 定 义 的 家 庭 网 关 设 备 可 以 使 家 庭 消 费 者 使 用 几 乎所 有 主 要 的 应 用 , 如 远 程 通 讯 、 接 人 、 远 程 教 育 、远 程 医 疗 、 可 视 电 话 、 家 电 管 理 和 集 成 、 安 全 系 统 管 理 、 家庭 能 源 调 节 和 管 理 、 自 动 计 量 读 表 、 邻 里

11、无 绳 漫 游 电 话 、视 频 传 送 和 分 配 、 虚 拟 和 视 频 点 播 、 视 频 交 互 通 讯 、点 唱 机 、 在 线 广 告 和 电 子 公 告 。 因 此 , 由 玉 定 义 的 家庭 网 关 的 概 念 被 广 泛 地 接 受 。在 过 去 的 几 年 当 中 , 许 多 生 产 厂 商 的 努 力 共 同 推 动家 庭 网 关 走 出 了 其 概 念 阶 段 。 同 时 , 家 庭 网 关 被 用 于 代 表不 同 类 型 的 产 品 , 因 此 也 引 起 了 一 些 混 淆 , 其 中 已 有 的 部分 产 品 包 括 网 络 接 口 单 元 设 备 如 电 话

12、 接 口 盒 、调 制 解 调 器 、 电 缆 调 制 解 调 器 、 机 顶 盒 、 结 构 布 线 系 统 的、 增 强 的 机 、 结 合 家 庭 网 络 解 决 方 案 的 宽 带 调 制解 调 器 , 提 供 某 些 专 门 服 务 的 特 殊 家 庭 设 备 , 以 及 所推 崇 的 集 中 型 家 庭 网 关 产 品 等 。家 庭 网 关 分 类家 庭 网 关 的 类 型 受 到 家 庭 网 关 定 位 的 影 响 , 目 前 分为 了 集 中 式 网 关 和 专 用 型 网 关 两 种 。集 中 式 网 关集 中 式 网 关 的 方 案 倾 向 于 在 家 庭 网 络 中 只

13、使 用 一 个家 庭 网 关 , 这 个 网 关 具 备 接 人 、 认 证 和 管 理 等 功 能 , 能 够支 持 集 成 的 视 频 、 音 频 和 语 音 应 用 , 如 高 级 的 机 顶 盒 产品 , 允 许 通 过 提 供 集 成 化 服 务 。 目 前 , 有 些 基 于的 网 关 集 成 了 接 人 功 能 和 业 务 功 能 , 可 为 不 同 终 端设 备 提 供 声 音 、 视 频 和 数 据 信 号 。专 用 型 网 关专 用 型 网 关 或 服 务 器 型 网 关 是 设 计 用 于 提 供 特 定 类型 的 应 用 , 诸 如 接 人 、 电 话 、 家 庭 控

14、制 与 安 全 , 因此 专 用 型 网 关 根 据 其 应 用 的 场 景 不 同 而 体 现 为 一 个 集 线器 、 机 顶 盒 、 或 者 等 。随 着 新 的 家 庭 网 关 产 品 的 不 断 出 现 , 不 同 类 型 的 应用 集 中 于 一 个 装 置 应 该 是 家 庭 网 关 研 究 和 开 发 的 未 来 趋势 , 然 而 这 只 是 最 终 的 期 望 , 因 为 一 方 面 , 不 同 的 外 部 接人 网 络 的 特 点 不 同 , 不 同 的 服 务 提 供 商 有 不 同 的 商 业 模式 , 存 在 不 同 的 已 有 的 或 正 在 研 发 的 网 络 接

15、 口 设 备 , 它 涉及 许 多 不 同 的 技 术 或 商 业 问 题 , 因 此 在 一 段 时 间 内 很 难有 一 个 单 一 的 家 庭 网 关 解 决 方 案 出 现 。 另 一 方 面 , 尽 管 一个 分 布 式 或 多 个 网 关 的 方 案 也 有 许 多 支 持 者 , 包 括 制 造商 和 运 营 商 , 但 其 同 时 也 面 临 着 集 成 网 关 方 案 的 挑 战 。 我们 相 信 整 个 家 庭 最 终 还 是 通 过 集 中 式 网 关 提 供 一 个 最 有效 的 桥 接 外 部 网 络 和 家 庭 网 络 或 设 备 的 解 决 方 案 。网 络 技

