（计算机应用技术专业论文）基于三网融合的dhia家庭网络设计与网关界面规范的研究.pdf

基于三网融合的d h i a 家庭网络设计与网关界面规范的研究摘要 论文题目： 基于三网融合的d h i a 家庭网络设计与网关界面规范的研究 专业； 计算机应用技术 硕士生：郝晓 指导教师： 孙玉院士罗笑南教授 摘要 伴随着现代网络技术、通信技术、计算机技术的日趋成熟以及信息化普及程 度的不断提高，智能化家电产品、个人计算机以及移动终端设备在家庭中的普遍 应用，数字家庭市场已经形成并渐趋发展壮大。从信息技术和经济的发展来看， 广播电视网、互联网、电信网的“三网融合”已经成为可能，无论从技术上还是 从设备上来看，“三网融合 已成为世界各国信息产业发展中不可阻挡的历史潮 流和必然趋势。通过深入开展“三网融合”研究工作，研究基于“三网融合”的 数字家庭网络相关技术，对于指引我国数字家庭的网络技术发展方向，加快推进 我国的数字家庭产业发展具有重要的支撑与指导作用。 本文从家庭网络的基本定义及需求出发，研究了d h i a 家庭网络的环境特点、 网络形态、技术体制选择、传输媒介选择等问题，其中着重分析研究了家庭网络 接入速率、最佳数据字长与网络资源利用效率的关系等问题，并进行了理论上的 论证。家庭网关在未来家庭网络中处于核心地位，本文结合具体项目，给出了一 种基于d h i a 的家庭网关的硬件及软件的整体架构设计，针对互动服务的特点， 提出一种包括基于网关的界面标记语言及多种界面设计模板在内的界面规范，给 出了界面标记语言的扩展定义、消息结构、通信流程，并设计了多种交互界面开 发模板，为互动服务的开发提供了规范与依据。最后本文详细研究与实现了家庭 网关软件架构中的机卡分离u d r m 模块、界面文件解析模块、嵌入式中间件融合 设计等问题，并进行了系统功能测试。通过本文的研究，将为构建数字家庭综合 信息服务平台及提供多种增值服务提供了基础支撑条件，对数字家庭的试点建设 提供一定的参考借鉴作用。 关键词：家庭网络、家庭网关、界面规范、机卡分离、嵌入式中间件 r e s e a r c ha n dd e s i g no nd h l ah o m en e t w o r ka n dg a t e w a yl i i 豳晚s p e c i f i c a t i o nb a s e d t h r e e n e t w o r k sc o n v e r g e n c e a b s t r a c t r e s e a r c ha n dd e sig no nd h i ah o m e n e t w o r ka n dg a t e w a yi n t e r f a c e t i t l e ： s p e cif ic a tio nb a s e do nt h r e en e t w o r k s c o n v e r g e n c e m a j o r ：c o m p u t e ra p p li c a t i o nt e c h n o l o g y n a m e ： x i a oh a o s u p e r v i s o r ： a c a d e m i c i a ny us u np r o f x i a o n a nl u o a b s t r a c t w i t ht h em o d e mt e c h n o l o g yc a p a b i l i t ya n dc o n s t a n tp r o g r e s so fa d v a n c ea n d p o p u l a r r y o fi n o r m a l i z a t i o n s ，u n i v e r s a la p p l i c a t i o no fi n t e l l e c t u a le l e c t r i c a l a p p l i a n c e sp e r s o n a lc o m p u t e ra sw e l la sm o b i l et e r m i n a t i o ne q u i p m e n ti nt h ef a m i l y , d i g i t a lh o m em a r k e th a sa l r e a d yf o r m e da n dg r a d u a l l yg r o w ns t r o n g l y d u et ot h e i n f o r m a t i o nt e c h n o l o g ya n dt h ee c o n o m i c a ld e v e l o p m e n t ，t h ec o n v e r g e n c eo ft h e b r o a d c a s tt e l e v i s i o nn e t w o r k , t h ei n t e r a c ta n dt h et e l e c o m m u n i c a t i o nn e t w o r ka l r e a d y b e c a m ep o s s i b