四、誰將是數字家庭網絡無線傳輸的理想選擇？

　　從各方面匯集的信息來看，數字家庭無疑將是消費電子行業中下一個熱點。幾乎所有的主要半導體公司向該領域發力，半導體巨頭TI更是將該領域作為續寫其DSP輝煌的舞臺。圍繞數字家庭的控制權，出現了電視（以電視為核心）、電信（以網絡網關為核心）和IT（以PC為核心）三大派別。然而，數字家庭究竟是什么？具有什么樣的內涵？圍繞數字家庭究竟能為用戶演繹出多少“故事”？無論是業內專家，還是消費者雖然都有無限的遐想，但還是很難用三言兩語給出一個統一的解釋。但可以肯定的是，數字家庭所賦予的內涵會越來越豐富，但這是應用層的事情！而支撐這些豐富應用的底層技術，或者說組網技術將會是怎樣的呢？

　　有線媒質在數字家庭傳輸中受到制約

　　盡管對于很多新裝家居來說，可能有各式各樣的布線，包括電話線，同軸線，網絡類線乃至光纖。盡管這些布線在混合組網中可以發揮一些作用，但是最大一個問題就是無法滿足移動性，也無法升級，成本也很高。電力線作為數字家庭的傳輸媒質，目前已經以HomePlug標準的形式得到了驗證，包括Arkados的多家公司都推出了HomePlug模塊，數據傳輸測試效果還不錯，從覆蓋面上都比其他有線技術要廣，似乎比較適合大量的低端主流用戶，但就中國的現實情況來看，線路上的浪涌和高壓安全問題制約其短期內還難有尚好表現。由此，有線媒質所受的制約將成全無線媒質擔當數字家庭中的組網重任。

　　圖1：以WiFi為主構建數字家庭網絡傳輸網。

　　WiFi能成為家庭網絡的理想支持？

　　說到WiFi，的確有一個很有趣的事情，即數年前許多專家都認為WiFi即將消亡，因為它有太多的局限了，歸根結底就是它沒有漫游功能，不能自組網，從而只能成為其他技術的附庸。再就是該技術缺乏競爭力的盈利模式。但是，近年來的發展情況卻令許多專家跌破眼鏡，WiFi的出貨量連年激增。目前已成為無線聯網的主流技術。然而，另一方面，投入巨資建設WiFi網絡的運營商卻無利可圖，甚至不斷虧本，最后高興的只是芯片制造商，原因就在于WiFi受到其他技術的擠壓，沒有明確的獨立盈利模式。

　　但是，數字家庭似乎為WiFi找到了一個可以獨擔大任的發揮場合。它使用開放頻段，采用直序擴頻，最大數據傳輸速率為11Mbps，也可根據鏈路衰落狀態把傳輸率動態調整為5.5Mbps、2Mbps和1Mbps帶寬。無需直線傳播傳輸范圍為室外最大300米，室內有障礙的情況下最大100米，足以滿足家庭應用，其“無線保真”的本意似乎也和家庭娛樂需求更為貼合。所以，無論是從傳輸率，還是覆蓋都好像很符合數字家庭的應用。當然，也不乏與其激烈競爭的技術，WiMedia 陣營的UWB就是其中一項。Pluse Link的CWave采用的就是這種技術。UWB采用了很多頗具優勢的底層技術，包括MIMO，OFDM，數據率目前已經高達近1Gbps。但這項技術側重的高數據率，其過短的覆蓋距離將會制約它在數字家庭中的表現。

　　數字家庭的一個必不可少的功能就是與外界的互連問題。如今，802.11g是WiFi最成功的無線標準。基于WiFi的特性，使得該技術與網絡層的無線技術顯得更為友好。這可能就是該技術目前在數字家庭領域占據較大份額的原因之一。Broadcom公司無線連接集團無線局域網絡（WLAN）事業部副總裁兼總經理Michael Hurlston認為，WiFi如今已經成為數字家庭的最理想的支撐技術。他的理由很簡單：那就是針對今天的各種應用，Wi-Fi能夠以消費者可以承受的價格提供足夠的帶寬和覆蓋距離。近些年來，Wi-Fi制造商們已經在產品安全性和易用性上取得了可喜的進步。其帶來的直接結果，就是Wi-Fi市場的持續膨脹，以及針對各種特殊應用出現的不同變體。另外，他認為隨著802.11g逐漸下降的價格、功耗以及技術集成度，將會持續推動其進入數字家庭應用市場，包括移動電話、打印機和媒體播放器。

　　還有一個不可忽視的因素，就是802.11n正在迅速成為無線PC和路由器的事實標準，這將為高速數據傳輸應用提供了額外的支持。這些應用包括數字家庭中的視頻流傳輸，3D游戲等。802.11n為WiFi提供的5G頻段，更是為WiFi添加了新的動力，使之具備了進入包括機頂盒、高清電視、媒體播放器等消費類電子領域的能力。“通過兩個標準的互補，使得WiFi生態環境將繼續改進人們在家庭中的溝通方式以及對媒體節目的享受體驗”，Hurlston認為。

