家庭网络综述

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1、家庭网络综述摘要：随着家用电脑发展的日新月异，旧的电脑不断被淘汰。很多原本有电脑的家庭都购买 了新的电脑，有两台或两台以上电脑的家庭的数目大大增加了。如何在家里用好多台电脑， 这是很多人都非常关心的问题，家庭网络系统构成了智能化家庭设备系统，提高了家庭生活、 学习、工作、娱乐的品质，是数字化家庭的发展方向。关键词：以太网 无线网HomePNA21世纪是“信息世纪”，随着人们生活水平的提高，传统的家用电器无法满足现代家庭 的需要，主要是传统家电无法自动获取外界的信息，并且不同的家电之间无法协同工作。 随着科技的发展，具有时代特征的信息家电（InformationAppliancelA）出现了，它

2、具有高品 质的视听功能、交互式信息处理功能、网络浏览功能和收发邮件等功能。它适应信息时代的 要求，具有很强的网络功能，是人们用来访问和获取网上信息的工具，也是消费电子 技术和计算机技术相结合的产物。2家网现状中国已经颁布的六项家庭网络标准分别覆盖了家庭网络的体系结构、家庭主网通讯协议、 家庭子网通讯协议、家庭设备描述规范、以及一致性测试规范等，他们构成了家庭网络标准 体系的基础协议。这六项标准分别为：SJ/T 11312-2005家庭主网通信协议规范、SJ/T 11313-2005家庭主网接口一致性测试规范、SJ/T 11314-2005家庭控制子网通信协议规 范、SJ/T 11315-200

3、5家庭控制子网通讯协议一致性测试规范、SJ/T 11316-2005家庭网 络系统体系结构及参考模型、和SJ/T 11317-2005家庭网络设备描述文件规范。要建立一个家庭网络系统，首先要确定家庭网络的组成部分，各个组成部分间的相互关 系、功能和作用，以及家庭网络应用和覆盖范围等基本问题。家庭网络系统体系结构及参 考模型就是起这个作用。该标准给出了家庭网络的标准体系框架和基础结构，是整个标准 体系的基础。家庭网络系统体系结构将家庭网络系统分成家庭主网和家庭控制子网：家庭主网传输高 速信息（包括音视频信息），要求带宽比较宽，通讯模块的成本相对较高；家庭控制子网传 输低速信息（控制信息），要求带

4、宽比较窄，通讯模块的成本相对较低。提出这样的体系结 构获得了标准工作组成员单位的一致认同，在业界也被认为是最合理的、符合家庭网络的应 用需求。家庭主网通信协议规范是由家庭内部具备高性能处理和通信能力的设备构成的高速 数据网络。从实际需要出发，根据现有主网设备的情况，在家庭主网中采用有线或无线的物 理传输介质，对于有线的物理传输介质，直接采用有线以太网；对于无线的物理传输介质， 考虑采用IEEE 802.11和正在指定完善中的UWB协议；网络层统一采用TCP/IP协议。之所 以做出这样的选择，一是因为现在绝大部分设备已支持上述2种协议，不必在家庭网络中增 加新的硬件接口和基础通信软件，节省了成本

5、；二是家庭主网设备往往直接与Internet或其 他宽带网络信息服务提供商的系统通信，采用一致的通信协议减少了家庭主网设备使用复杂 程度。家庭主网通信协议规范重点规范了家庭主网关的IP地址解析和远程访问管理、主 网与子网间信息交互、以及家庭主网关软件应用程序接口等，主要解决了家庭网络在现在的 网络中使用要解决的远程访问，以及增值服务的使用问题。通信协议对于设备管理、服务 发现、网络安全等主要应用，采用了目前正在使用的业界标准，而没有另行制定新的标准。家庭控制子网通信协议规范明确了家庭设备间控制和状态信息传递和管理的技术规 范。在家庭控制子网通讯协议中，底层通信确定了有线和无线物理传输介质、具有