l y t h r e en e t w o r k sc o n v e r g e n c e ”h a sb e c o m et h ei r r e s i s t i b l e h i s t o r i c a la n di n e v i t a b l et r e n di nb r o a di n f o r m a t i o ni n d u s t r i e so fa l lc o u n t r i e s r e s e a r c ho nt e c h n o l o g yf r a m e w o r ko fd i g i t a lh o m en e t w o r kb a s e do n e l l 】r e e n e t w o r k sc o n v e r g e n c e i sav e r yi m p o r t a n ts u p p o r ta n di n s t r u c t i o nf u n c t i o nf o r c o n s t r u c t i n go u rc o u n t r y sd i g i t a lh o m en e t w o r k i n gt e c h n o l o g y i tw i l ls p e e du pa n d a d v a n c eo u rc o u n t r y sd i g i t a lh o m ei n d u s t r yd e v e l o p m e n t s t a r t 吨w i t ht h e b a s i cc o n c e p ta n dr e q u i r e m e n to fh o m en e t w o r k , t h i sp a p e r d i s c u s s e st h ee n v i r o n m e n t a lf e a t u r e so ft h ed h i ah o m en e t w o r k , n e t w o r kp a t t e r n s ， t e c h n o l o g y , i n s t i t u t i o n a lc h o i c e s ，t r a n s m i s s i o nm e d i as e l e c t i o na n do t h e ri s s u e s w e f o c u so na n a l y s i so ft h er e l a t i o n s h i pb e t w e e ni n t e r a c ta c c e s sr a t e s ，t h eb e s td a t aw o r d l e n g t ha n dn e t w o r kr e s o u r c eu t i l i z a t i o ne f f i c i e n c y i n t e g r a t e dh o m eg a t e w a yi st h e c o r ee q u i p m e n ti nt h eh o m en e t w o r k , s ot h i sp a p e ra l s op r e s e n t sac o m p r e h e n s i v e r e s i d e n t i a l g a t e w a y h a r d w a r ea n ds o f t w a r e d e s i g n o ft h eo v e r a l ls t r u c t u r e c o n s i d e r i n gt h ec h a r a c t e r i s t i c so fi n t e r a c t i v es e r v i c e s ，t h i sp a p e rp r e s e n t sai n t e r f a c e d e s i g ns p e c i f i c a t i o nw h i c hi n c l u d e st h eg a t e w a y - b a s e d i n t e r f a c ed e s c r i p t i o no f r e s e a r c h a n d d e s i g n o nd h i ah o m en e t w o r ka n dg a t e w a yi n t e r f a c es p e c i f i c a t i o nb a s e do 札t h r e en e t w o r k sc o n v e r g e n c e a b s l r a c t s p e c i f i c a t i o n s a n dav a r i e t yo fi n t e r f a c e t e m p l a t e sd e s i g n , i n t e r f a c ed e s i g n s p e c i f i c a t i o n , a n dg i v e sa