16、术 电 信 网 技 术 年 月 第 期 口网 关 的 功 能 模 块家 庭 网 关 应 该 具 备 三 个 方 面 的 功 能 , 即 接 人 功 能 、 业务 功 能 和 管 理 功 能 见 图 。 这 三 类 功 能 是 针 对 集 中 式 网关 而 言 的 , 能 够 为 用 户 提 供 全 部 的 家 庭 网 络 服 务 。 设 备 制造 商 可 以 根 据 运 营 商 的 需 求 , 提 供 具 备 某 些 功 能 模 块 或者 全 部 模 块 的 物 理 设 备 。管 理 功 能 包 括 管 理 、 发 现 和 防 备 措 施 、 地 址 解 析 和 包转 发 、 服 务 质 量

17、, 和 安 全 几 个 方 面 , 检 测 功 能 ,功 能 , 地 址 功 能 , 防 火 墙 , 功 能 , 安 全 功 能 , 命 名 功 能 ,管 理 功 能 八 个 模 块 构 成 。 其 中 , 家 庭 网 关 的 业 务 质 量 保 证和 管 理 两 个 功 能 尤 为 重 要 。家 庭 网 关 对 于 业 务 质 量 的 保 证图 家 庭 网 关 功 能 模 块 划 分 示 意 图, 接 入 功 能家 庭 网 关 的 接 人 功 能 主 要 是 用 来 实 现 数 字 家 庭 网 络与 公 共 网 络 的 连 接 , 目 前 的 接 人 公 共 网 络 的 方 式 有 很 多种

18、 , 如 , 以 太 网 , 有 线 电 视 电 缆 , 电 力 线 都 有 可 能 作为 接 人 方 式 。 家 庭 网 关 也 需 要 集 成 多 种 内 部 网 络 连 接 技术 , 可 以 通 过 电 力 线 、 双 绞 线 、 同 轴 线 、 无 线 等 多 种 方 式 接人 家 庭 网 络 中 的 设 备 , 其 它 的 不 能 满 足 家 庭 网 络 标 准 的设 备 则 通 过 , 等 接 口 接 到 一 台 转 换 设 备 连接 到 家 庭 网 络 中 。业 务 功 能业 务 功 能 模 块 需 要 完 成 部 分 公 共 网 络 推 进 到 家 庭 中的 业 务 功 能 。

19、 家 庭 网 络 中 可 能 存 在 着 娱 乐 、 通 信 和 控 制 等几 种 类 型 的 业 务 。 娱 乐 和 控 制 类 的 业 务 , 主 要 是 需 要 家 庭网 关 做 桥 接 , 控 制 点 或 者 是 转 发 的 作 用 , 而 对 于 通 信 类 的业 务 , 由 于 其 主 要 是 公 共 网 络 延 伸 到 家 庭 中 的 应 用 , 家 庭网 关 需 要 具 备 控 制 信 令 交 换 和 编 解 码 功 能 , 同 时 还 能 够负 责 将 业 务 转 发 到 合 适 的 应 用 设 备 上 去 。 现 在 的 专 用 型网 关 , 如 , 机 顶 盒 等 , 都

20、 可 以 看 作 是 具 备 业 务 功 能 模块 的 家 庭 网 关 设 备 。管 理 功 能家 庭 网 关 承 载 的 主 要 业 务 包 括 娱 乐 、 通 信 和 控 制 三种 , 这 三 种 业 务 对 于 网 络 传 送 质 量 要 求 各 不 相 同 , 与 运 营商 之 间 的 连 接 带 宽 是 有 限 的 , 如 果 对 这 些 业 务 不 加 以 区分 , 在 网 络 拥 塞 时 , 每 种 业 务 的 服 务 质 量 都 会 大 大 降 低 。因 此 , 保 障 也 是 家 庭 网 关 一 项 重 要 的 功 能 。家 庭 网 关 实 现 保 障 有 两 种 方 法 第

