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信息技术的发展一日千里,而信息技术发展的动力包括两个方面,一是技术驱动,二是市场驱动。随着通信与网络的迅猛发展,人们希望在任何时间、任何地点,通过任何设备访问所有的数据、声音和视频,家庭网络在市场的驱动下,昂首驶入了新世纪信息技术发展的快车道,家庭网络将改变我们的工作、生活、娱乐和学习的方式。
一. 家庭网络
家庭网络即家庭中的局域网,它是指把家庭中的PC及外设,其他家电(如空调、冰箱、防盗设施等)连接在一起而构成的网络,局域网中的各家用设备可共享一个Internet接口。在家中,各家庭设备间可共享资源,可以将一个文件从一台PC传送到另一台PC, 可从任意一台PC向任一台打印机发送文档;或者仅仅用一个遥控器,你可对各种家用设备进行方便的控制;网络微波炉能够存储微波炉菜谱,还能够从网络上(比如生产厂家的网站)自动下载新菜谱,只要事先把食物放进去,它便会根据菜谱自动做成香喷喷的美味佳肴……
家庭局域网联网的技术有:家庭电话线局域网、以太局域网、 无线局域网和电力线局域网。以太局域网技术成熟、传输速度高,但需要以网络集线器或交换机为网络拓扑核心重新布线,且花费较高;无线局域网家庭使用最为方便,但对广大消费者而言其性能价格比却不太理想;电力线网络则易于受到电磁波、电压波动的干扰;而家庭电话线联网可以利用现有的电话线,无需重新布线,无需任何交换机、集线器等网络设备,提供了方便、经济、可靠和高速的家庭联网方式。
二. 家庭电话线网络联盟HomePNA
一些领先的计算机和通信公司认识到拥有多台PC和PC外设(打印机, 扫描仪)的家庭的不断增加,产生了家庭网络的巨大消费市场。1998年6月这些公司联合发起建立了家庭电话线路网络联盟(HomePNA: Home Phoneline Networking Alliance, http://www.homepna.org ),以确保采纳一个单一的、统一的电话线联网标准,给市场带来一个方便、经济和高速的家庭网络解决方案。发起HomePNA的11家公司为:3Com, AMD, AT&T, Compaq, Epigram, Hewlett-Packard, IBM, Intel, Lucent Technologies, Rockwell Semiconductor Systems, Tut System。现全球100多家大型的计算机和通信公司加入了HomePNA,HomePNA是一个开放的团体,HomePNA鼓励任何对家庭电话线网络感兴趣的公司加入到联盟之中。1998 年12 月,HomePNA 公布了采用Tut 1Mbps 技术 的HomePNA Spec 1.0, 1999年11月HomePNA宣布基于HomePNA的1 Mbps规范的产品能很容易地在19个欧洲国家检验和上市。1999年12月HomePNA宣布了采用Epigram 10Mbps技术的HomePNA Spec 2.0,10Mbps的家庭局域网的传输速度扩展了家庭网络的应用。选用2-30 MHz部分频率波段,许多现有的电话线的传输能力可扩展到100 Mbps。 HomePNA的成员正在致力于提出更高速度的家庭电话线网络规范,HomePNA的宗旨是新规范均向后兼容而且可互操作。HomePNA技术为电话线中的简单、高速以太网技术,这允许HomePNA网络与目前市场上大量的以太网相容的软件、硬件和设备相匹配。AMD的HomePNA 主席和商业发展主任Cyrus Namazi 说“新世纪家庭电话线网络将得到飞速的发展,HomePNA已经为此作好了准备”。
三. 家庭电话线网络的组网方式和关键技术
1.组网方式
通过现有的电话线组建LAN,无需重新布线,仅需装上网卡,将RJ-11电话线缆插入电话墙座,网络即可接通。LAN内所有的节点按随机的树结构方式连接,无需任何交换机、集线器等网络设备,可巧妙地改变家庭电话布线的拓扑结构。一条电话线可互联多台PC或网络设备以组建一个局域网。局域网内的PCs或网络设备可共享一个Internet接口,这样就节省了ISP帐号和接入线路。1Mbps的电话线连接可以在家庭局域网内共享文件、高质量的音频流、打印机等,玩多个人参加的激烈游戏,共享互联网接入;10Mbps 的电话线连接可以支持大数据量的、 基于图形图像的应用,还可以支持各类高速Internet接入技术。图1显示了一个用户可能组建的家庭电话线网络,从图中可以看出网络为一个随机的树结构。
图1 电话线家庭网络组网图
2. 关键技术
电话线网络的一个设计准则就是不能与已存在的服务,例如话音/传真、xDSL服务相干扰。 HomePNA 物理层(PHY) 采用频分复用(FDM)技术,局域网内流量与对外语音业务(电话、传真等)、互联网访问彼此互不干扰。HomePNA PHY 信号的频率范围高于普通老式电话(POTS) 和数字用户线(xDSL) 使用的频率。在美国POTS的频率范围为20 Hz -3.4 kHz(国际上略微高一些);xDSL,例如UADSL的频率范围是25 kHz-582 kHz,HomePNA PHY 信号可操作在2MHz以上的频率,HomePNA 1Mbps规范以7.5MHz为中心频率,信号频率范围为5.5MHz - 9.5 MHz。如果家庭网络采用普通的modem, 可以同时进行家中局域网内通信和对外语音业务,或者同时进行局域网内通信和互联网访问;而如果家庭网络采用cable modem或DSL,则可同时进行局域网内通信、对外语音业务和互联网访问。
HomePNA技术直接采用现有的以太网协议IEEE 802.3 CSMA/CD进行多路存取,Home PNA数据帧实际上是经过封装的以太网帧。HomePNA发射机从数据帧中取出前同步信号和分隔符字段,插入数据的标题,组成数据包,再把该数据包送入电话线;接收机则用以太网MAC前同步码和分隔符字段取代HomePNA数据标题,这样该数据包便可有效地从一个节点传送到另一个节点。这就保证了与现有的许多以太网软件兼容。 HomePNA使用若干滤波技术和特殊的自适应技术来克服线路上各种噪音,保证网络不间断地可靠运行。
四. 家庭电话线网络的发展现状及应用前景
潜在的巨大市场激发了许多知名厂商加入到家庭电话线网络竞争队伍中,目前国外十几家大公司已经向市场推出了它们的家庭电话线网络产品。例如3Com推出的HomeConnect (软件为Microsoft的HomeClick) , Intel推出的AnyPoint, Linksys推出的HomeLink系列家庭电话线网络产品。这些产品可将家庭中的PC及外设连接起来,组成家庭局域网。
HomePNA Spec 2.0技术使家庭电话线的传输速率达到10Mbps,HomePNA还允许更高的速率。HomePNA预计采用HomePNA技术的产品将包括PCs 、ADSL modems、cable modems、家庭网关、数字电视、机顶盒等,Cisco宣布将于2000年秋季推出支持HomePNA的家庭网关。随着网络家电的推出,未来家庭将可以通过电话线,组成一个连接家庭内PC及外设、网络冰箱、烤箱、防盗设施等家电的智能化的家庭网络。千百万人现在的梦想是自己的家拥有一个智能化家庭局域网,不断下降的设备价格和新技术正使这一梦想成为现实。