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Home.Net模型/架构研究(1)

2014-02-20 01:29 摘要：通过分析信息家电、家用电脑、家居网络的现状与未来发展趋向，提出Home.Net模型/架构体系，并从硬件平台与软件平台方面详细地论述该模型/架构体系。主要希望能够在信息化时代，就如何构造家居网络信息平台，更有效地管理家居信息电器，实现家居信息资源共享方面提出新的思路、新的观点。
关键词： 关键词：Home.Net 模型/架构 信息家电 网络体系一、问题提出　　1.信息家电与嵌入式系统　　　技术是应用科学之母。过去，人们的视野局限于PC、服务器、交换机、路由器等；近来，在硬件设备功能日益增强、价格越来越便宜的情况下，人们开始注意到技术如何与家居生活更贴近的问题。1999年底，所谓的信息家电吸引了人们的目光，特别是那些国内家电企业，在国内已经成熟的家电市场没有太大发展空间的情况下，找到了增强企业继续发展的动力。信息家电的概念最早为国人所知是由微软的“维纳斯”计划开始的。“维纳斯信息家电”实际上是将家用电脑、网络应用、娱乐教育三大应用集中在一体。由于微软摆脱不了电脑的概念，最后没能成功。但微软推出的嵌入式操作系统WinCE经过几年的改进，已成为现在许多信息家电的软件平台。当时，国人担心微软会统治国内的嵌入式操作系统市场；但不久，中科院下的凯思公司适时推出了嵌入式操作系统“女娲”，获得国人的喝彩。　　从概念来看，信息家电IA（Information Appliance ）可准确译为信息电器，是计算机通信技术与传统家用电器相结合的创新产品；是为数字化与网络技术广泛深入家庭生活而设计的新型家用电器。信息家电应具有网络功能、数字化、信息化、智能化、低成本、稳定性强等特点。但各个公司厂商对信息家电模型的理解各不相同，出现了不同概念的信息家电。可以形象地说，现在是信息家电的战国时代。现在出现的有WebTV、IPTV、机顶盒、PDA、VOD、网络空调、网络冰箱，还有网络VCD、DVD等，大多是概念，市场还未成熟，也未被广大消费者接受，但PDA却比较火爆。其实，信息电器的提法最好。因为在企业中也有信息产品，如1999年底SUN公司推出的一项具有重大革新意义的软件技术“Hot Desk”，体现了网络门户的计算思想，其产品是SUN公司的SUN Ray I信息电器。它打破了以往的瘦客户机架构，成为真正的企业信息电器。该产品不运行任何应用程序或系统源代码，不须配置或管理桌面，复杂的事务放置在网络内部（后台）解决，使一种类似于电话设施的计算模型成为可能。SUN的信息电器虽然与微软的“维纳斯”计划将近同时推出，但没能给人们留下深刻的影响。所以，人们习惯用信息家电的概念统称信息电器。据权威部门预测，未来10年后，信息家电的销量将是PC的10倍。信息家电具有广阔的市场，所以许多IT厂商和家电企业投入相当多的人力与资金研究与开发信息家电。　　由于快速发展的网络市场，使得信息家电的市场比传统的计算机市场大得多；使嵌入式软件将成为21世纪信息产业的支柱之一。嵌入式系统是以应用为中心，软硬件可裁减的专用计算机系统。它主要由嵌入式处理器、相关支持硬件、嵌入式操作系统及应用软件组成，是集软、硬件于一体的可独立工作的“器件”。嵌入式操作系统通常包括与硬件相关的底层驱动软件、系统内核、设备驱动接口、通信协议、图形界面、标准化浏览器Browser等。据统计，仅应用于信息电器的嵌入式操作系统就有40种左右，如Windows CE、Palm OS、Real-Time Linux、VxWorks、pSOS、OS-9等。Windows CE、Palm OS当前应用较广；VxWorks、pSOS、OS-9是传统的系统代表，但应用并不广泛，需要在网络化等方面扩展；Linux系统，是现在嵌入式操作系统发展的热点，它具有开放源代码，系统内核小、效益高、内核网络结构完整，裁减后的系统符合信息家电的开发。嵌入式微处理器主要有X86、PA-RISC、Power PC、ARM、Strong ARM、MIPS、68XXX等。嵌入式操作系统一般与嵌入式微处理器硬件平台相配合。 2.家用电脑的发展趋向　　回顾PC的发展历程，家用电脑的历史在某种意义上并不长。联想于1992年首倡家用电脑的概念；1997年推出功能电脑；1999年底又推出因特网电脑。