家庭网关介绍(股份)

家庭网关介绍1 背景数字化和网络化技术正在改变着传统的家庭生活和娱乐方式，要求家庭网络必须向数字化智能化方向发展。面对家庭数字化的新趋势和激烈的市场竞争，向综合信息服务提供商进行战略转型已成为广电运营商发展的新方向。通向网络世界的高速公路入口已经从骨干网、汇聚网延伸到接入网直至用户家庭内部，家庭网络成为运营商业务转型和网络转型的关注焦点。需要从纯广播电视的单业务运营，走向应用、视频、语音、数据结合的多业务运营，同时整合优质内容、娱乐资源，提供多重信息娱乐业务，打造家庭综合服务解决方案，寻找新的业务增长点。过去，机顶盒一直是家庭媒体环境的核心，充当家庭与外部世界的主要接口，也是连接网络与电视的主要设备。当前，网络融合、业务融合及终端融合成为大势所趋，运营商须根据用户的不同需求提供多种业务，在提升用户体验及粘度方面受到巨大挑战。而家庭作为社会最重要的组成单元，个人的消费选择常常起到决定性作用。在这种趋势下，运营商逐渐把目光从满足个人需求转变到满足个人所在家庭的整体需求，并开始设计相应的融合业务及产品。因此目前业界正在形成一种认识：智能的、标准化的、灵活的家庭网关会替代现有的单一接入终端，成为构建家庭网络的关键。通过家庭智能网关的部署及基于家庭网关各类业务的推广，可以更好地提升广电运营商的综合服务能力。图1 接入设备从机顶盒向智能网关转变2 对家庭智能网关的定义家庭网关是面向家庭用户的网络接入设备。家庭网关能使多个设备间共享网络连接，并且实现各种终端设备的互联互通，在家庭网络中起到连接、控制、管理、协调等作用，为用户实现统一、方便、安全的各种数字化应用。家庭网关是家庭环境中各种电子设备点对点或多点的物理接口，家庭网关是连接一个外部网络或多个接入网络，通过某种类型的家庭网络，分配服务给一个或多个设备的设备，实现家庭环境中的不同类型网络的信息传递。家庭网关是一种通过有线或无线方式将家庭网络连接到外部接入网络的标准化设备，能够融合异构的接入网络，并通过家庭网络向某个设备发送信息。家庭网关既是网络网关同时也是家庭信息管控和组网的核心，拥有通信控制、媒体控制、认证管理、物联网管理等功能。从技术角度说，家庭网关在家庭内部以及从内部到外部实现桥接/路由、协议转换、地址管理和转换，承担防火墙的职责。家庭网关可使多个设备共享网络连接，同时接受网络服务，包括：家庭内部设备(比如打印机)和媒体文件(比如视频、音乐)的共享、家庭内部网络(比如无线局域网)连接、防火墙(父母控制)、IP话音业务、IPTV/IP VOD等IP视频业务、远程健康跟踪、家庭保安、家庭自动化、远程抄表作业等服务；多种业务通过单一的网络实现，可简化网络管理，降低运营成本。图2 以家庭智能网关为核心的家庭网络家庭网关最基本的功能是家庭网络的兼容性，传输协议的转换，作为连接不同的网络连接的桥梁，通过家庭网关实现不同网络之间的接入，使用户可以在不同的网络环境下畅通无阻。图3 家庭智能网关完成传输协议转换3 网关类型网关分为有头网关和无头网关两种类型，两者的区别在于无头网关没有音视频输出接口和遥控器接收接口（不具备用户界面），而有头网关则具备音视频输出接口和遥控器接收接口，因此可以将传统机顶盒的功能集成在有头网关中。有头网关因为需要支持音视频输出，因此需要支持解码和Video Out能力。另外还需要提供用户操作界面。关于用户操作界面（应用）可以通过在网关中集成中间件的方式实现，也可以通过使用Android系统并在系统上开发应用的方式实现。相较而言，中间件方式的后期维护升级会比较麻烦，而在Android系统上开发应用和升级都更加的方便和快捷。无头网关没有音视频输出，它只对外提供服务，第三方设备可以通过调用网关的服务实现特定的业务功能。因此无头网关无需具备解码和Video Out能力，也无需内置用户操作界面，用户界面全部在第三方设备上实现。无论是有头网关还是无头网关，都是通过对网关的控制实现对业务的控制。4 主要功能家庭网关应该具有接入功能、业务功能和管理功能。接入功能完成家庭网络与接入网的连接。同时，接入功能完成了异构的家庭网络和异构的公共网络的融合。业务功能实现部分公共网络业务向家庭网络的演进，完成转发、控制、信令交换和编解码等功能。管理功能包括检测、DHCP、地址解析、防火墙、QoS 保证等功能，保证家庭网关的业务质量和安全。图4 家庭智能网关细分功能模块5 家庭内部组网方案5.1 LAN方案概述标准: IEEE 802.3速度: 1)100Mbps (100base-TX) 2)1000Mbps (1000base-T)组网所需器件和设备:1)带有RJ45连接头的UTP电缆2)带有RJ45接口的以太网卡3)集线器/路由器(可选) 图8 LAN方案组网拓扑5.2 WiFi方案概述标准: IEEE 802.11速度: 1)300Mbps (802.11n 2.4G / 5G) 2)1000Mbps (802.11ac)组网所需器件和设备:1)无线网卡2)无线中继器(可选,用以扩展无线信号覆盖范围)图9 WiFi方案组网拓扑5.3 MOCA方案概述标准: MOCA速度: 1)175Mbps (大包) 2)45Mbps (小包)组网所需器件和设备:1)MOCA终端2)同轴线缆3)POE(Point-of-Entry)过滤器 安全性: MOCA使用频率是800MHz至1500MHz，与传统数字电视使用的频率有部分重合，应尽量使用1000MHz以上频率以避免互相影响因为MOCA将家庭网络连接在同轴线缆上,所以有可能将家庭网络的信号传送到家庭外部去。也就是说如果邻居家也有MOCA终端的话有可能会连入家庭网络。为避免这种情况，需要在家庭的同轴入口处加装一个POE(Point-of-Entry)过滤器，用以过滤MOCA的高频信号，防止信号传播到家庭外部。图10 MOCA组网方案拓扑6 各方案特点总结LANWiFiMOCA优点稳定可靠；受环境影响小；充分利用现有设备资源；无需连线，移动性强；充分利用现有设备资源；稳定可靠；受环境影响小；充分利用家庭同轴线缆资源；不足移动性不佳；网络速度受信号环境影响较大；网络覆盖范围受建筑环境影响较大；移动性不佳（与WiFi方案结合时不存在本问题）；需配备适配器设备；7 适用场景分析LAN方案：使用LAN组网的特点是传输可靠，受环境影向小，但需布线。综上，如果家庭中有预埋的以太网线路和接口，并且要使用的终端支持以太网，可优先选择LAN的组网方案。使用LAN转WiFi可以提供WiFi扩展，在需要WiFi扩展并且具备以太线路的情况下可采用。WiFi方案：使用WiFi组网的特点是无需布线，移动性好，但受环境影响较大，主要是信号环境和屋内墙壁厚度以及数量的影响。WiFi使用2.4G信号时穿墙能力较好，但是2.4G频率的信号环境比较拥堵，干扰大。5G的信号环境比较干净，干扰小。但穿墙能力比2.4G差。综上，如果家庭面积不大，墙壁较少时可优先选择5G频率。如果家庭面积大，墙壁较多时可优先选择2.4G频率(如果2.4G信号环境不好可选择5G信号加中继的方式)。MOCA