1　家庭網(wǎng)關(guān)的定義

　　智能家庭網(wǎng)絡是信息時代帶給人們的又一個高科技產(chǎn)物。它借助現(xiàn)有的計算機網(wǎng)絡技術(shù)，將家庭內(nèi)各種家電和設備連網(wǎng)，通過網(wǎng)絡為人們提供各種豐富、多樣化、個性化、方便、舒適、安全和高效的服務。家庭網(wǎng)絡化也是整個社會信息化的一個重要的部分。智能家庭網(wǎng)絡系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu)見圖1所示。實現(xiàn)家庭內(nèi)部信息與家庭外部信息的交換，無疑是家庭連網(wǎng)的目的所在。它的實現(xiàn)需要設計一個理想的家庭網(wǎng)關(guān)。

　　家庭網(wǎng)關(guān)應具備的兩個主要功能是：

　　(1)作為所有外部接入網(wǎng)連接到家庭內(nèi)部，同時將家庭內(nèi)部網(wǎng)絡連接到外部的一種物理接口；

　　(2)使住宅用戶可以獲得各種家庭服務（包括現(xiàn)有的服務和未來可能出現(xiàn)的服務）的平臺。

　　不同的人或不同的廠商對家庭網(wǎng)關(guān)有著不同的定義。Residential Gateway Group（RG）是一個在1995年建立的正式的工業(yè)論壇組織，它率先采用家庭網(wǎng)關(guān)來代表一個集中式智能接口，將外部的家庭接入網(wǎng)絡和家庭內(nèi)網(wǎng)絡聯(lián)系起來。

　　RG的家庭網(wǎng)關(guān)定義為：一種簡單的、智能的、標準化的、靈活的整個家庭網(wǎng)絡接口單元，它可以從不同的外部網(wǎng)絡接收通訊信號，通過家庭網(wǎng)絡傳遞信號給某個消費設備。借助引入家庭網(wǎng)關(guān)的概念，希望能夠為集成不同的外部網(wǎng)絡和豐富新的應用提供一個有效的途徑。

　　在過去的幾年當中，許多生產(chǎn)廠商的努力共同推動家庭網(wǎng)關(guān)走出了其概念階段。同時，家庭網(wǎng)關(guān)被用于代表不同類型的產(chǎn)品，因此也引起了一些混淆。其中已有的部分產(chǎn)品包括：網(wǎng)絡接口單元/設備（如電話接口盒）、DSL調(diào)制解調(diào)器、電纜調(diào)制解調(diào)器、機頂盒、結(jié)構(gòu)布線系統(tǒng)的Hub、增強的PC機、結(jié)合家庭網(wǎng)絡解決方案的寬帶調(diào)制解調(diào)器，提供某些專門服務的特殊家庭設備，以及RG所推崇的整個家庭網(wǎng)關(guān)產(chǎn)品等。

　　Cisco System公司的家庭網(wǎng)關(guān)定義是：一個在家庭內(nèi)的網(wǎng)絡化信息設備與智能寬帶接入網(wǎng)之間的智能化網(wǎng)關(guān)。2Wire公司的家庭網(wǎng)關(guān)定義是：一種將家庭網(wǎng)絡無縫連接到寬帶網(wǎng)絡，使所有家庭內(nèi)連網(wǎng)設備同時享有高速連接的設備。上面這兩種定義都認為家庭網(wǎng)關(guān)是一種將外部寬帶網(wǎng)絡與家庭內(nèi)部網(wǎng)絡連接的設備。

　　Parks Associates認為家庭網(wǎng)關(guān)應是：連接一個外部網(wǎng)絡或多個接入網(wǎng)絡，通過某種類型的家庭網(wǎng)絡分配服務給一個或多個設備的設備。即一個集中式整個家庭的網(wǎng)關(guān)才能視為一個真正的網(wǎng)關(guān)。但由于現(xiàn)有一些產(chǎn)品已具備其中的某些功能，而且目前存在許多不同的觀點，因此家庭網(wǎng)關(guān)應有一個比較廣義或普遍的意義上的定義。

