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家庭无线网络

2004-02-11 eNet&Ciweek

  家庭网络技术是处理、管理、传输以及存储信息实现家庭中多部计算、控制、监控和通信设备连接与集成的要素集合。
   家庭网络需求加大
   直到不久前,家庭网络一直没有得到人们的重视。但是,随着家庭中PC和Internet迅速普及、电信技术的发展以及开发智能设备取得的进步,越来越证明了消费者相关网络最后100英尺的重要性。
   此外,随着这种发展和进步趋势的继续,对简单、灵活和可靠的家庭网络的需要将越来越大。我们将就与家庭网络技术和家庭网络环境有关的市场驱动因素、目前和未来的技术以及标准进行探讨。
   传统无线家庭网络技术被应用于红外线、无方向手持控制器,目前典型的应用包括VCR、TV和某些安全及报警。另一项显而易见的无线技术是无绳电话。然而,这些技术中没有一个可以被完全地归类为强健的家庭网络技术。无线电话仍需要铜双绞线和插座作为接入点,而目前的红外应用很少能脱离家庭的范围。
   基于无线的传输设备
   目前主要关注无线网络技术(无线电频率[RF])的标准工作组包括IEEE 802.11、HomeRF、蓝牙和标准无线访问协议(SWAP)。基于无线的传输设备可以用于在家庭内传送多种信息,其中一些使用分立的控制器设备,一些使用PC作为控制器设备,另一些则完全不使用控制器设备(如对等设备)。无线RF传输由于其灵活性、可移动性以及无需有线连接即可组成网络的功能,成为新兴的以网络为中心的家庭公认的首选家庭网络拓扑结构。
   RF传输网络
   多数新兴家庭网络无线系统利用扩频技术。这些技术提供了高带宽容量并且由于其可靠性被广泛地用于军事方面。目前有两种常用的扩频无线电技术:跳频扩频(FHSS)和直接序列扩频(DSSS)无线电技术。这两种无线电技术由于采用不同的频带和不同的厂商系统,因此不能互操作。选择系统非常关键,一旦用户选定了供应商,则很难更换到另一家供应商,甚至在实施业界标准的情况下。在这里,事实或专有的标准起支配作用。
   FHSS是一种窄带载波,它具有接收方和传送方可以识别的变化的传输模式。当双方的设备同步时,它们就建立了一种逻辑通信信道。
   DSSS生成所谓碎片或切分码(chipping codes)的比特模式。其可靠性是基于切分码的长度的或基于其所传送的数据比特长度的。由于具有纠错功能,因此它通常不需要重新发送数据,从而改进了性能。
   以PC为中心的纯数据网络
   一些软件和硬件供应商利用无线局域网提供家庭网络解决方案,解决方案利用家庭PC作为中心控制要素。在这种配置中,一台PC作为网络的主控器,它提供家庭与Internet之间的寻址和路由功能。
   这种直观的方式简单地将人们熟悉的PC技术与新型家庭网络技术相结合,它还在取得最终大规模应用的成功基础上向厂商提出了消费市场的挑战。
   首先,围绕PC而建的家庭网络意味着PC将永远开机运行,总可以进行通信。它还意味着其他运行在PC上的软件或硬件不会妨碍PC执行通信任务。消费者对出现致命错误必须重新引导的PC一般采取宽容的态度,但他们通常不能容忍通信网络的故障,因为他们期望网络时刻平稳运行。
   其次,围绕PC而建的家庭网络只能处理家庭中与PC相关的网络应用,如文件和打印机共享、多人参加的游戏以及共享的单一ISP账户。它没有解决其他如语音通信以及控制与监控应用这类要素。
   基于控制器的数据与语音家庭网络
  在这种情况下,基于微处理器的数字交换机作为通信服务器,为家庭中传送的语音数据流提供寻址和路由功能。它还通过一种功能强大的板上RF收发器传送家庭网络传输要素。收发器是基于获得专利的数字扩频技术的,可以有效地覆盖家庭周围几百英尺的距离。
   控制器提供了一种具有高带宽容量、用于语音和数据传输的强健的家庭网络。它是一座架在消费者所选择的服务提供商为家庭提供服务的传输网络要素与无线家庭网络之间的桥梁,联网的设备不需要连线和固定连线插座。这种系统还在家庭内和家庭外提供了几百英尺的接入功能。这里不存在重定位的限制,包括内部设备到设备通信在内的数据和语音服务都可以做到。
   基于控制器的数据与语音家庭网络系统可以提供四种不同的功能范围:
   家庭局域网——其网络功能向家庭网络用户提供了连接家庭中所有PC的易于安装的局域网。它允许共享计算机文件、打印机和磁带驱动器,并通过无线以太网和TCP/ IP局域网支持多人参与游戏。