ne x t e n d e dd e f i n i t i o no ft h ei n t e r f a c ed e s c r i p t i o n , m e s s a g e s t r u c t u r e sw h i c hp r o v i d e sas t a n d a r df o rt h ed e v e l o p m e n to fi n t e r a c t i v es e r v i c e s a t l a s t ，t h i sp a p e rr e a l i z e st h ei n t e r f a c ef i l ep a r s i n gm o d u l e ，u d r mm o d u l e ，m i d d l e w a r e i n t e g r a t i o no fd e s 远i l a n dp r o s p e c t st h ef u t u r eo fh o m e b a s e dd i g i t a lh o m eg a t e w a y v a l u e a d d e do p e r a t i o n s t h i sp a p e rc a np r o v i d e st h es h o r i n go ff o u n d a t i o nc o n d i t i o n t oc o n s t r u c tt h ed i g i t a lh o m ei n t e g r a t i o ni n f o r m a t i o ns e r v i c ep l a t f o r ma n d m a n yk i n d s o fv a l u e a d d e ds e r v i c ei nf u t u r e s i m u l t a n e o u s l y , t h i sp a p e rc a nb eai m p o r t a n t r e f e r e n c ef o rd 遮i t a lh o m ee x p e r i m e n t a la r e a k e yw o r d s ：h o m en e t w o r k , h o m eg a t e w a y , i n t e r f a c es p e c i f i c a t i o n , s e t c a r d s e p a r a t i o n , e m b e d d e dm i d d l e w a r e i i i 论文原创性声明 本人郑重声明：所呈交的学位论文，是本人在导师的指导下，独 立进行研究工作所取得的成果。除文中已经注明引用的内容外，本论 文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的作品成果。对本文 的研究作出重要贡献的个人和集体，均己在文中以明确方式标明。本 人完全意识到本声明的法律结果由本人承担。 学位论文作者签名：立学叠 日 期：丝! 孥：! u 笸 学位论文使用授权声明 本人完全了解中山大学有关保留、使用学位论文的规定，即：学 校有权保留学位论文并向国家主管部门或其指定机构送交论文的电 子版和纸质版，有权将学位论文用于非赢利目的的少量复制并允许论 文进入学校图书馆、院系资料室被查阅，有权将学位论文的内容编入 有关数据库进行检索，可以采用复印、缩印或其他方法保存学位论文。 学位论文作者签名：都魄 日期：伽伊i1 月寥日 基于三网融合的d h i a 家庭网络设计与网关界面规范的研究第一章综述 第1 章综述 数字家庭是指综合运用现代网络技术、通讯技术、计算机技术，在家庭内部 实现各种家电通过不同的互连方式进行通信及数据交换，实现家庭电器之间的 “互联互通”以及与外部网络的交互，使得人们在家庭内就更加方便快捷地获取 多种信息，从而很大程度上提高人们居住的舒适性和娱乐性，提高生活水平和质 量。数字家庭网络在数字家庭技术体系中处于基础支撑地位，近年来，国内数字 家庭产业有了较大的发展，在三网融合的潮流下，国内用户对数字家庭的需求更 加强劲，于是开展基于三网融合的数字家庭网络相关技术研究也更加迫切。 1 1 研究背景及意义 随着家庭中数字化产品及信息服务应用的不断增加，数字家庭和数字电视已 成为融合3 c 领域的支柱产业之一。为抓住数字家庭发展机遇，世界各国政府和 企业纷纷采取措施，促进了数字家庭产业的蓬勃发展。我国也高度重视和支持数 字家庭与数字电视的发展，在国际环境的影响下，结合具体的国情省情，广东省 也推出了数字家庭行动计划。发展数字家庭产业，有利于调整产业结构，推进三 网融合，培育新兴市场，数字家庭产业具有巨大的经济前景。 1 1 1 数字家庭及数字家庭网络的定义 “数字家庭”是现代信息产业逐渐向家庭化、消费化发展过程中所形成的一 个融合型产业，数字家庭具有信息、通信、娱乐和生活四大功能，数字家庭的特 点主要表现为多种设备实现互相识别、资源共享，具有高度的数字化和联网化。 它强调信息技术、网络技术在家庭的应用，强调信息和控制的数字化、智能化， 因此也可以把“数字家庭”看作是一个产业。