四、誰將是數(shù)字家庭網(wǎng)絡(luò)無線傳輸?shù)睦硐脒x擇？

　　從各方面匯集的信息來看，數(shù)字家庭無疑將是消費(fèi)電子行業(yè)中下一個(gè)熱點(diǎn)。幾乎所有的主要半導(dǎo)體公司向該領(lǐng)域發(fā)力，半導(dǎo)體巨頭TI更是將該領(lǐng)域作為續(xù)寫其DSP輝煌的舞臺(tái)。圍繞數(shù)字家庭的控制權(quán)，出現(xiàn)了電視（以電視為核心）、電信（以網(wǎng)絡(luò)網(wǎng)關(guān)為核心）和IT（以PC為核心）三大派別。然而，數(shù)字家庭究竟是什么？具有什么樣的內(nèi)涵？圍繞數(shù)字家庭究竟能為用戶演繹出多少“故事”？無論是業(yè)內(nèi)專家，還是消費(fèi)者雖然都有無限的遐想，但還是很難用三言兩語給出一個(gè)統(tǒng)一的解釋。但可以肯定的是，數(shù)字家庭所賦予的內(nèi)涵會(huì)越來越豐富，但這是應(yīng)用層的事情！而支撐這些豐富應(yīng)用的底層技術(shù)，或者說組網(wǎng)技術(shù)將會(huì)是怎樣的呢？

　　有線媒質(zhì)在數(shù)字家庭傳輸中受到制約

　　盡管對(duì)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(wǎng)絡(luò)類線乃至光纖。盡管這些布線在混合組網(wǎng)中可以發(fā)揮一些作用，但是最大一個(gè)問題就是無法滿足移動(dòng)性，也無法升級(jí)，成本也很高。電力線作為數(shù)字家庭的傳輸媒質(zhì)，目前已經(jīng)以HomePlug標(biāo)準(zhǔn)的形式得到了驗(yàn)證，包括Arkados的多家公司都推出了HomePlug模塊，數(shù)據(jù)傳輸測試效果還不錯(cuò)，從覆蓋面上都比其他有線技術(shù)要廣，似乎比較適合大量的低端主流用戶，但就中國的現(xiàn)實(shí)情況來看，線路上的浪涌和高壓安全問題制約其短期內(nèi)還難有尚好表現(xiàn)。由此，有線媒質(zhì)所受的制約將成全無線媒質(zhì)擔(dān)當(dāng)數(shù)字家庭中的組網(wǎng)重任。

　　圖1：以WiFi為主構(gòu)建數(shù)字家庭網(wǎng)絡(luò)傳輸網(wǎng)。

　　WiFi能成為家庭網(wǎng)絡(luò)的理想支持？

　　說到WiFi，的確有一個(gè)很有趣的事情，即數(shù)年前許多專家都認(rèn)為WiFi即將消亡，因?yàn)樗刑嗟木窒蘖?，歸根結(jié)底就是它沒有漫游功能，不能自組網(wǎng)，從而只能成為其他技術(shù)的附庸。再就是該技術(shù)缺乏競爭力的盈利模式。但是，近年來的發(fā)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(lián)網(wǎng)的主流技術(shù)。然而，另一方面，投入巨資建設(shè)WiFi網(wǎng)絡(luò)的運(yùn)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(shù)的擠壓，沒有明確的獨(dú)立盈利模式。

　　但是，數(shù)字家庭似乎為WiFi找到了一個(gè)可以獨(dú)擔(dān)大任的發(fā)揮場合。它使用開放頻段，采用直序擴(kuò)頻，最大數(shù)據(jù)傳輸速率為11Mbps，也可根據(jù)鏈路衰落狀態(tài)把傳輸率動(dòng)態(tài)調(diào)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(nèi)有障礙的情況下最大100米，足以滿足家庭應(yīng)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(shù)字家庭的應(yīng)用。當(dāng)然，也不乏與其激烈競爭的技術(shù)，WiMedia 陣營的UWB就是其中一項(xiàng)。Pluse Link的CWave采用的就是這種技術(shù)。UWB采用了很多頗具優(yōu)勢的底層技術(shù)，包括MIMO，OFDM，數(shù)據(jù)率目前已經(jīng)高達(dá)近1Gbps。但這項(xiàng)技術(shù)側(cè)重的高數(shù)據(jù)率，其過短的覆蓋距離將會(huì)制約它在數(shù)字家庭中的表現(xiàn)。