   Internet 网关——这种控制器为共享单一ISP账户以及与所有PC的连接提供了Internet网关寻址和路由功能。在只交一份月租费的情况下,所有人可以同时在一个56kbps、128kbps或更快的账户上进行Internet冲浪。
   无线语音网络——在每台无线手机都可以察看和管理最多达四条普通电话服务(POTS)线路的同时,多台PC可以同时在局域网上使用。手机的显示使用户可以访问呼叫者ID和语音管理状态信息,并实时地做出呼叫管理的决定。
   传统线路POTS网络——家庭中所有电话线路都接入到控制器上。然后,电话线路分配到无线手机或具有内置收发器的无线RJ-11电话插座上,而标准的电话机、传真机或配置调制解调器的PC则可以连接到无线电话插座上。
   这种非基于PC的交换中心是基于软件的,因此,无需进行大规模的改动,就可使家庭中新的网络需求得到满足。
   家庭网络标准和规范
   标准,无论它是标准组织发布的,还是领先系统供应商作为事实标准发布的,将在系统开发中发挥越来越重要的作用。标准和规范的许多不同格式正在家庭网络上出现,其中包括下列格式:
   IEEE 802.11无线局域网——IEEE 802.11标准为两类网络定义了协议,即临时网络和客户机/服务器网络。临时网络是一种简单网络,在这种网络中无需使用接入点或服务器,就可在给定覆盖区域内的多个站点之间建立通信。该标准规定了每个站点必须遵守的规则,这样所有的站点都可以公平地访问无线媒介。它提供了仲裁媒介使用请求的方式,以保证为基础服务集合中的所有用户提供最大的吞吐量。客户机/服务器网络使用一个接入点,该接入点控制所有站(station)的传输时间分配并使移动站可以从一个蜂窝到另一个蜂窝漫游。接入点用于处理来自移动无线电到该客户机/服务器网络的有线或无线骨干线路的传输流。这种安排考虑到了基础服务中所有站的协调,并保证了对数据流的正确处理。接入点为无线站之间数据或输入输出网络服务器的数据提供了路由功能
   蓝牙——蓝牙无线电技术为现有数据网络、外设接口提供了一座通用桥梁,并可在远离固定网络基础设施的地方构建由连接设备组成的小型专用临时工作组。在设计上可用于噪声RF环境的蓝牙无线电技术利用一种快速应答和跳频方案来建立稳固的链接。蓝牙无线电模块通过在传送或接收数据包后跳到新频率上来避免其他信号的干扰。
   SWAP 1.0——SWAP系统既可以作为临时网络运行,也可以作为在连接点控制下的被管理网络运行。在只支持数据通信的临时网络中,所有的站都是平等的,而网络的控制权分布在各站之间。在进行像交互语音这类时间敏感的通信时,需要一个连接点来协调系统。这种为PSTN提供网络功能的连接点,可以通过实现增强语音和数据服务的通用串行总线这类标准接口连接到PC上。SWAP还可以利用连接点,通过安排设备唤醒和轮询时间来支持电源管理以延长电池寿命。
   X10——这是一种通过标准家庭交流输电线路实现对电气设备进行控制和通信的通信协议。
   IEEE 1394——这是一种用于娱乐和计算机设备之间短距离、低数据速率红外通信的串行接口。
   家庭电话线网络协会(HomePNA)——家庭电话线网络技术必须能适应完全随机的以及不规范的线路拓扑结构。它们还必须在设计上考虑到在随机树型网络拓扑结构中出现的未知但衰减程度通常很高的信号衰减。一个传输脉冲由于在线路内部不断反射,因而在线路上出现衰减和扩散。脉冲在室内线路上传输时间越长,其衰减和耗散就越厉害。家庭电话线路网络技术需要具有变化的和很高的信号噪音电平,并且必须容忍动态变化的传输线路特性,同时可以与电话服务共存并且符合联邦通信委员会(FCC)Part 68规范。最后,它们必须在上述约束和限制下,实现最大的数据吞吐量。
   HWN SSERQ/AAWG——超分布等边保留队列(SSERQ)协议为无线传输语音、数据和多媒体服务进行了优化。其数据包保留方案提供了语音和多媒体服务所需的QoS和接入优先级。宽带及公共信道信令实现了用于高速Intranet传输流和Internet接入的虚拟专用电路的快速建立和拆除。SSERQ利用空中到空中无线网关支持IEEE 802.11基础设施模式(客户机/服务器)网络,空中到空中无线网关则提供了802.11与SSERQ网络之间的转换、管理和传输。

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