从家庭用户的角度来讲，数字家庭 应该是指一种数字化生活，消费和娱乐数字化，这同时也是3 c 融合的一种具体 函摘自广东省数字家庭行动计划，2 0 0 6 年1 1 月 基于三网融合的d h i a 家庭网络设计与网关界面规范的研究第一章综述 体现。由于我国的数字家庭产业刚刚起步，业界至今还没有一个公认的“数字家 庭”定义，其中有代表性的主要有以下几种： i d g 定义：数字家庭是利用通信、电视和计算机等数字技术，把家庭中的 各种通信设备、计算机设备、电视设备和安防设备等，通过家庭网络连接在一起， 进行监视、控制与管理的职能家庭网络 当前的定义：数字家庭是通过计算机及网络技术，配合各种数字设备，以有 无线的网络串连家庭内外，提供各项内容、功能及服务，使人们在家庭中就能 便利的享受生活、娱乐、休闲、工作。 而数字家庭面向未来的定义就是一种无边界的数字生活，包括渡假时、汽车 内、办公室里、或家庭及之外的任何其它地方，都可以提供给人们方便的对各种 数字化内容的需求。 尽管数字家庭尚未形成统一的明确定义，但是数字家庭包含的内容是相对明 确的，数字家庭包括家庭数字化信息设施和家庭数字化信息应用。家庭数字化 信息设施包括所有深入到家庭的电器设施，例如广播电视网络及其用户终端、电 信网络及其用户终端、计算机系统及其用户终端、移动电信网络及其用户终端、 家用电器及其控制网络、数字家庭网络及其管理设备。而家庭数字信息应用则包 含了数字电视、宽带上网等多种基于信息设施的数字化应用。 数字家庭网络是指通过家庭网关将公共网络和数字化应用延伸到家庭，并以 可灵活配置的家庭布线为基础或者通过构筑无线环境，连接各种信息终端( 如智 能家电、p c 等) ，提供集成的数据、话音、多媒体、控制和管理等功能，达到数 据在家庭内部终端与外部公网及家庭内部终端之间的充分流通和共享。 1 1 2 数字家庭网络的业务需求 由数字家庭需要提供的功能可以得出数字家庭网络的业务需求，数字家庭网 络必需通过家庭网关与i n t e m e t 互联，提供海量存储和个性化的信息服务及互动 的i n t e m e t 娱乐游戏等服务，数字家庭网络需要提供高清的数字电视节目观看以 及基于数字电视的互动增值服务。数字家庭网络必需实现家庭内部各种信息终端 。i d g 是i n t e r n a t i o n a ld a t ag r o u p 的缩写中文名称为美国国际数据集团 鲁摘自傲立，家庭网络的最新技术发展，2 0 0 4 年1 2 月1 日 2 基于三网融合的d h i a 家庭网络设计与网关界面规范的研究 的高速信息共享。1 2 1 比如p d a 、p c 之间的数据共享。数字家庭网络能够通过家 庭网关或移动终端实现近程远程对各种家用电器设备的控制、调节和监测，比 如对微波炉、灯光、电动窗帘等的控制。家庭网络能够通过家庭智能网关或者其 他网络设备实现防盗报警、烟雾探测等自动报警并通过网络发送到用户的手机、 信箱或者小区的物业管理中心。最后通过在家中安装监控设备，利用家庭网关作 为视频服务器，用户在远端可以通过家庭网络实时监控家庭状况，保证安全。 1 1 3 三网融合现状及问题分析 伴随着广播电视网、电信网，互联网的飞速发展，三网融合已经成为未来信 息网络发展的必然趋势。在此应当指出的是三网融合在现有的技术水平和产业情 况下并不是指三大网络在物理形态的融合，或者以某种网络取代其它网络的存 在。目前的三网融合应该是指业务层面的融合，即借助现有网络技术，尤其是i p 技术，在一个具体网络的应用层上可以同时开展数据、语音、和视频等多种不同 业务，向人们提供全方位的网络信息服务，即为国际上通称的t r i p l ep l a y ( 三重服 务) 口，钔。从世界范围看，信息技术和经济发展使“三网融合 成为可能，无论从 技术上还是从设备上来看，“三网融合 已成为世界各国广电信息产业发展中不 可阻挡的历史潮流和必然趋势。 我国的现存三大网络中以有线电视发展起步最早，开始于2 0 世纪8 0 年代 初，9 0 年代进入高速发展阶段。1 9 7 4 年北京中国饭店安装第一套共用天线系统， 标志着中国有线电视开始诞生。到1 9 9 8 年底经国家广电总局批准的有线电视台 已有2 5 0 座，1 9 9 9 有线数字电视用户年达8 0 0 0 万户，2 0 0 7 年有线电视网络 3 0 1 2 6 万公里，有线电视用户达到1 5 3 亿户，截至2 0 0 7 年底，全国有线数字电 视用户达2 6 8 6 余万户，比2 0 0 6 年增长l 倍多。有线电视的发展其实就是有线 电视网络的发展，目前全国已有有线电视网约2 2 5 万公里，国家级有线电视干 线网己敷设1 4 万公里长的光缆，许多省市己建成本省的有线电视干线网。瞄! 伴 随着人们对交互业务的需求日益增强，在数字电视上开展双向交互业务的需求变 得尤为紧迫。我国目前在广播电视网络的双向化改造方面已经取得一定得成绩， 国内大部分经济较为发达的城市已经完成广播电视网的双向化改造，目前正在向 。英文全称p e r s o n a ld i g i t a la s s i s t a n t ，即个人数码助理 基于三网融合的d h i a 家庭网络设计与网关界面规范的研究第一章综述 中小型城市扩展。