6、自主知识 产权的通讯协议，并且明确协议的可扩展性，以支持包括电力线载波等其他物理传输介质。从家庭网络系统应用的前景看，普遍看好的是无线物理传输介质系统，而在相关的技术 研发过程中，首先需要面对的就是无线传输的频率问题，为此，标准工作组专门向国家无线 电管理局提出申请，并多次与国家无线电管理局的专家进行沟通、交流，现已确定无线家庭 控制子网应用的无线电频率：430-432MHz及779-787MHz。家庭网络设备描述文件规范解决了家庭网络设备间通信对于信息一致性的要求与多 种家庭网络设备功能、性能、使用界面等个性化直接的矛盾。设备描述文件给出了一个家庭 网络设备的描述内容的组织格式、方法，使各个

7、设备厂商可以保留设备自身的所有特性，而 普通用户在使用这些设备时也不必要更新遥控器、网关等管理控制设备的硬件或软件，做到 即插即用。设备描述文件的主要作用是描述设备的功能、控制命令和用户界面，在某个设备 加入一个家庭网络系统时，遥控器、网关和其他设备可以通过获得该设备的描述文件而自动 生成该设备的管理和使用界面。设备描述文件解决了不同厂家生产的产品在功能、参数、控 制方式等方面均不完全相同的问题。家庭主网接口一致性测试规范和家庭控制子网通讯协议一致性测试规范是给家 庭网络产品和服务厂商开发支持家庭网络标准的产品提供的一个技术参考。这两项标准分别 针对家庭主网和子网，规范了支持家庭网络主网和子网

8、标准的设备必须要遵守的规定。他们 是家庭网络协议一致性测试平台的技术规范基础。3布线介绍眼下社区宽带网正在迅猛普及，并且一些家庭已经拥有2台以上的电脑，因此在家中组 建小型局域网已成了一种适应发展的需要。尤其针对那些刚买了新房正准备装修的朋友，合 理的规划家里的网络布局，可以更好的适应时代发展的需要。下面我们将从几个方面谈一些 具体的问题。4网络结构一般来讲，作为一个家庭网络，接入的电脑数量很少，而且由于房间较小，布线长度较 短。因此有两种网络拓扑结构可以选择：总线拓扑和星形拓扑。总线形拓扑是使用一线缆作 主干线缆，网上所有设备都用线缆连接在这条主干线上。星形拓扑是通过一个中心结点连接，这个中

9、心结点为控制结点，任意两个结点的通信都 必须通过它。这种拓扑结构通常使用集线器（HUP）作为中心设备，连接多台计算机。可以发现，虽然总线布线拓扑的结构最为简单，而且不需要集线器（HUP），相对成 本非常低廉，但是如果我们使用笔记本电脑时，添加新的电脑时，我们将面临很大的麻烦。 所以建议使用星形拓扑。5家网连接方式近年来，很多家庭都拥有了两台或两台以上的电脑，孤立的一台电脑只是一个信息孤岛， 如果想要有效地发挥多台电脑的效能，只有将他们联网。这样不但可以在多台电脑间共享文 件，还可以实现共享宽带上网，以及玩联网游戏等等。而且笔记本电脑，PDA以及SONY 的PS2游戏机等具备网络连接能力的设备在

10、家中的大量出现，也使得家庭联网的需求不断 的高涨。随着家居智能化控制网络逐渐出现在一些国内高档次住房中，人们可以自动化地控 制家中的各种设备，并同时让家用电脑网络与智能化控制网络相连，实现集中控制及通过 Web访问来对家居智能化网络进行控制。这一切都使人们的生活越来越方便了。家庭用户的居室内部联网的方式目前大致有以下四种：10/100Base-T以太网连接、W i - Fi无线网络连接以及Hom e P N A电话线网络和电力线联网。下面将做分别介绍：5.1 10/100Base-T 以太网10/100Base-T以太网这是目前最常见的网络连接方式，也是最便宜的网络连接方式， 可以获得10 M

11、 b p s或100Mbps带宽。在只有两台电脑的情况下，可以完全不用集线器或 交换机，只需要两张网卡和一根网线即可，花费不会超过100元。在有两台以上的电脑联 网时，需要使用集线器或交换机，但每节点配置费用（即一台电脑加入网络所需的花费） 依然很便宜，只需要3050元。10/100Base-T的网络设备（包括集线器、交换机、网卡 和5类双绞线）在市面上是最容易买到的网络设备。尽管以太网已经诞生将近30年，但仍是世界上最流行、部署最广泛的网络连接方式， 世界上70%以上的局域网都使用10/100Base-T网络设备组建。它同时也是家庭环境下能 用到的性能最好的网络连接方式。5.2 Wi-Fi无

