圖1 Home.Net總體框圖
該模型/架構(gòu)的最終目的：① 家居網(wǎng)絡(luò)中心突出網(wǎng)絡(luò)功能,是一個(gè)信息交換,資源共享中心;② 提供多種通信媒介接口,包括有線與無線,高速與低速通信,高價(jià)位與低價(jià)位的組網(wǎng)物理結(jié)構(gòu),盡量滿足現(xiàn)在家用電器的連網(wǎng)方式,適合不同家用電器的對象結(jié)構(gòu)與特性;③ 對于不同的通信媒介網(wǎng)絡(luò),提出一個(gè)開放的網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu),能夠包容不同協(xié)議,使不同家用電器能夠?qū)崿F(xiàn)透明地?zé)o縫通信;④ 提供Internet單一寬帶接入口,使家居網(wǎng)絡(luò)中的家用電器都能與Internet連接,同時(shí)對家居網(wǎng)絡(luò)與Internet連接時(shí)進(jìn)行安全管理與認(rèn)證,控制訪問Internet的信息流,相當(dāng)于路由器與網(wǎng)關(guān)功能;⑤ 只需普通家用電腦與家居網(wǎng)絡(luò)中心平臺(tái)接口,利用電腦的圖形化、交互式界面環(huán)境,實(shí)現(xiàn)對家居電器的管理與控制。
從圖1看,普通家用電腦部分很簡單,主要是與家居網(wǎng)絡(luò)中心的接口。家居網(wǎng)絡(luò)中心包括幾大部分：主控單元;簡單的LCD顯示與人機(jī)接口;與普通家用電腦的接口以及網(wǎng)絡(luò)接口。下面重點(diǎn)討論網(wǎng)絡(luò)接口部分。
網(wǎng)絡(luò)接口包括5個(gè)方面：① Internet寬帶接入。Internet的深入發(fā)展,使家居生活對網(wǎng)絡(luò)帶寬的需求加大。各種寬帶接入技術(shù)的出現(xiàn),未來在家居寬帶Internet接入方面會(huì)出現(xiàn)很大的市場。至于家居采用何種寬帶接入技術(shù),如ISDN、ADSL、光纖、CATV等,現(xiàn)在還無統(tǒng)一方式,這里也不提出具體接入方式。采用Internet接入,對未來網(wǎng)絡(luò)安全將非常重要,須要提供網(wǎng)絡(luò)安全管理和訪問信息資源的控制,以及遠(yuǎn)程訪問控制家居電器時(shí)如何保證安全確認(rèn)等。② 家居無線網(wǎng)�，F(xiàn)有無線傳輸技術(shù)大多是紅外技術(shù)（IrDA）,只能同時(shí)一對一直線傳輸,中間不能有阻擋;而于1998年5月推出的新型通信技術(shù)——藍(lán)牙技術(shù),是未來組建家居無線網(wǎng)絡(luò)的最佳選擇。其作用在于簡化小型網(wǎng)絡(luò)設(shè)備之間的通信,連接距離達(dá)100m,不限制在直線傳輸,并且可連接多個(gè)設(shè)備,適合構(gòu)造個(gè)人區(qū)域的網(wǎng)絡(luò)。一旦其芯片價(jià)格下降到3~4美元以下,其應(yīng)用前景將十分廣闊。③ 家居LAN總線網(wǎng)。一般在高價(jià)位的信息家電中可配以10M網(wǎng)卡,組建家居網(wǎng)絡(luò)。④ 家居USB總線網(wǎng)。USB總線是通用串行總線,速度較快。USB總線估計(jì)有時(shí)在家用數(shù)字相機(jī)等高檔電器中使用,可不重點(diǎn)考慮。⑤ 家居其他通信媒介網(wǎng)與接口。一般如RS232、RS485口,由于價(jià)格低,在小型家用電器中使用相當(dāng)廣。提供這方面接口,是為滿足低價(jià)位的組網(wǎng)方式。另外可提供一些模擬接口,如仿真Modem口等,主要考慮到其他電器接口方式。
2. 硬件平臺(tái)
家居網(wǎng)絡(luò)中心的主要功能在于網(wǎng)絡(luò),因而可選擇具有較強(qiáng)通信處理能力、價(jià)格適當(dāng)?shù)奈⑻幚砥髯鳛橹饕目刂破?如Power PC、ARM等,配以各個(gè)網(wǎng)絡(luò)接口芯片,如Internet寬帶接入、藍(lán)牙技術(shù)、LAN總線等�，F(xiàn)在,這些功能是組合的,未來的發(fā)展方向應(yīng)是系統(tǒng)芯片SOC（System on Chip）。