2 0 0 8 年1 2 月4 日，科技部与广电总局共同签署国家高性能 宽带信息网暨中国下一代广播电视网自主创新合作协议书，新一代有线数字电 视网络要求在传输传统广播电视业务的同时，还应具备视频点播、交互服务、宽 带数据接入、语音服务等多业务的能力。 电信网是典型的点对点通信网络，能实现用户双向实时的连接，以前的电信 网络主要以提供语音业务为主，同时提供少量数据业务服务。电信网络的最大优 势就是它的网络系统的普及性，有着巨大的规模优势，面临着三网融合的网络发 展趋势，普通电话线的传输速率并不能满足人们对于多媒体信息及交互的要求。 伴随着d s l 等宽带处理技术的发展，目前a d s l 宽带接入上网的用户量也有了 很大的增加，我国整体电信网络在接入带宽、以及网络结构方面都需要进一步优 化升级。近几年来，随着电信网络改造和设备更新进程的加快，i p t v 在国内部 分城市已经开始试点，电信业也提出了n g n 的下一代网络建设。n g n 是以软 交换为核心，能够提供话音、视频、数据等多媒体综合业务，采用开放、标准体 系结构，能够提供丰富业务的下一代网络，基于分组的网络，能够提供电信业务， 利用多种宽带能力和q o s 保证的传送技术，其业务相关功能与其传送技术相独 立。哺j n g n 使用户可以自由接入到不同的业务提供商，n g n 支持通用移动性。它 是电信史一块里程碑，标志着新一代电信网络时代的到来。 我国互联网经过2 2 年的发展，如今已进入高速发展的增长期。早期的互联 网由于受到技术的限制，网络接入速率十分有限，随着信息技术、网络技术的发 展，互联网的接入速率大大提高。而数字音频视频压缩技术的快速发展也推动了 互联网更加面向多媒体业务的方向发展，在美国的推动下，目前各国都在开展下 一代互联网的研究，下一代互联网h 1 将更加注重安全性与健壮性、注重服务质量 与网络可管性、对新的计算机技术及网络技术的支持等特点。自从我国在1 9 9 8 年，c e r n e t 建立了第一个i p v 6 试验床以来，1 9 9 9 年，与国际下一代互联网 实现连接。2 0 0 1 年，以c e r n e t 为主承担建设了中国第一个下一代互联网北京 地区试验网n s f c n e t 。国家发改委、科技部等8 部委于2 0 0 3 年联合启动了基 于i p v 6 协议的中国下一代互联网示范工程( c ng i ) 。它是目前世界上规模较最大 的采用纯i p v 6 技术的下一代互联网主干网。它以2 5g 1 0g b p s 的传输速率连 函官方详解“下一代广播电视网( n a b ) ”，2 0 0 8 年3 月 。n g n 为下一代网络( n e x tg e n e r a to nn e t w o r k ) ”或“新一代网络( n e w6 e n e r a to nn e t w o r k ) ”的缩写 4 基于三网融合的d h i a 家庭网络设计与网关界面规范的研究第一章综述 接我国2 0 个主要城市的2 5 个核心节点，实现全国2 0 0 余所高校下一代互联网 i p v 6 的高速接入髓1 。 目前三网融合业务在国外已取得重大突破，与全球大多数地区相比，欧盟 的通信环境比较开放和统一，各成员国除了遵守各自电信管制的法律规则，还必 须共同遵守欧盟的一系列指令。欧盟在法律体系上做出修订和调整，从法律的角 度为监管机构的融合和监管内容的修改提供依据，进而为电信和广电相互进入提 供法律依据。因此，欧盟在通信业的法律比较统一，市场壁垒较低，发展比较平 稳，为三网融合的发展提供了良好的基础。调查显示，2 0 0 5 年欧洲8 1 的a d s l 用户有兴趣接受三网融合服务，到2 0 1 0 年西欧国家三网融合业务的市场总额将 达到7 5 亿欧元。固 同样英国也是实施三网融合较早的国家，英国政府在2 0 0 3 年推出了新的通 信法，并依据通信法成立了融合的管制机构- - - - - o f c o m ( 电信管理局、无线电通 信管理局、独立电视委员会、无线电管理局、播放标准委员会五个机构融合) ， 全面负责英国电信、电视和无线电的监管阳1 。o f c o m 在成立和组建过程中，高 度重视新机构的整体性，彻底打破了信息领域中存在的各种壁垒，使技术和业务 进一步融合。现在英国的电信、电视广播和无线电都集中由o f c o m 统一监管， 从监管角度打破了部门分割的局面，形成电信、广电和互联网大统一的环境，打 破了原来信息领域中存在的各种壁垒，使技术和业务得到进一步融合。 美国是比较早开始推进三网融合的国家，网络监管机构和相应的法律法规都 比较健全，并随着市场的发展变化不断调节其监管政策“0 1 。自1 9 9 6 年市场开放 以来，有线电视运营商开始大规模投资，对现有的有线电视网络进行改造和升级。 到2 0 0 3 年，美国有线电视的网络升级改造已经基本完成。在升级和改造网络的 基础上，有线电视公司凭借c a b l e m o d e m 宽带业务进入电信市场，目前宽带接入 及语音传输业务收入已经占美国有线电视运营商总收入的4 0 以上，而美国有线 电视运营商还在进一步尝试开展网络游戏、移动电话等新兴业务。美国各大 r b o c 都在积极地部署基于光纤接入的i p t v 业务。