12、线网络Wi-Fi无线网络 提起 Wi-Fi无线网络，通常是指IEEE802.11b无线网络。这是近一 段时间来，在北美地区非常流行的联网方式，这种联网方式只需要在电脑中加入一块 IEEE802.11b无线网卡，就可以与3 0 0米内的AP （无线接入点）或其它装有无线网卡的 电脑通讯，组成网络。IEEE802.11b无线网络理论上可以提供11Mbps的带宽。很多美国家庭都在使用这种组网方式，一来有较好的性能，带宽已经赶上了 10Base-T以 太网，而且信号覆盖范围也可以满足家居环境；二来联入网中的设备可以在家中方便灵活地 移动，因为在美国很多新购买电脑的家庭都是以购买笔记本电脑为主，所以这种

13、组网方式非 常适合家庭使用。另外，一些PDA也可以通过附加模块接入Wi-Fi无线网络，如PocketPC 的全部机型、SONY CLIE和Visor Delux以后的机型都可以接入。这也是国外家庭网络设 备中Wi-Fi产品的比例逐渐增大的原因。Wi-Fi网络设备的价格较贵，无线网卡一般在500600元左右，AP的价格一般在千 元以上。HomePNA网络 这是Intel曾经力10 0 B a s e - T网络类似，但却是使用HomePNA 适配器和普通电话线来联网的，而不是用网卡和5类双绞线。因此如果家中各个房间的线 路都是互通的，那就无须再布网线，只要用从墙座引出的电话线与HomePNA适配

14、器相连， 就可以联网了。5.3 HomePNAHomePNA是一种家庭网络的计算机互联标准，利用现有电话线路进行网络连接.利用 HomePNA,家庭中的多个计算机用户可以共享互联网连接、文件、打印机以及进行联网游戏。 在普通的家庭电话线上利用以太网的CSMA/CD传输协议，可以实现这一数据传输率。HPNA接入方式是众多家庭网络接入方式竞争方案之一。其他方案包括：以太网、 电力线协议以及蓝牙方式。以太网广泛用于局域网中，每台计算机需要配备网卡，还需要同 轴电缆或双绞线作为传输介质。电力线协议目前属于低速传输协议，利用家庭电线进行网络 连接。蓝牙方式利用无线技术传送数据，有效范围30英尺。Home

15、PNA利用家庭电话线进 行网络连接。H o m e P N A可以支持1 M b p s或10Mbps带宽的网络连接。HomePNA适配器的价 格大约是300元左右。因为HomePNA适配器的价格较高，带宽上也没什么优势，加上W i - F i网络的出现，所以HomePNA的市场近年已呈颓势。但最近二手市场上出现了一些较 便宜的HomePNA适配器，如果家中各个房间都有完整互通的电话布线，而且网络节点又 不多的情况下，HomePNA网 络还是可以考虑的。电力线联网电力线联网是通过电力载波来传输电脑数据的组网方式，它的优势同样也是不需要专门铺设网线，需要联网的房间 有电源插座就行了，这使得装修问

16、题很容易解决。但每台联的电脑需要有一张10/100Base-T 以太网网卡，和一个PLC Modem。网卡很便宜，PLC Modem价格却在1000元以上因此 电力线联网应该是几种联网方式最昂贵的。目前电力线联网可提供的最大带宽为14Mbps， 仅比Wi-Fi无线网络略高。但也不能就此否定电力线网络的途，毕竟电力线网络的传输距 离较远带宽潜力还很大，未来可能还有较大提高。而且电力线联网的产品才刚刚上市，随着 产品不断成熟，价格也有可能会下调。为了能够让大家更好地比较各种联网方式，下表中列出了这几种方式的传输速率和联网 的最低花费（以两台电脑连入网络为例）。由于家庭用户的需求与企业或办公室用户不尽相同，而且网络中的节点数目与所能承受 的费用也与企业用户不同，所以家庭用户在选择联网方式时应根据自己的居室环境和预算、 设备状况来确定。例如，如果是尚未装修的新居或老房子，10/100Base-