家庭網關技術與應用的詳細解讀
智能家庭網絡是信息時代帶給人們的又一個高科技產物。它藉助現有的計算機網絡技術,將家庭內各種家電和設備連網,通過網絡爲人們提供各種豐富、多樣化、個性化、方便、舒適、安全和高效的服務。家庭網絡化也是整個社會信息化的一個重要的部分。實現家庭內部信息與家庭外部信息的交換,無疑是家庭連網的目的所在。它的實現需要設計一個理想的家庭網關。下面由小編來詳細解讀家庭網關的技術與應用。
一、家庭網關的功能
家庭網關是連接家庭網絡和外部網絡的接口單元,應該能夠提供家庭聯網、服務質量(QoS)保障、安全管理、維護管理、地址管理和數據轉發等功能,除提供基本接入功能外,還可以擴展提供特定應用。
二、家庭網關的基本組成
一般說來,家庭網關包括5個功能模塊:
接入功能模塊。家庭網關的接入功能主要實現家庭網絡與電信網絡的連接。
聯網功能模塊。家庭網關的聯網功能主要實現家庭內部的用戶終端設備之間的連接,包括計算機和具有聯網功能的家用電器。
傳送功能模塊。家庭網關的傳送功能主要實現家庭網絡內部設備與電信網絡之間的IP包的傳送。
核心功能模塊。核心功能包括地址功能、QoS功能、安全功能、遠程管理功能、本地管理功能。
地址功能主要實現家庭網關自身IP地址獲得以及支持家庭內部終端獲得IP地址,QoS功能主要實現多業務流的分級處理及轉發,安全功能主要防止外部網絡對家庭網絡的非法訪問以及內部網絡的非法接入,遠程管理主要實現運營商對家庭網關的遠程管理與控制,本地管理主要實現家庭網關的本地登錄管理與控制。
業務功能模塊。業務功能模塊與公共電信網絡的業務實現相關,由於業務的種類很多,所以具備業務功能的家庭網關有很多類型,其具備的功能也與特定的業務相關。業務功能模塊是可選的。
三、家庭網關與內部終端設備的連接
未來數字家庭的一個重要特徵就是各種家庭設備間的互聯互通,所有聯網設備都要被連接到家庭網關上,傳輸數據、音頻和視頻。如果所用這些連接都通過牆上打孔的方式實現,幾乎是人們所無法接受的,Wi-Fi(WirelessFidelity,無線保真)技術的出現和成熟,爲家庭內部設備互聯提供了一種理想的選擇。
家庭網關作爲樞紐,Wi-Fi作爲橋樑,在各類便攜式和固定設備間實現方便地互聯。Wi-Fi技術與藍牙技術一樣,同屬於在辦公室和家庭中使用的短距離無線技術,該技術使用2.4GHz附近的頻段。
由於受制於功耗問題,Wi-Fi僅能在筆記本等領域發揮作用。而如今,功耗問題的解決令Wi-Fi正以驚人的速度席捲消費電子產品,越來越多的半導體供應商和消費電子產品製造商將Wi-Fi作爲一種連接手段嵌入消費電子產品中。
在某種程序上Wi-Fi推動了家庭網關的發展和應用。
四、家庭網關組建要求
要大規模地應用家庭網絡,構建家庭網絡的.技術必須滿足一些重要的要求。滿足這些要求是爲了讓那些一點技術都不懂的用戶願意去使用家庭網絡。如果操作過於複雜,家庭網絡的市場將僅僅侷限於願意花費時間和精力去學習新技術的用戶。
1.要求是要有足夠的地址空間
這樣才能爲大量的家用電器設備都分配一個惟一的IP地址;當前使用的ipv4協議在家庭網絡中應用的第一個限制是可利用的地址空間貧乏。即使isp只給每個家庭網絡分配一個地址,家庭網絡的大量應用也會很快將ip地址耗盡,而且各個國家和地區分配到的ip地址差別很大。由於歷史的原因,北美分配到的ip地址要比歐洲和亞洲多很多。因此,即使在北美可以基於ipv4來構建家庭網絡,在其他地區這種方法也是不可行了。
2.要求是用戶只需對家庭網絡進行非常少量的配置和維護
如果用戶需要花費大量的時間去安裝和維護家庭網絡,那麼他們對使用這些新技術的熱情就會大大降低。配置、維護和操作越簡單,就越容易被廣大消費者接受。家庭網絡要求可以很容易地對家電設備進行安裝和配置。基於ipv4的家庭網絡中,一臺家電要自動獲取一個ip地址的惟一方法是建立一個dhcp服務器,但是dhcp服務器需要進行管理。
3.要求是可以讓各種各樣的家電設備參與到家庭網絡中來
家庭網絡中的設備不應該僅僅侷限於目前可以聯網的設備,如PC、機頂盒等。家庭網絡所使用的技術應該更加靈活以使盡可能多的家電設備可以接入到家庭網絡中。
4.要求是要有靈活多樣的通信方式
家庭網絡不應該也不可能僅僅侷限於使用傳統的銅線連接,而應能使用多種傳輸介質。可能的通信方式包括Wi-Fi、藍牙、WLAN等。
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