但是由于美国对i p t v 的管 制还存在着许多争议，因此，r b o c 的i p t v 业务发展仍然受到一定限制。在有 线电视公司和电信公司直接进入对方核心业务市场的计划接连受挫以后，美国出 。 摘自曲全，国外三网融合经验可资借鉴，2 0 0 8 年9 月 摘自周光斌，欧盟三网融合对我国的启示和借鉴，2 0 0 年3 月 5 基于三网融合的d h i a 家庭网络设计与网关界面规范的研究第一章综述 现了另一种融合方式一产业融合。电信公司( 包括长途公司和本地公司) 和有线电 视公司、互联网公司等通过资产重组和并购，实现技术、资本和市场的互动前进。 a t & t 即是最典型的例子。 分析各国三网融合业务取得如此大进展的原因，可以发现，虽然技术起了不 可低估的作用，但是各国、地区在调整信息通信管理体制和相关法律方面所做的 工作更是起到了重要作用，由其是设立融合管制机构，对网络实行统一监管监管 体制功不可没。 表1 1 我国与国外三网融合现状对比 我国三网融合现状 国外发达国家发展现状 起始时间启示于本世纪初 上世纪9 0 年代 由于起步较晚，仅在部分发大部分国家和地区开展了较大规模 现在规模 达地区开始小规模应用的业务应用 进展缓慢，行政壁垒与市场 技术先进成熟，在法律及行政机构 发展特点封锁严重，而且技术上比较 设置上面实行统一管理 落后于发达国家 如表卜1 所示，与发达国家的网络融合进程相比，由于我国的“三网融合 刚刚起步，除了技术和经济因素外，国家产业部门、行业之间长期形成的市场 封锁与分割，是主要的障碍，存在决策不一、标准各异等多种人为弊端。以数字 电视为中心的数字家庭发展模式的确立决定了必定将广播电视网作为三网融合 的数字家庭的主要网络载体，通过研发相应的接入标准、引入与时俱进的管理体 制，以实现基于广播电视网络的多网络信息融合，促进具有自主知识产权的科研 创新、人才培养和相关产业发展，从而提高我国在国际信息领域的竞争力。 1 1 4 三网融合面临的关键技术问题 从现阶段的技术条件来看，三网融合从传输、交换到接入的宽带化等方面还 有一些尚需解决关键技术问题。站在技术前沿去考虑，当前的三张网络，均提出 下一代网络的建设方案，至于哪种网络能再“三网融合中占领主动地位，甚至 替代位置，目前形势还并不明朗，目前阻碍三网融合的技术因素还不少，三网融 鹏r i c a nt e l e p h o n e & t e l e g r a p hc o i i l p a n y 中文译名美国电话电报公司 6 基于三网融合的d h i a 家庭网络设计与阚关界面规范的研究第一章综述 合中最为困难的是电信网与广播电视网的融合，从现阶段技术条件看，还需解决 不少问题：如在宽带传输方面，以密集波分复用( d w d m ) 为基础的光通信网络必 将在整个b i s d n 骨干网中占据主导地位，但较为成熟的d w d m + s d h 系统主 要是针对系统的语音信号设计的，要能使信息量庞大的视频、数据等信息( 尤其 是实时性要求很高的视频信息) 也能在该系统上快速、高效地传输，同时保证较 好的q o s ，还有许多问题需要解决n ；在宽带交换方面，无论是a t m 交换机， 还是新一代的吉位线速路由交换机，在交换速度、网络吞吐量、q o s 方面都远 不能达到三网合一所需的性能指标；另一个问题则是如何实现网络交换机对语 音、视频、数据以统一的格式进行交换；所以，三网融合在很长一段时间内还将 是三种网络物理形态的并存，三网融合在目前阶段融合的趋势主要在于应用层的 业务应用和个人信息终端的融合。 1 1 5 对数字家庭网络建设的思考 构建数字家庭网络需要考虑如何在充分利用现有的广播电视网络、电信的 a d s l 网络等现有网络资源的基础上，采用具有技术、经济等优势的接入网及家 庭内部组网方案。在数字家庭网络中，承接骨干网和家庭内部网络之间的接入网 技术一直发展比较缓慢，整个数字家庭网络呈现出两头大、中间小的哑铃状结构， 接入网已经成为制约整体数字家庭网络的“瓶颈”，也就是“最后一公里”问题。 目前来看，在众多的接入网技术中，光纤接入技术n 2 1 伴随着光纤价格不断下跌， “光进同退”已经成为不可阻挡的发展趋势。为了满足数字家庭需要提供的多种 交互式业务的需求，因此光纤接入技术将成为未来通信发展的趋势。但是基于我 国现实的小区及家庭状况考虑，目前光纤接入还只能达到f t t z ( f i b e rt ot h e z o n e ) 或者f t t b ( f i b e rt ot h eb u i l d i n g ) ，即光纤到小区和光纤到楼道，因此光纤 接入技术必需与现有的成熟网络相结合来搭建比较可行的数字家庭网络平台。 国内的数字家庭网络市场尚未完全成熟，仍处于起步阶段。同时数字家庭终 端设备的不断丰富使得家庭网络的搭建变得越来越困难，如何搭建一个综合性的 家庭内部网络平台，也就是说要让各个不同设备以及不同厂商的产品间实现兼容 摘自冯晓位，高速公路三网合一技术发展趋势。2 0 0 5 年8 月 堪1 “最后一公里”用来指代从通信服务提供商的机房交换机到用户计算机等终端设备之间的连接。 7 基于三网融合的d h i a 家窿网络设计与网关界面规范的研究 和互联，才是最关键的n 羽。