　　2　家庭網(wǎng)關(guān)所實現(xiàn)的應用及其產(chǎn)品

　　家庭網(wǎng)關(guān)的基本類型見圖2。　　

　　不同的家庭網(wǎng)關(guān)可以提供不同水平和類別的應用。由RG定義的家庭網(wǎng)關(guān)設備可以使家庭消費者使用幾乎所有主要的應用。如TIA制造的家庭網(wǎng)關(guān)可以滿足以下幾類應用：遠程通訊、Internet接入、遠程教育、遠程醫(yī)療、可視電話、家電管理和集成、安全系統(tǒng)管理、家庭能源調(diào)節(jié)和管理、自動計量讀表、鄰里無繩漫游電話、視頻傳送和分配、虛擬VCR和視頻點播、視頻交互通訊、CD點唱機、在線廣告和電子公告。

　　集中式網(wǎng)關(guān)傾向于在一個寬帶網(wǎng)絡上集成視頻、音頻和語音應用，如高級的機頂盒產(chǎn)品、Motorola的DCT－5000、 Scientific－Atlanta的Explorer2000、NextLevel Communication的LP系列N3家庭網(wǎng)關(guān)。前兩種允許通過HFC提供集成化服務，最后一種一般應用于VDSL網(wǎng)絡，可為不同終端設備提供聲音、視頻和數(shù)據(jù)信號。近來市場上出現(xiàn)一種新型集中式網(wǎng)關(guān)，它集成了一個寬帶Modem（DSL或Cable Modem）和一個家庭網(wǎng)絡解決方案（如HomePNA或HomeRF的解決方案）。這樣的網(wǎng)關(guān)有Cisco System公司的Internet 家庭網(wǎng)關(guān)，2Wire公司的HomePortal，ShareGate公司的ISIS/Jupiter網(wǎng)關(guān)，以及Caymen System公司的3220HW網(wǎng)關(guān)。

　　大多數(shù)專用服務網(wǎng)關(guān)和瘦服務器網(wǎng)關(guān)所允許的應用被限制在特定的應用類型，諸如Internet接入，電話，能量管理，和家庭控制與安全。新出現(xiàn)的瘦服務器網(wǎng)關(guān)可以允許多種類型的應用。例如Ericsson公司的e－box，被設計用于能源管理、家庭自動化、家庭護理、家庭安防，以及共享 Internet接入。其他的專用和瘦服務器網(wǎng)關(guān)包括Coactive Networks公司的Connect2000和3000系列，Emerald Gateway公司的ESG400，Sage System公司的Aladn網(wǎng)關(guān)節(jié)點等。

　　隨著新的家庭網(wǎng)關(guān)產(chǎn)品的不斷出現(xiàn)，不同類型的應用集中于一個裝置將是家庭網(wǎng)關(guān)研究和開發(fā)的未來趨勢。

3　家庭網(wǎng)關(guān)的標準

　　許多公司都開發(fā)了自己的家庭網(wǎng)關(guān)產(chǎn)品。然而開發(fā)出更多復雜的和具有兼容性的家庭網(wǎng)關(guān)，迫切要求制定相應的家庭網(wǎng)關(guān)標準。目前已有的相關(guān)標準見下表所示。

　　開放服務網(wǎng)關(guān)組織（OSGi）當前正在制訂他們稱之為服務網(wǎng)關(guān)的規(guī)范。該規(guī)范包含的技術(shù)的主要特點是：需要開放的和獨立的平臺；目標是成為一個標準；應有較高的獨立性和保密性；應支持不同類型的家庭連網(wǎng)協(xié)議；應具有較高的可靠性。

　　OSGi標準實質(zhì)上是一系列API（應用編程接口）的集合。這些API包括核心的API和可選的API，它們共同構(gòu)成了OSGi的網(wǎng)關(guān)規(guī)范。如果必要，OSGi可以使用已有的Java標準，其重點是如何集成這些相關(guān)的標準。