到了2000年下半年，各种家用因特网电脑纷纷出现，包括体现“应用网电脑”理念的方正电脑；诠释“家庭服务器”设计理念的海信电脑；强调增值服务与整体应用解决方案的TCL新概念电脑；体现“因特网生命”价值与“互联的个性电脑”的联想电脑等等。联想是国内典型代表，注重发展因特网电脑和个性化电脑；方正与海信重在家庭智能控制，使家用电脑以“家庭服务器”的身份出现，以无线与有线的方式与家庭内各种家用电器、通信设备以及其他数字化产品连接，完成对它们的操控。与国内大多数PC厂商不同，国外如IBM新推出的NetVista电脑，其含义是用户通过IBM新的个人计算设备可对网络（net）风景（vista）一览无余，倡导将家用电脑与商用电脑相结合的理念，提出网络边际的概念，针对不同的网络应用环境进行细分。　　从总体上来看，各主要家用电脑厂商在家用电脑的发展策略与设计思想上几乎都体现了：网络化、智能化、个性化。网络化将不再是简单的一键上网和浏览，而是重在更全面的网络应用整体解决方案，包括无缝整合的深层次网络应用，如宽带接入、网络安全等。智能化重在智能家居控制，实现远程与近程智能控制家居中的各种信息家电。但计算机与各种信息家电之间的接口尚无通行的标准，这方面一旦有需求推动就会有发展。个性化体现在现代社会对个性的需求，对不同的用户提供不同的产品。未来，家用电脑会各种各样，但发展趋向将是网络化、智能化、个性化的综合。须要提出一点的是，家用电脑在某种意义上也是信息家电。 3.家居网络的现状与未来　　家居网络是指在集成协同环境中把计算机、音频、视频设备以及其他各种家用电器和自动子系统，包括能量管理、保险、加热、通信、安全等连在一起，以实现家居资源的共享与管理，组成一个家电网络。也就是把具有各种能力的产品混合在一起，确保不同技术实现透明地无缝集成。　　目前家居自动化有几种方式，如欧洲家居系统、欧洲设备总线等，提供的是网络协议，从而使家用电器组成网络。近年来，有些采用标准总线，如IEEE1394和IP协议组建家居网络，或基于ATM的家居网络，目的在于提供方便可靠的访问网络的集成方式。互联网界也在研究扩展IP协议，适合基于IP的家居网络。目前最成功的是美国的ECHELON公司，提出采用现场总线控制网络——LON Works，组建家居网络，再通过网关和互联网相连，使家电组成局部网，但要求家电控制器采用带有专用协议的芯片。总的来看，家居网络由于家庭电器的对象结构与特性完全不同，没有统一的标准。组建局部网采用何种协议，如何与互联网相连；家电易受各种环境干预，采用何种较低价位的组网物理结构；与现在的家电如何接口等，这些问题限制了家居网络的发展。在家居网络的研究与开发中，国内投入力量不多，而国外一直在软件与硬件上优先，并提出了许多模型。用发展的观点看，家居网络应该采用开放分布处理模型和多种物理连网方式，借用互联网的IP协议，同时要兼顾现在的家居电器的情况。 4.Home.Net模型/架构的提出　　随着Internet的普及与网络技术的发展以及各种信息家电的出现，可以估计在未来的5年内家居生活需要一个崭新的工作与管理平台，即以网络为中心的信息平台。我们称之为Home.Net平台。在这里，智能家居管理平台具有很大的市场，每家每户都有可能是潜在的用户，现在主要的是如何设计与构造符合家居生活的平台。我们认为Home.Net平台可由家居网络中心HNC（Home Networks Center）和普通家用电脑组成。家居网络中心是一个多功能网络管理与控制中心，主要管理由信息家电以及家居中具有简单联网功能的电器，使它们通过不同通信媒介组成家居网，相互交换信息，并实现信息资源共享；同时又具有安全路由器和安全网关功能，将家居网通过宽带接入与Internet互联，实现远程管理与维护家用电器，实时监控与获取家居信息。普通家用电脑与家居网络中心通过接口连接，作为家居智能控制中心。智能控制中心用图形化方式，利用电脑良好的交互式界面，自动完成用户预设或即时的各种操控，管理与控制家居电器，同时配置家居网络中心的各种控制参数。　　前面提到的未来家用电脑，实际上也是向家居信息平台的方向发展，但它未能重点突出网络中心的作用，而且功能集成太多，过于复杂，反而影响了使用性能。Home.Net平台将网络管理功能从家用电脑中分离，突出强调未来网络管理在家居中的重要性。只要配置好参数，家居网络中心可自行管理家居网络；如果要控制与管理家用电器，只需要一台普通家用电脑，配以相宜的软件，即可构成家庭智能控制中心。这样方便使用，并可应用在不同情况。