21、 一 种 是 优 先级 , 这 种 方 法 设 置 了 不 同 用 途 封 包 的 优 先 级 。 例 如 ,高 分 辨 率 的 视 频 或 音 频 的 优 先 级 最 高 , 标 准 分 辨 率 的 视频 其 次 , 数 据 的 优 先 级 最 低 。 第 二 种 方 法 是 有 保 证 的, 这 种 方 法 保 留 了 带 宽 。 例 如 , 一 旦 带 宽 被 保 留 以 支 持一 个 高 分 辨 率 的 视 频 , 当 带 宽 不 足 以 同 时 支 持 两 个 高 分辨 率 视 频 时 , 另 一 个 视 频 即 被 丢 弃 。目 前 , 各 个 标 准 化 组 织 , 如 , 一

22、, 等 都非 常 关 注 的 问 题 , 但 目 前 看 来 仍 然 是 基 于 优 先 级 的方 式 更 能 有 效 地 解 决 现 在 的 问 题 。家 庭 网 关 的 管 理家 庭 网 络 的 管 理 分 两 级 , 一 级 是 公 网 的 管 理 , 一 级 是家 庭 网 络 内 部 的 管 理 见 图 。 通 过 这 两 级 管 理 实 现 家 庭网 络 的 设 备 和 业 务 的 正 常 运 作 和 安 全 。配配 置置置置置置置置 夕夕夕夕夕夕 七 二 七七管管 理理一 一 、图 家 庭 网 络 的 管 理 结 构口公 网 管 理公 网 管 理 是 运 营 商 级 的 管 理 ,

23、 在 这 一 级 运 营 商 主 要是 管 理 每 个 家 庭 网 络 的 出 口 设 备 家 庭 网 关 , 它 包 括配 置 管 理 、 故 障 管 理 、 日 志 管 理 和 安 全 管 理 。 具 体 需 要 完成 的 管 理 功 能 有配 置 管 理 。 家 庭 网 络 在 公 网 级 的 配 置 管 理 就 是 对家 庭 网 关 的 配 置 管 理 , 主 要 指 业 务 数 据 录 音 通 知 数 据 、语 音 元 素 和 字 段 等 、 用 户 数 据 的 配 置 , 以 及 家 庭 网 络 正常 工 作 所 需 的 相 关 配 置 。故 障 管 理 。 家 庭 网 关 可 以

24、 在 定 期 或 必 要 时 进 行 在线 自 检 , 检 测 设 备 的 状 态 和 故 障 , 并 通 过 告 警 系 统 , 对 监测 异 常 做 出 相 应 的 处 理 。 其 中 , 告 警 系 统 应 该 可 以 按 照 故障 的 严 重 程 度 分 类 , 一 般 至 少 应 分 为 两 大 类 , 即 紧 急 告 警和 非 紧 急 告 警 。安 全 管 理 。 应 对 管 理 员 的 访 问 权 限 有 严 格 的 规 定 。管 理 员 登 录 时 要 求 账 户 和 密 码 , 系 统 对 每 次 访 问 做 记 录 。根 据 管 理 员 的 需 要 , 系 统 可 以 对

25、其 权 限 进 行 分 类 , 如 系 统管 理 员 、 配 置 管 理 员 、 维 护 管 理 员 等 。日 志 管 理 。 日 志 主 要 用 来 记 录 用 户 的 活 动 过 程 、结 果 以 及 设 备 的 运 行 状 况 , 一 般 分 为 用 户 日 志 、 系 统 日 志和 故 障 日 志 。家 庭 级 管 理家 庭 级 管 理 是 指 用 户 对 家 庭 内 部 的 设 备 管 理 、 安 全管 理 和 业 务 的 管 理 。 对 于 家 庭 网 关 管 理 主 要 是 通 过 家 庭网 关 在 线 申 请 业 务 、 激 活 和 去 激 活 业 务 、 对 允 许 用 户

