摘　要：分析了国内外主要信息家电产品以及家庭组网解决方案、模型的缺点与不足,有针对性地提出了一套低成本的数字家园系统(dhns)解决方案,描述了本系统的总体构架、社会服务体系和qos需求,设计了系统的核心技术平台——家居服务器,并对其原理、构架、软硬件模块组成以及通讯协议作了比较详尽的阐述。本系统可灵活地进行高、中、低各种不同的配置,最高配置可覆盖整个家庭和社会服务体系,最低可配置成一个单台的dvd播放机,具有较大的市场前景。指出了本系统存在的问题和进一步的研究目标。

    关键词：数字家园系统 家居服务器 信息家电 数字家园是一个庞大的系统工程,涉及到计算机、通讯、控制、消费电子、住宅建设、金融业等及人类社会生活的方方面面。为了实现各种家用电气设备以及对社会生活的互通互联,一个统一、放开、透明、可靠的标准、协议、网络构架和低成本的实现是推动数字家园系统发展的关键。

    自信息家电技术问世以来,其组网的标准和协议按主导企业技术背景差异划分,基本上有两大类,一是以计算机通信企业为主导的,二是以家用电器企业为主导的。

    第一类的代表是开放业务网关osg(open service gateway),其基本目标是以pc为基础,建立包括其它非pc(后pc)类黑色家电、白色家电在内的通信,甚至于水、电、气表等的全家庭网络体制,基本思想是以业务为主线建立体系。第二类很多,由主要的数字视音频产品制造商和部分通信计算机制造商组成,基本目标是建立非pc的家庭多媒体网络体系。工作的主线是设备间的互联性。其比较著名的有havi、jini、homepna、homepnp、homerf、homeapi等。各个标准的侧重点不同,目前谁是主流体制尚不明朗。

    从国内外发展情况来看,信息家电将是日后家电发展的一大方向,可以说是主方向[1]。但是,迄今过去多年了,信息家电依然难以投入实用,究其原因,除了纷繁的规范和标准让人无以适从外,在具体的实现技术路线上也存在不足,其主要表现在如下五个方面:(1)在网络构架方面,目前的规范和标准还只侧重于家庭内部的网络互联,缺乏对社会服务体系的研究、规划与建立;(2)在技术上采用胖客户机、瘦服务器方案,导致技术过于复杂、成本过高,例如,按照目前的技术路线,即网络冰箱=电脑(pc)+冰箱,其代价相当高昂;(3)设备上网协调性差,部分信息产品自成体系,缺乏完整的系统支持及统一的技术规范,协调性、互连性、共存性很差,家用电脑、冰箱、微波炉、洗衣机等设备的上网缺乏交换设备(switcher),需要很多外网接口或者出口,无法同时使用;(4)人机协调性差,对目前的信息家电来说,要么只解决了人员上网的问题,要么只解决设备上网的问题,人机无法同时上网;(5)功能比较简单,难以适应各种不同的需求。例如,目前的机顶盒只有一些简单的上网功能,难以满足人们对高品质数字生活的追求。

    鉴于上述原因,本项目提出了一套以家居服务器为核心的新型数字化家园体系结构dhns(digital home network system),用以建立相对合理、完善的家庭内部网络以及社会服务体系,以解决家庭人员和各种设备的本地和远程控制、监测、检测、协调上网,尤其是大幅度降低整体信息家电成本以及技术难度等问题,实现家居生活的数字化。

    1 dhns数字家园系统总体构架 dhns数字家园系统总体构架如图1所示。

    图1 dhns数字家园系统总体构

    (1)采用基于智能代理技术的胖服务器、瘦客户机设计方案,以大幅度降低信息家电整体成本。

    现有白色(功能性)信息家电(如网络冰箱、微波炉、洗衣机等)的设计方案基本上是:电脑(pc)+家电,即在白色家电中嵌入一台pc,它们都拥有各自独立的高档cpu(如x86、powerpc)、显示器、复杂的操作系统、网络调制器、硬盘等组件,因此技术复杂、成本不菲。采用本方案,可将这些信息家电的大部分功能迁移至家居服务器,形成胖服务器、瘦客户机体系。采用移动agent技术,各种信息家电通过家居服务器的集中管理,对外统一连网、对内协调工作,所有信息(包括程序代码、数据等)均存放在服务器中,浏览也可在家居服务器上完成。而这部分信息家电只需用简单、廉价的单片机进行自身管理以及与家居服务器通讯即可完成上网任务。因此,可完全卸除其复杂、昂贵的高档组件,从而达到大幅度降低成本的目的。

    (2)采用多功能、模块化设计