3. 軟件模塊
軟件包括2部分:家居網(wǎng)絡(luò)中心的系統(tǒng)軟件和運(yùn)行于家用電腦上的家居智能控制軟件。家居網(wǎng)絡(luò)中心的軟件平臺(tái)有2種：一是購買通用操作系統(tǒng)軟件;二是利用Linux軟件進(jìn)行裁減開發(fā)。最好采用Linux,因源代碼開放,可以按照需要對系統(tǒng)結(jié)構(gòu)進(jìn)行改動(dòng),形成專用的操作系統(tǒng),更能發(fā)揮系統(tǒng)硬件功能。
4. 網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)
家居網(wǎng)絡(luò)中心的目標(biāo)是組建一個(gè)開放式的網(wǎng)絡(luò)管理與數(shù)據(jù)交換平臺(tái),應(yīng)該有一個(gè)開放的網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)。按照OSI模型與TCP/IP協(xié)議模型,對于家居網(wǎng)絡(luò)存在多種不同網(wǎng)絡(luò)通信媒介。我們提出一個(gè)類似于IP協(xié)議的家居網(wǎng)絡(luò)體系。家居網(wǎng)絡(luò)體系可分三層,即應(yīng)用層、網(wǎng)絡(luò)層、鏈路層。應(yīng)用層負(fù)責(zé)處理控制網(wǎng)絡(luò)中各個(gè)家用電器的數(shù)據(jù)流向,提供特定應(yīng)用;網(wǎng)絡(luò)層處理數(shù)據(jù)分組在不同媒介中的選擇通路,確定數(shù)據(jù)流通媒介,可通過地址識(shí)別或其他方式;鏈路層包括操作系統(tǒng)中的設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序和對應(yīng)的網(wǎng)絡(luò)接口卡,處理物理接口細(xì)節(jié)。網(wǎng)絡(luò)層的協(xié)議可借鑒IP協(xié)議模型,實(shí)現(xiàn)不同通信媒介的數(shù)據(jù)統(tǒng)一交換。另外,還要注意解決家居網(wǎng)與Internet的TCP/IP協(xié)議實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)交換。
三、 總結(jié)
Home.Net模型/架構(gòu)體系只是提出一個(gè)大概的開放的模型/架構(gòu)網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)構(gòu)思,無論在硬件與軟件平臺(tái)上都很淺顯,須要更進(jìn)一步在技術(shù)上、結(jié)構(gòu)上等多方面進(jìn)行補(bǔ)充、提高、充實(shí)。本文希望能夠在這方面做一個(gè)拋磚引玉的作用。
Home.Net模型/架構(gòu)包含內(nèi)容較多,主要是有關(guān)網(wǎng)絡(luò)方面的技術(shù)。有些技術(shù)還正在發(fā)展,而且系統(tǒng)包括硬件平臺(tái)與軟件平臺(tái)的開發(fā)。如何在現(xiàn)有條件下,保證項(xiàng)目資金來源、人力資源、技術(shù)資源、開發(fā)設(shè)備資源、開發(fā)時(shí)間要求等,都要考慮到。如要開發(fā),該項(xiàng)目可分4大步驟：① 調(diào)研國內(nèi)外的有關(guān)技術(shù)情況,分析市場需求情況,消化技術(shù),包括硬件與軟件、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)等,在此基礎(chǔ)上提出完整的模型/架構(gòu),論證可行性。② 選定與設(shè)計(jì)硬件平臺(tái),并制作調(diào)試平臺(tái),編寫各個(gè)設(shè)備的驅(qū)動(dòng)程序,為下一步軟件開發(fā)做準(zhǔn)備。③ 軟件操作系統(tǒng)的開發(fā),采用何種系統(tǒng),以及系統(tǒng)內(nèi)部特別是網(wǎng)絡(luò)軟件如何設(shè)計(jì)等。④ 在硬件與軟件平臺(tái)上,編寫應(yīng)用程序,包括普通電腦部分的應(yīng)用程序。