由于家庭网络设备的复杂性，设备之间的通信和控制 接口没有统一的标准，现阶段还没有一个统一的网络平台可以实现所有或者大部 分设备的互连互通。因此现有的各种家庭网络系统虽然纷纷出笼，但没有哪个系 统得到公认并占有市场，我们也必须承认家庭内部网络必须基于不同的小区状况 和家庭状况来具体搭建，实现个性化的定制服务，而不能指望通过形成一个统一 的家庭内部网络解决方案来解决所有问题。 1 1 6 发展数字家庭产业的意义 数字家庭产业是一项关联终端制造商、网络运营商、内容提供商、技术及业 务服务商等多个产业链环节的综合性产业，是未来广播电视业、电信业、计算机 业和消费类电子业几大产业的结合，具有极其广阔的市场前景。数字家庭选择何 种发展模式是大家一直关注的焦点，对于数字家庭，国内业界分别提出了以电视 机、计算机和消费类电子设备为中心的三种数字家庭模式，广东省提出数字家庭 发展的岭南模式，即“以有线电视为主通道，以电视机为家庭中心，以互动服务 为导向，实现3 c 融合在家庭 。电视机是我国千家万户家庭中最为普及的家庭 信息交互终端产品，集公共传播、信息服务、文化娱乐、交流互动于一体。我国 现拥有电视机总量已超过4 亿台，全国约有3 7 8 亿户家庭，几乎每个家庭都有 电视机。因此，我们可以判断以数字电视为中心的数字家庭发展模式将逐渐成 为最适合我国实现数字家庭的一种途径，而本文所提出的d h i a ( d i g i t a lh o m e i n t e r a c t i v ea p p l i c a t i o n ) 家庭网络研究及网关设计方案也是基于该模式来进行的。 本文依托国家科技支撑计划项目，以广东番禺1 0 万户数字家庭试点工程为 契机，通过对主流网络技术分析研究，从家庭网络的概念及机理出发，研究讨论 了d h i a 家庭网络的技术体制选择等问题，并对网络资源利用效率问题进行了详 细的理论研究与论证，基于网关在家庭网络中的核心地位，本文结合具体项目， 针对交互服务特点，开展了一种面向网关的界面标记语言的消息结构、控件定义、 界面布局模板设计等研究工作，并详细设计了一种d h i a 网关的软硬件架构，同 时针对软件架构中的界面文件解析模块、u d r m 模块、中间件融合设计等问题 摘自广东省数字家庭产业发展“+ 一五”规划，2 0 0 7 年2 月 。摘自国家广电总局广播电视规划院院长讲话，2 0 0 7 年9 月 8 基于三网融合的d h i a 家庭网络设计与网关界面规范的研究 进行了研究与实现。本文的研究对于广东省目前的数字家庭、数字电视试点建设 的顺利推进具有重要的参考借鉴作用，对于数字家庭产业的发展有积极地促进作 用，同时也将极大地促进现代网络技术在数字家庭领域的融合发展。 1 2 本文的目标和主要工作 本文希望通过对d h i a 家庭网络相关技术的研究搭建起家庭网络研究的技术 架构，同时基于网关在家庭网络中的重要地位，对网关软硬件系统、页面规范等 进行设计，并最终实现家庭网关系统。通过本文的研究在一定程度及意义上为数 字家庭网络及其相关技术产品的研究做出一定的贡献。 1 2 1 本文主要目标 本文在对数字家庭相关网络技术发展现状研究的基础上，针对家庭网络的技 术体制选择、传输载体选择等网络工程设计问题开展研究，针对接入速率、字长 等对家庭网络资源利用效率的提升给出理论论证，给出了一种基于d h i a 标准的 网关的软硬件架构设计，针对交互服务特点，开展了面向网关的界面标记语言的 消息结构、控件定义、界面布局模板设计等研究工作，并针对网关软件体系架构 中的u d r m ( u d i g i t a lr i g h t sm a n a g e m e n t ) 模块、标记语言文件解析、中间件的融 合设计等问题展开重点研究并具体实现。 1 2 2 本文主要工作 本文所作的主要研究工作概况如下： 通过对面向三网融合的数字家庭网络技术的分析与研究，对数字家庭网络现 存的技术及标准进行比较分析，从家庭网络的基本概念与功能出发，对家庭网络 的技术体制、传输载体选择进行研究，同时针对接入速率、基于i p 的家庭网络 应用字长与网络资源利用效率的关系进行详细的理论研究与论证。 研究面向d h i a 网关的互动服务页面标记规范，根据数字电视互动应用与互 动服务内容特点，对x m l 语言标签进行自定义与简化，通过对数字家庭互动应 9 基于三网融合的d h i a 家庭网络设计与网关界面规范的研究 用服务功能流程以及内容等进行分析总结，采用符合x m l 标准的标签将互动应 用内容封装描述，同时设计开发了多种界面模板，规范数字家庭交互服务的开发。 完成了一种基于d h i a 标准的网关的软硬件架构设计，同时重点研究和具体 实现了本文提出的家庭网关软件架构中界面文件解析模块、u d r m 模块设计、 中间件融合设计等几个问题，并对最终产品的系统实际使用进行了验证。 1 3 本文的内容组织 本文第一章主要介绍了数字家庭的概念及三网融合的发展趋势，阐述了基本 的研究领域和主要内容；第二章通过对数字家庭网络领域内现存技术的分析和国 内外主流数字家庭网络标准的技术研究，对家庭网络的技术体制选择等问题进行 了研究，并重点针对家庭网络工程设计中的接入速率、字长与网络资源利用效率 的关系进行了理论研究与论证，为家庭网络的工程设计奠定基础。