　　但另一方面，無論是802.11g，還是802.11n，其頻率的衰落特性在數字家庭中都將受到考驗，尤其是后者。需要考慮的應該是事情的兩個方面，一方面要考慮建筑物衰落特性對應用QoS的影響，另一方面還要考慮加大功率時產生的綜合EMI問題。尤其是中國單元式住房結構與西方國家有很大的不同。

　　ZigBee還能否趕上數字家庭的盛宴？

　　數字家庭中有很大一塊任務屬于控制域，即傳感器網絡的范疇。涉及到安全監控，自動抄表，遠程控制和維修，各種電子電氣設備的控制等。這類任務無需太高的傳輸速率，但可靠性和網絡體系更為主要。這些特性似乎決定了ZigBee成為其最為理想的選擇。飛思卡爾香港有限公司無線與移動系統事業部市場經理鄺景亮就是如此認為的，他說：“ZigBee具有路徑選擇、自動連結網絡及自我恢復等主要功能，非常適合數字家庭中的監控、控制與感測式網絡應用”。但他同時認為，目前由于設備更新和成本問題，ZigBee將首先僅在燈光控制中得到應用。

　　圖2：ZigBee網絡中的三級設備類型。

　　ZigBee協議定義了三種節點類型-網絡協調器、路由器和終端設備。ZigBee網絡協調器是整個網絡的中心，它負責的功能包括建立，維持和管理網絡，分配網絡地址等。協調器可以通過選擇網絡的工作信道和個域網識別標志（PAN ID）來啟動一個ZigBee網絡。一旦網絡啟動，路由器和終端設備就能加入網絡并通過網絡發射和路由數據。該網絡具有嚴格的級別管理，終端設備不能參與路由數據，因此在不發射和接收數據時可以休眠。這些特點恰恰與數字家庭中的控制功能相匹配。ZigBee的覆蓋距離最大為近100米，這點與家庭應用也比較貼合。

　　其實，ZigBee還有另外一個優點，那就是工作頻段問題。該技術除了ISM頻段外，還支持其他多個頻段。有不少工程師認為400M和800M頻段對數據家庭網絡可能都是不錯的頻率選擇。的確，這些頻段對中低速數據傳輸有優勢，尤其是許多公司都有成本很低的收發器模塊。從而在成本上更有優勢，另外，也有利于無線電愛好者開發相關產品，從另一個方面促進數字家庭網絡的推廣。

　　然而，ZigBee網絡也存在著一些問題，如由于網絡地址重復和更改而造成的尋址機制的缺陷，面對目前不斷增加的組網能力和安全需求，協議中的存儲容量難以滿足802.15.4MAC/PHY、ZigBee網絡層以及其他所期望的應用功能需求。還有一個關鍵缺陷是，ZigBee不能夠像藍牙技術那樣，支持信道的動態切換。這對未來數字家庭中WiFi，ZigBee混合組網以及QoS的保證都將是一個挑戰。

　　除了技術本身，ZigBee聯盟自身存在的問題也對該技術能否在數字家庭中大顯身手蒙上一層陰影。那就是如何針對現有協議標準進行升級的問題。由于商業利益，標準的幾大關鍵發起廠商各說各話，都不愿放棄對己有利的條款，始終難以達成有效的折衷。也正是這一點，使得該標準的進展就像老牛拉破車一般緩慢。

　　也正是由于上述因素，迫使不少廠商另辟新徑，許多準ZigBee的解決方案不斷涌現。如ST，Jennic，Maxstream以及富昌電子等公司的簡易ZigBee解決方案。這些簡易方案已經在家庭控制等許多方面得到了不少的應用。

　　從目前的態勢來看，市場需求對ZigBee的壓力似乎還不夠大，因為數字家庭技術還處在探索階段，受社會服務器網絡以及管理體制等多方面的制約，中國的數字家庭市場似乎還不會那么快膨脹，這給ZigBee提供了喘息的機會。但筆者認為，任何時候都不要忘記中國消費者在這方面的超前習慣，早期培育有利于厚積薄發。

　　家庭網絡中的QoS和安全更為關鍵

　　雖然不同于運營商級網絡，數字家庭網絡中的QoS也是非常關鍵的。關于保證QoS的MAC，如今的數字家庭解決方案中似乎少有人提及，而是將注意力都放到了帶寬上。實際上，數字家庭網絡的QoS的重要性只會比現有局域網更高。試想，當你正在全神貫注地欣賞點播的高清節目，誰能樂意不斷地被其他不相關的業務所打擾？

　　值得欣慰的是，已經有公司注意到了這個問題的重要性。已經有公司推出支持IEEE802.15.3b MAC的芯片。這種MAC是支持IP的，從底層開始設計。利用該MAC，就能支持同步的數據流，實現數字家庭中不同地點的大容量娛樂內容的可靠配送。

　　還有一個關鍵就是數字家庭網絡中的安全技術。目前，已經很多人將個人金融或家庭銀行列入數字家庭中不可或缺的一部分。的確，在家里辦理各種金融業務及理財，似乎在地理上非常安全，再也不用擔心偷拍偷錄等侵犯金融安全的行為，還解決了隨時的問題。但隨之而來的就是網絡安全問題。這不僅是傳輸網絡的安全，而且無論是哪種控制核心，其本身也都是必須考慮的安全環節。

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