一、數字家庭網絡組網方式

　　從產業發展的潮流看，通信、信息、娛樂等技術迅速成熟并開始融合，3C融合的趨勢已經顯現，信息資源在個人終端上得以整合，個人用戶可以直接面對一個虛擬的信息平臺進行操作，設備和信息之間實現無縫鏈接，所有這些使得“數字家庭網絡”這個話題越來越熱。

　　1 數字家庭網絡的定義和業務應用

　　數字家庭網絡是指通過家庭網關將公共網絡的功能和應用延伸到家庭，并以可靈活配置的家庭智能布線系統為基礎或者構筑無線環境，連接各種信息終端（如家電、PC等），提供集成的話音、數據、多媒體、控制和管理等功能，達到信息在家庭內部終端與外部公共網絡及家庭內部終端之間的流通和共享。

　　數字家庭網絡的業務通常定位于三個方面：a.家庭影音娛樂，觀看影片、欣賞音樂、個人影音STudio.b.電信及廣播業務，VOD、VOIP、IPTV、網絡游戲、遠程辦公/教育/醫療。c.控制和監視功能，實現安防、電器控制、抄表、電源管理。通過數字家庭網絡可以實現以下業務和應用：a.與Internet互聯，通過機頂盒和電視機或者電腦實現VOD點播，并提供基于活動服務器網頁（Active Server Page，ASP）的海量存儲和個性化的信息服務及互動的Internet娛樂游戲等服務。b.實現家庭內部各種信息終端的高速信息共享，如PDA、PC之間的數據共享。c.通過家庭網關實現遠程對各種家用電器的控制、調節和監測，如對微波爐、洗衣機、空調、燈光、電動窗簾、溫度和濕度控制器、風量調節器等的控制。d.實現防盜報警器、自動煙霧探測器、有害氣體檢測裝置的自動報警并通過網絡發送到用戶的手機、E_mail信箱或者小區的管理中心。e.通過家中攝像頭，利用家庭網關作為視頻服務器，用戶可遠端通過Internet實時監控家庭安全。

　　2 數字家庭網絡的組成

　　數字家庭網絡結構如圖1所示，通常有三部分組成：a.家庭網關；b.各種信息終端設備和智能家電設備；c.家庭智能聯網環境的構筑，即將數字家庭內各類終端互聯并與家庭網關相連，通過家庭內部有線或無線方式的互聯技術實現家庭網絡各信息終端設備和智能家電設備的自組織聯網并提供自動發現和配置。其中家庭網關（Residential Gateway，RG或Home Gateway，HG）是數字家庭網絡的核心，是一種簡單的、智能的、標準化的、靈活的個人家庭網絡接口單元，它可以從不同的外部網絡接收通信信號，將信號傳遞給某個設備。RG也是整個家庭網絡與外部網絡聯系的橋梁，是數字家庭各種業務和應用的關鍵。ITU-T 已經將家庭網絡納入NGN（新一代網絡）的一部分，而RG將在其中扮演重要角色，RG在NGN中的位置及其與外部的連接如圖2所示，MGC為媒體網關控制器，MG為媒體網關。

　　RG應具備以下功能：a.可同時進行多個或不同種類的接入，同樣家庭網絡可以使用多種技術來構建；b.能同時處理多種類型的接入網技術和多種類型的網絡技術；c.能橋接接入網QoS和家庭網絡的QoS;d.能保障訪問的內容不依賴于用以傳送內容的硬件和傳輸機制；e.能靈活地支持最新技術；f.應建立在靈活的平臺上，并且能夠很容易升級。

　　圖1 數字家庭網絡的結構

　　圖2 NGN與家庭網關

　　3 數字家庭網絡的組網方式

　　3.1 數宇家庭網絡內部組網方式

　　家庭網絡是把家庭內部的設備進行匯聚，構成以RG為中心的通信網絡，因而家庭網絡的連接技術主要是家庭內部各個終端的接入問題。RG與運營商連接端可選用GPON接入方式，對于RG 內部與各設備間的互聯可選用多種技術，每種技術都有其特點和適用的范圍。

　　RG內部與各設備間的互聯最通用的連接方式是以太網，所有的設備可以以太網的接口進行互聯，但有線網絡在某些場合會受到布線的限制：布線、改線工程量大，線路容易損壞，網中的各節點不可移動。因此，還可以通過無線局域網作為接入方式。

　　無線局域網標準可選用IEEE 802.1la/b/g，其中802.1la/g的傳輸速率為54 Mb/s，802.11b的傳輸速率為11 Mb/s，802.11a和802.11b工作在兩個完全不同的頻帶，采用完全不同的調制技術，兩者是完全不兼容的，但可以共存于同一區域而互不干擾。