第三章研究 d h i a 数字互动电视交互页面规范，主要包括基于x m l 的界面标记语言消息结 构及其规范性以及对采用界面标记语言的数字家庭互动服务网络通信架构及通 信流程研究和设计界面模板。第四章在对网关定义及需求分析的基础上，给出了 一种d h i a 网关的硬件及软件系统架构。第五章针对网关软件架构中较为重要的 u d r m 模块的设计、文件解析模块以及中间件的融合设计等问题进行研究与具 体实现，最后对网关进行了系统测试验证。第六章总结论文工作，提出下一步研 究的方向与思路。 1 4本章小结 在信息技术正加快向网络化、数字化、智能化方向发展的今天，家庭各种 信息终端设备间如何更加快捷、智能的互联以及更好的协同工作，家庭内部设备 与外部网络更加安全高速的交互成为人们关注的焦点。针对能够融合数字家庭现 存发展模式与技术体系，建立起家庭网络研究框架，确定家庭网络的发展方向以 n 全面开创新形势下信息产业标准化工作的新局面一信息产业部标准化工作会议工作报告，2 0 0 0 年8 月 1 0 基于三网融合的d h i a 家庭网络设计与网关界面规范的研究第一章综述 及相关网络产品的研发也必将成为在数字家庭领域里人们关注的下一个研究焦 点。下一章将对d h i a 数字家庭网络架构及工程设计中的网络资源利用效率问题 进行分析研究。 基于三网融合的d i i i a 家庭网络设计与网关页面规范的研究第二章d h i a 家庭网络架构与资源利用效率分析 第2 章d a 家庭网络架构与资源利用效率分析 数字家庭网络是一个复杂性、多样性的网络，在网络的具体建设过程中，对 现存的有线无线网络技术基本都有涉及，本章对目前数字家庭网络技术领域内 主流技术和国内外目前存在的数字家庭相关网络技术标准进行研究分析，从家庭 网络的基本概念与功能出发，研究讨论d h i a 家庭网络适用的技术体制、传输媒 介、网络资源利用效率等问题，并针对家庭网络中存在的接入速率、数据分组字 长与网络资源利用效率的关系等问题进行了深入的研究分析以及理论论证。 2 1 家庭网络的概念和功能 家庭网络的概念来源于用户驻地网n 钔。家庭网络是一种应用于家庭的小规模 的用户驻地网，用户驻地网( c p n - - - c u s t o m e rp r e m i s e sn e t w o r k ) 是指用户终端到 用户网络接口之间的设施。用户驻地网通常在一个建筑物之内，由执行通信和 控制功能的用户驻地布线系统组成。用户驻地网对经济方面的要求比较苛刻。 具体来讲，家庭网络指的是融合家庭控制网络和多媒体信息网络于一体的家 庭信息化平台，是在家庭范围内实现信息设备、通信设备、娱乐设备、家用电器、 自动化设备、照明设备、保安( 监控) 装置及水电气热表设备、家庭求助报警等 设备的互连和管理n 引，以及数据和多媒体信息共享的系统。 家庭网络的形成和发展与电信业务的发展密切相关，家庭网络与电信业务的 共同发展历程可以归纳如表2 1 所示。关于家庭网络的进一步发展，一种观念认 为家庭网络的主要功能是娱乐，即为普通家庭用户提供多媒体视听等多种娱乐服 务。还有一种观念是家庭网络就是类似于办公室里的局域网，而且多个家庭网络 之间可能形成虚拟专用网 1 6 , 1 7 1 。 本文认为，d h i a 家庭网络是以通过有线无线方式，将家庭内部多种信息 终端链接起来，实现互联互通，同时将公共网络功能和应用延伸扩充到家庭，并 o 本章节是与孙玉院士共同研究完成 1 2 基于三网融合的d h i a 家庭网络设计与网关页面规范的研究第二章d h i a 家庭网络架构与资源利用效率分析 以可灵活配置的家庭智能布线系统为基础或者构筑无线环境，连接各种信息终 端，提供集成的话音、数据、多媒体、控制和管理等功能，达到信息在家庭内部 终端与外部公网及家庭内部终端之间充分流通和共享。d h i a 家庭网络的前期以 有线电视网为家庭服务的主要传输载体，以数字电视为家庭的主要控制终端，随 着现代网络技术的发展，显然这一发展模式也存在一定局限性。本章以下小节将 重点研究未来d h i a 家庭网络的技术体制、传输媒介、网络资源效率等问题。 表2 1 家庭网络与电信业务发展对照表 电信业务家庭网络 1 单一电话业务；双绞线+ 普通电话机 2 电话或简单上网双绞线+ 普通电话机+ 内置m o d e r n 的p c 双绞线+ 普通电话机+ 内置m o d e r n 的 3电话+ 简单上网； p c + a d s lm o d e r n 电话+ 上网双绞线+ 普通电话机+ 视频电话机+ 内置 4 + i p t v + v o i p + - m o d e r n 的p c + 光纤+ 家庭网关+ s t b + t v 2 2 家庭内部组网适用技术分析 家庭内部组网主要指综合运用多种网络技术在家庭中构建的网络，目前用于 家庭的组网技术非常多，如果按照具体组网的物理形态和传输介质划分的话，在 有线组网方面有以太网、i e e e l 3 9 4 、h o m e p n a 、h o m e p l u g ( 电力线组网) 、u s b 等，无线方面有8 0 2 1 1 、u w b ( 超宽带无线技术)