　　數(shù)字家庭的一個(gè)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(biāo)準(zhǔn)。基于WiFi的特性，使得該技術(shù)與網(wǎng)絡(luò)層的無線技術(shù)顯得更為友好。這可能就是該技術(shù)目前在數(shù)字家庭領(lǐng)域占據(jù)較大份額的原因之一。Broadcom公司無線連接集團(tuán)無線局域網(wǎng)絡(luò)（WLAN）事業(yè)部副總裁兼總經(jīng)理Michael Hurlston認(rèn)為，WiFi如今已經(jīng)成為數(shù)字家庭的最理想的支撐技術(shù)。他的理由很簡單：那就是針對(duì)今天的各種應(yīng)用，Wi-Fi能夠以消費(fèi)者可以承受的價(jià)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(jīng)在產(chǎn)品安全性和易用性上取得了可喜的進(jìn)步。其帶來的直接結(jié)果，就是Wi-Fi市場的持續(xù)膨脹，以及針對(duì)各種特殊應(yīng)用出現(xiàn)的不同變體。另外，他認(rèn)為隨著802.11g逐漸下降的價(jià)格、功耗以及技術(shù)集成度，將會(huì)持續(xù)推動(dòng)其進(jìn)入數(shù)字家庭應(yīng)用市場，包括移動(dòng)電話、打印機(jī)和媒體播放器。

　　還有一個(gè)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(shí)標(biāo)準(zhǔn)，這將為高速數(shù)據(jù)傳輸應(yīng)用提供了額外的支持。這些應(yīng)用包括數(shù)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(dòng)力，使之具備了進(jìn)入包括機(jī)頂盒、高清電視、媒體播放器等消費(fèi)類電子領(lǐng)域的能力?！巴ㄟ^兩個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的互補(bǔ)，使得WiFi生態(tài)環(huán)境將繼續(xù)改進(jìn)人們?cè)诩彝ブ械臏贤ǚ绞揭约皩?duì)媒體節(jié)目的享受體驗(yàn)”，Hurlston認(rèn)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(shù)字家庭中都將受到考驗(yàn)，尤其是后者。需要考慮的應(yīng)該是事情的兩個(gè)方面，一方面要考慮建筑物衰落特性對(duì)應(yīng)用QoS的影響，另一方面還要考慮加大功率時(shí)產(chǎn)生的綜合EMI問題。尤其是中國單元式住房結(jié)構(gòu)與西方國家有很大的不同。

　　ZigBee還能否趕上數(shù)字家庭的盛宴？

　　數(shù)字家庭中有很大一塊任務(wù)屬于控制域，即傳感器網(wǎng)絡(luò)的范疇。涉及到安全監(jiān)控，自動(dòng)抄表，遠(yuǎn)程控制和維修，各種電子電氣設(shè)備的控制等。這類任務(wù)無需太高的傳輸速率，但可靠性和網(wǎng)絡(luò)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(dòng)系統(tǒng)事業(yè)部市場經(jīng)理鄺景亮就是如此認(rèn)為的，他說：“ZigBee具有路徑選擇、自動(dòng)連結(jié)網(wǎng)絡(luò)及自我恢復(fù)等主要功能，非常適合數(shù)字家庭中的監(jiān)控、控制與感測式網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用”。但他同時(shí)認(rèn)為，目前由于設(shè)備更新和成本問題，ZigBee將首先僅在燈光控制中得到應(yīng)用。

　　圖2：ZigBee網(wǎng)絡(luò)中的三級(jí)設(shè)備類型。

　　ZigBee協(xié)議定義了三種節(jié)點(diǎn)類型-網(wǎng)絡(luò)協(xié)調(diào)器、路由器和終端設(shè)備。ZigBee網(wǎng)絡(luò)協(xié)調(diào)器是整個(gè)網(wǎng)絡(luò)的中心，它負(fù)責(zé)的功能包括建立，維持和管理網(wǎng)絡(luò)，分配網(wǎng)絡(luò)地址等。協(xié)調(diào)器可以通過選擇網(wǎng)絡(luò)的工作信道和個(gè)域網(wǎng)識(shí)別標(biāo)志（PAN ID）來啟動(dòng)一個(gè)ZigBee網(wǎng)絡(luò)。一旦網(wǎng)絡(luò)啟動(dòng)，路由器和終端設(shè)備就能加入網(wǎng)絡(luò)并通過網(wǎng)絡(luò)發(fā)射和路由數(shù)據(jù)。該網(wǎng)絡(luò)具有嚴(yán)格的級(jí)別管理，終端設(shè)備不能參與路由數(shù)據(jù)，因此在不發(fā)射和接收數(shù)據(jù)時(shí)可以休眠。這些特點(diǎn)恰恰與數(shù)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(diǎn)與家庭應(yīng)用也比較貼合。