　　核心的API執(zhí)行服務傳輸、從屬和周期管理、資源管理以及遠程服務管理。所有核心的API可由開發(fā)人員或OSGi的技術(shù)工作組來完成。

　　可選的API定義了向一個基于HTTP Web服務器輸出資源的機制、客戶機與網(wǎng)關(guān)的交互作用以及數(shù)據(jù)管理。

　　值得指出的是OSGi提供了一種簡單的會員制，會員是所有盈利或非盈利公司、政府、組織教育機構(gòu)，或其他支持OSGi目標的企業(yè)。目前已有許多著名公司成為OSGi的會員: AMD, Cisco Systems, Coactive Networks, Compaq, Deutsche Telekom, Domosys, Echelon, emWare, Enikia, Ericsson, France Telecom, Hewlett－Packard, IBM, Motorola, National Semiconductor, Nokia, Oracle, Philips, Schneider Electric, Sharp, Siemens, Sony, ST Microelectronics, Sun Microsystems, Sybase, Tokyo Electric Power, Toshiba等。

　　家庭網(wǎng)關(guān)接口的有效的解決方案，當前比較統(tǒng)一的觀點是開發(fā)一個集中式網(wǎng)關(guān)，然而這只是最終的期望。因為不同的外部接入網(wǎng)絡的特點不同，不同的服務提供商有不同的商業(yè)模式，存在不同的已有的或正在研發(fā)的網(wǎng)絡接口設備，它涉及許多不同的技術(shù)或商業(yè)問題，因此在不遠的將來是不會有一個單一的家庭網(wǎng)關(guān)解決方案出現(xiàn)。另一方面，盡管一個分布式或多個網(wǎng)關(guān)的方案也有許多支持者、制造商和服務提供商，但其同時也面臨著集成網(wǎng)關(guān)方案的挑戰(zhàn)。最終，一個整個家庭集中式網(wǎng)關(guān)將提供一個最有效的橋接外部網(wǎng)絡和家庭網(wǎng)絡或設備的解決方案。

　　4　家庭網(wǎng)關(guān)的應用前景

　　家庭網(wǎng)關(guān)的應用將會是大量的。其最大和最多的應用是在家庭內(nèi)多個PC同時共享一個寬帶網(wǎng)絡接入。例如，家中的小孩可以接入Web來學習學校的課程，同時另外一個家庭成員可以同時進行網(wǎng)上購物。多個人可以同時進行網(wǎng)絡操作，而不需要等待其他人完成操作。

　　家庭網(wǎng)關(guān)的應用不僅僅是高速Internet的接入,未來的寬帶接入進入家庭后，將會帶來更多的服務內(nèi)容，不僅是Internet的接入，還有混合視頻和音頻信息流的可視電話，以及其它交互形式的娛樂服務，如網(wǎng)絡游戲等。家庭網(wǎng)關(guān)將執(zhí)行智能化的路由算法，把這些信息流（數(shù)據(jù)）分配給各種電話、智能電器、數(shù)字電視和音響等設備。例如，高級的家庭網(wǎng)關(guān)可以使用呼叫者ID信息來發(fā)送電話呼叫給家庭內(nèi)某個電話，兒童的電話只能送到他們的房間，或晚上10點以后的電話呼叫（不包括緊急電話）只能送到遠離臥室的地方。

　　上述技術(shù)如何應用到家庭內(nèi)存在著許多新的發(fā)展趨勢。首先是高速寬帶Internet接入進入家庭。當前大約有1％的美國家庭擁有DSL、Cable調(diào)制解調(diào)器，到1999年末有超出1百萬的美國家庭安裝。Forrester 研究機構(gòu)預計到2003年將有超出2千萬美國家庭擁有通過DSL或Cable調(diào)制解調(diào)器的寬帶接入。

其次，連網(wǎng)家庭的數(shù)目到2002年也將快速增長。Jupiter 通訊公司預計屆時將有1千5百萬的家庭網(wǎng)絡。家庭網(wǎng)絡的發(fā)展趨勢將因家庭內(nèi)存在多個PC，以及其他電氣設備的使用而得以加速。在1999年，有60％新的 PC購買是來自已有一個PC的家庭。目前已有大約15％的美國家庭擁有多個PC。