　　最新批準的802.11g有兩個最主要的特征：高速率和兼容802.1lb.802.11g標準是下一個主流的無線局域網標準，它提供了高速數據通信帶寬，并以較為經濟的成本提供了對原有主流無線局域網標準的兼容。除此之外，家庭內部組網還可以使用PI T（電力線通信技術）、HomePNA（家庭電話線網絡聯盟，是一種家庭網絡的計算機互聯標準）技術、HomePNA on COAX（基于同軸電纜的HomePNA）技術、藍牙、USB和DECT（增強型數字無繩通信）等。

　　3.2 數字家庭網絡與外部公共網絡的連接

　　隨著寬帶業務應用的多元化及帶寬需求的不斷提高，近兩年來全球掀起了光纖接人的熱潮。面向未來的寬帶應用包括語音（VoIP和視頻電話）、數據（高速Internet業務）和視頻（IPTV）三大類。由于每一類寬帶應用對接人帶寬的需求不同，因此需要選擇不同的寬帶接人方式。目前國內絕大多數寬帶接人用戶的主要應用是高速互聯網接人，xDSL或LAN可滿足絕大多數普通用戶需求。但如果還需要利用寬帶接人實現其它各種寬帶應用，包括各種視頻服務（廣播電視、HDTV、VOD等）、視頻會議、視頻電話、交互網絡游戲等時，原有的接人技術在帶寬上就顯得難以勝任了。而GPON 接人方式可提供更高帶寬，為此類高端用戶輕松提供充足的帶寬以享受各類寬帶業務。

　　雖然上一代技術（BPON、EPON）可以滿足當前網絡的需求，但是基于1P協議的互動電視和高清晰度電視，以及電信運營商向綜合信息服務轉型后對網絡的要求更高，只有GPON才能更好地滿足。首先，GPON可支持多種速率等級，可支持上下行不對稱速率，上行不一定要支持1 Gb/s以上速率，而EPON只能支持對稱1 Gb/s單一速率，因此GPON的光器件選擇余地更大，從而可降低成本。其次，GPON可支持oDN等級Class A、B和C，而EPON只支持Class A 和B，因此GPON可支持高達128的分路比和長達20 km 的傳輸距離。再者，GPON標準提供了前所未有的高帶寬，下行速率高達2.5Gb/s，上行速率1.2 Gb/s，其非對稱特性更能適應寬帶數據業務；支持的業務類型包括數據業務（Ethernet業務，1P業務和MPEG視頻流）、PSTN業務（POTS、ISDN業務）、專用線業務（T1、E1、DS-3、E3和ATM）和視頻業務（數字視頻）；提供QoS的全業務保障，同時可將多業務映射到ATM 信元和（或）GEM（GPON Encapsulation Method）幀中進行傳送且有很好的服務等級，支持QoS保證和全業務接人的能力；承載GEM 幀時，可以將TDM 業務映射到GEM 幀中，使用標準的8 kHz（125 s）幀，能夠直接支持TDM 業務；作為電信級的技術標準，GPON還規定了在接入網層面上的保護機制和完整的OAM 功能；GPON技術還允許運營商根據各自的市場潛力和特定的管制環境，有針對性地提供客戶所需要的特定業務。

　　相對于上一代技術，GPON無論是在傳輸匯聚層還是在業務適配層的效率都是最高的，其總效率最高，等效系統成本最低。假設TDM 業務占1O 、數據業務占9O ，則GPON 的總效率為94 ，而APON和EPON分別為72 和49 .GPON不僅可以提供10 Mb/s、100 Mb/s、1 Gb/s的業務，還可以提供VI AN業務和語音業務，可以適應任何現有業務和未來新業務的適配要求。

　　GPON 由光線路終端（OLT）、光網絡終端（oNT）及環形（或樹形）拓撲結構的PON 組成。

　　OLT位于中心機房，向上提供廣域網接口，包括GbE，OC-3/STM一1，DS-3等，向下對PON 可提供1.244 Gb/s或2.488 Gb/s的光接口。ONU/ONT位于用戶側，為用戶提供10/100 BaseT，T1/E1，DS一3等應用接口，其對PON 的光接口速率有155Mb/s，622 Mb/s，1.244 Gb/s和2.488Gb/s等多種選擇。從oLT到ONU/ONT的方向為下行方向，采用廣播發送的數據流傳輸方式；反之為上行方向，采用基于統計復用的時分多址接人（TDMA）技術。

　　PON通過粗波分復用（CWDM）覆蓋實現數據流的全雙工傳輸。PON一般采用樹形拓撲結構，在需要提