　　其實(shí)，ZigBee還有另外一個(gè)優(yōu)點(diǎn)，那就是工作頻段問題。該技術(shù)除了ISM頻段外，還支持其他多個(gè)頻段。有不少工程師認(rèn)為400M和800M頻段對(duì)數(shù)據(jù)家庭網(wǎng)絡(luò)可能都是不錯(cuò)的頻率選擇。的確，這些頻段對(duì)中低速數(shù)據(jù)傳輸有優(yōu)勢，尤其是許多公司都有成本很低的收發(fā)器模塊。從而在成本上更有優(yōu)勢，另外，也有利于無線電愛好者開發(fā)相關(guān)產(chǎn)品，從另一個(gè)方面促進(jìn)數(shù)字家庭網(wǎng)絡(luò)的推廣。

　　然而，ZigBee網(wǎng)絡(luò)也存在著一些問題，如由于網(wǎng)絡(luò)地址重復(fù)和更改而造成的尋址機(jī)制的缺陷，面對(duì)目前不斷增加的組網(wǎng)能力和安全需求，協(xié)議中的存儲(chǔ)容量難以滿足802.15.4MAC/PHY、ZigBee網(wǎng)絡(luò)層以及其他所期望的應(yīng)用功能需求。還有一個(gè)關(guān)鍵缺陷是，ZigBee不能夠像藍(lán)牙技術(shù)那樣，支持信道的動(dòng)態(tài)切換。這對(duì)未來數(shù)字家庭中WiFi，ZigBee混合組網(wǎng)以及QoS的保證都將是一個(gè)挑戰(zhàn)。

　　除了技術(shù)本身，ZigBee聯(lián)盟自身存在的問題也對(duì)該技術(shù)能否在數(shù)字家庭中大顯身手蒙上一層陰影。那就是如何針對(duì)現(xiàn)有協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行升級(jí)的問題。由于商業(yè)利益，標(biāo)準(zhǔn)的幾大關(guān)鍵發(fā)起廠商各說各話，都不愿放棄對(duì)己有利的條款，始終難以達(dá)成有效的折衷。也正是這一點(diǎn)，使得該標(biāo)準(zhǔn)的進(jìn)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(zhǔn)ZigBee的解決方案不斷涌現(xiàn)。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(jīng)在家庭控制等許多方面得到了不少的應(yīng)用。

　　從目前的態(tài)勢來看，市場需求對(duì)ZigBee的壓力似乎還不夠大，因?yàn)閿?shù)字家庭技術(shù)還處在探索階段，受社會(huì)服務(wù)器網(wǎng)絡(luò)以及管理體制等多方面的制約，中國的數(shù)字家庭市場似乎還不會(huì)那么快膨脹，這給ZigBee提供了喘息的機(jī)會(huì)。但筆者認(rèn)為，任何時(shí)候都不要忘記中國消費(fèi)者在這方面的超前習(xí)慣，早期培育有利于厚積薄發(fā)。

　　家庭網(wǎng)絡(luò)中的QoS和安全更為關(guān)鍵

　　雖然不同于運(yùn)營商級(jí)網(wǎng)絡(luò)，數(shù)字家庭網(wǎng)絡(luò)中的QoS也是非常關(guān)鍵的。關(guān)于保證QoS的MAC，如今的數(shù)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(shí)際上，數(shù)字家庭網(wǎng)絡(luò)的QoS的重要性只會(huì)比現(xiàn)有局域網(wǎng)更高。試想，當(dāng)你正在全神貫注地欣賞點(diǎn)播的高清節(jié)目，誰能樂意不斷地被其他不相關(guān)的業(yè)務(wù)所打擾？

　　值得欣慰的是，已經(jīng)有公司注意到了這個(gè)問題的重要性。已經(jīng)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(shè)計(jì)。利用該MAC，就能支持同步的數(shù)據(jù)流，實(shí)現(xiàn)數(shù)字家庭中不同地點(diǎn)的大容量娛樂內(nèi)容的可靠配送。

　　還有一個(gè)關(guān)鍵就是數(shù)字家庭網(wǎng)絡(luò)中的安全技術(shù)。目前，已經(jīng)很多人將個(gè)人金融或家庭銀行列入數(shù)字家庭中不可或缺的一部分。的確，在家里辦理各種金融業(yè)務(wù)及理財(cái)，似乎在地理上非常安全，再也不用擔(dān)心偷拍偷錄等侵犯金融安全的行為，還解決了隨時(shí)的問題。但隨之而來的就是網(wǎng)絡(luò)安全問題。這不僅是傳輸網(wǎng)絡(luò)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(huán)節(jié)。

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