26、修 改的 业 务 数 据 进 行 个 性 设 置 等 。 设 置 家 庭 网 络 出 口 的 安 全级 别 , 以 保 证 家 庭 网 络 内 部 信 息 的 安 全 , 对 业 务 和 家 庭 网络 管 理 员 身 份 设 置 密 码 。家 庭 网 络 的 应 用 前 景家 庭 网 络 市 场 的 发 展 是 以 家 庭 宽 带 市 场 发 展 为 基 础的 , 年 全 球 共 有 万 个 家 庭 引 进 了 家 庭 网 络 , 预计 年 将 增 加 到 接 近 亿 个 家 庭 。从 市 场 角 度 看 , 随 着 我 国 计 算 机 互 联 网 用 户 的 增 加 ,以 , , 以 太 网

27、 , 等 多 种 宽 带 接 人 方 式 也逐 渐 普 及 起 来 。从 运 营 商 角 度 看 , 通 过 开 展 更 多 更 新 的 家 庭 网 络 业务 也 可 以 改 变 目 前 固 网 的 的 降 低 , 部 分 固 话 业 务向 移 动 转 移 的 状 况 。结 束 语家 庭 网 关 做 为 家 庭 网 络 中 最 为 重 要 的 一 个 设 备 , 连接 着 家 庭 网 络 与 运 营 商 , 家 庭 网 关 对 于 家 庭 网 络 的 开 展至 关 重 要 , 因 此 家 庭 网 络 是 否 可 能 成 功 部 署 , 与 家 庭 网 关是 否 易 用 , 是 否 可 以 与

28、家 庭 网 络 中 的 设 备 相 互 发 现 与 互操 作 , 是 否 可 以 支 持 多 种 业 务 均 是 紧 密 相 关 的 。 相 信 随 着对 家 庭 网 关 与 家 庭 网 络 相 关 标 准 的 制 定 , 各 个 生 产 厂 家对 于 产 品 相 关 功 能 统 一 认 识 , 生 产 出 高 性 价 比 , 功 能 丰 富的 家 庭 网 关 , 在 运 营 商 推 动 与 培 养 下 , 家 庭 网 络 会 很 快 成为 电 信 运 营 收 人 中 的 重 要 一 环 。收 稿 日 期 一 一红 色 财 富 , 金 色 “ 在 中 国 ”全 球 峰 会 月 开 幕刚 刚 结

29、 束 的 北 京 财 富 论 坛 上 , 信 息 产 业 部 部 长 王 旭 东郑 重 表 示 “ 中 国 承 诺 在 年 提 供 技 术 服 务 ” 。 同 时王 部 长 也 指 出 , “ 在 推 进 过 程 中 一 个 很 重 要 的 问 题 , 就是 最 终 要 看 技 术 的 发 展 程 度 和 市 场 发 育 情 况 ” , 即 面 对 将要 到 来 的 时 代 , 我 们 真 的 都 准 备 好 了 吗 由 国 内 权 威电 信 科 研 机 构 信 息 产 业 部 电 信 研 究 院 年 月一 日 在 北 京 举 办 的 “ 在 中 国 , 全 球 峰 会 将 会对 这 个 问

30、题 进 行 全 面 、 客 观 的 剖 析 。本 届 峰 会 依 托 信 息 产 业 部 电 信 研 究 院 的 一 批 知 名 专家 及 多 年 在 领 域 积 累 的 深 厚 实 力 , 以 “ 解 读 全 球 , 规划 中 国 共 赢 未 来 ” 为 主 题 , 围 绕 产 业 政 策 、 网 络 建 设 、 业 务运 营 、 技 术 进 展 等 方 面 的 内 容 , 深 度 诊 释 中 国 产 业 政策 走 向 网 络 规 划 、 设 计 和 优 化 中 国 电 信 运 营 商 的技 术 路 线 选 择 不 同 运 营 商 的 品 牌 、 业 务 定 位 和 资 费 等 运营 战 略 分 析 业 务 整 合 与 业 务 创 新 产 业 链 关 键 环 节终 端 的 发 展 面 向 未 来 的 技 术 发 展 和 演 进 等 倍 受 关注 的 主 题 。另 悉 , 一 的 技 术 成 熟 与 商 用 进 程 已 有 长 足的 进 展 , 专 门 为 一 准 备 的 专 项 测 试 在 月 收 官 ,对 于 测 试 进 展 情 况 和 测 试 结 果 也 将 会 在 本 届 峰 会 上 进 行公 布 。