e家佳的标准协议和规范

发布网友 发布时间：2022-04-23 14:35

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热心网友 时间：2023-09-26 04:58

1 数字家庭概述
目前随着国内外各大公司如Intel、海尔、三星、LG、松下等纷纷宣布进入数字家庭市场，随着数字化技术和网络技术取得的迅猛发展，数字家庭在经历过智能化小区、网络家电的阶段后进入到智能化的数字家庭阶段。随着相关技术的逐步成熟和有实质性应用的产品相继问世，目前数字家庭正处在从概念向实际发展的转折点，一条贯通通信服务提供商、内容及增值服务提供商、终端产品生产商的上下游产业链正逐步浮出水面。
数字家庭的概念：是在将家用电器产品数字化、网络化的基础上，将各种消费类电子产品连接到一个互连互通的家庭网络，实现计算机、通讯设备、娱乐类产品、家用电器、灯光传感器等各种电子设备的互相识别、控制、以及信息共享。
目前，虽然各个公司的产品适用范围和侧重点不同，但综合起来，数字家庭的基本应用功能框架也已逐渐清晰和完善，主要包括：
安全防范：智能安防实时监控非法闯入、火灾、煤气泄露、紧急呼救的发生，一旦出现警情，系统会自动向服务中心或主人发出报警信息，同时启动相关电器进入应急联动状态，从而实现主动防范。
消费电子产品的智能控制：可以进行诸如自动控制加热时间、加热温度的微波炉，自动调节温度、湿度的智能空调，可以根据指令自动搜索电视节目并实现远程摄录的电视机/录像机等等。
交互式智能控制：通过各种传感器（如温度、声音、动作等）实现智能信息家电的主动性动作响应，用户还可以自己定义各种不同场景使信息家电响应。例如你可以设定智能家居控制器：“晚上5点把后门的灯打开，并把空调设定到25度。”
家庭信息服务：智能家庭服务器可以提供最新的股市情报、新闻、天气预报、电视节目预报、甚至当前公路上的交通流量状况，还可以自动管理用户的水电账单、银行和信用卡账户等财务信息。
娱乐信息共享：在家庭内部实现音视频信息共享，不论信息存储在何种设备上，以何种格式存放，都可以在不同的播放设备上播放。
自动维护：智能信息家电可以通过网络直接从制造商的服务网站上自动下载、更新驱动程序和诊断程序，实现智能化的故障自诊断、新功能自动升级。
2 数字家庭构成
数字家庭中的设备可以分为：低速控制类设备、高速信息类设备和网络 通讯类设备等几部分。
低速控制类设备：家庭中的控制类电器设备包括各种传感器、白色家电系统、灯光窗帘系统等，该类设备要求通讯速率低，稳定可靠，误码率低，主要实现对设备的控制管理功能，该类设备自身处理能力一般不是十分强大，而且大多对价格十分敏感，要求增加家庭网络功能不能增加过多的成本。
高速媒体信息类设备：该类设备主要包括媒体中心、电视、音响、机顶盒、录像机、摄像机、DVD、PDA以及计算机、打印机、投影仪等办公类设备。能够进行数据和多媒体处理。该类设备由于要进行大量数据传输，特别是音视频等多媒体信息的传输，要求高的通讯速率，传输延迟低。
网络通讯类设备：该类设备为家庭中的通讯类终端设备，如固定电话、手机等。这类设备可以通过通信网络直接与外界沟通，但是缺乏通过本地通信接口直接与家庭网络内部设备连接的功能。
在家庭网络中设备之间相互识别，相互联通是数字家庭各种应用的基础，如何能够使家庭内部形形色色的设备之间能够互联互通，将是一个非常重要的课题。
互联互通可以分为以下几个层次：家庭网络中设备的基本通信的建立（高速设备和低速设备分别通过高速和低速网络互通），分别处于高低速网络设备间的互通，各种设备的功能及数据描述的统一，终端设备接口的统一。
3 基本通信系统的建立
前面我们已经介绍了家庭网络是由低速和高速网络构成的。家庭网络设备的互连首先要解决的是低速和高速网络的建立，以及高速设备之间通过高速网络、低速设备之间通过低速网络的分别互连，这就需要有统一的家庭网络通信协议来支持。
国内由信息产业部组织，多个家电、IT、通信、芯片企业参加的家庭网络标准工作组编制的家庭网络标准系列于2005年6月被信息产业部发布为行业标准。其中对高速和低速网络的通信协议都有明确的规定：
通过这类通信协议，就解决了支持协议的高速设备和低速设备互连的问题。
4高低速网络互通
在数字家庭中包括各种电器设备，包含高速和低速网络的设备，虽然高速网络和低速网络各自有不同的要求，但整个家庭网络中要有一个统一的网络信息管理平台，使高低速网络在应用层次上得到统一，实现互连互通。
统一的设备网络通信管理平台的作用是对连接家庭内部高速和低速网络，对家庭内部各个设备间的通信进行转接，并统一管理家庭网络内部的各个设备，这个平台就是家庭网关。
家庭网关具备高速和低速网络通信的接口，支持高速和低速网络通信协议，可以直接与高速网络设备和低速网络设备通信，并可以将低速和高速网络设备间的通信进行目标地址、信息格式的转换，达到转接低速和高速设备的目的，实现两类设备的互连。在目前公布的信息产业部家庭网络标准中也对低速和高速设备互连的方法进行了规定。
5 设备描述文件
家庭网络中的网络设备种类很多，对于家庭网络要求有一定的兼容性和扩展性，兼容性体现在不同厂家的设备在家庭网络中能够兼容，而其扩展性体现在多种多样的新电器设备能够加入到家庭网络中来，可以采用设备描述文件（Device File）的方法来描述家庭网络设备。设备描述文件的方法在许多种协议中都有使用，目的是解决针对不同设备的通信和管理软件通用性问题。
有些设备描述的方法都采用根据终端设备的变量参数统一分类定义，涉及到对每一类设备的功能和控制命令进行统一，这种方法需要各个设备厂商进行长时间的讨论和交流，而且需要根据设备功能的增加不断修订。这对终端设备厂商进行差异化功能设计，特别是希望获得通过差异化功能获得市场和用户的青睐的业界普遍做法有一定的*。
我们也可以采用一种更加开放和灵活的设备描述方法，即只规定设备功能及其参数和控制命令和用户界面描述方法，对具体功能和参数并不进行具体规定，这样就可以为终端设备厂商带来更多的灵活性和发展空间。每个家庭网络设备都有一份描述自身功能和命令的设备描述文件，在设备描述文件中不仅包含了设备的厂家信息，还包含了对设备的操作描述、每个操作对应的命令、设备的状态回码等信息。通过设备描述文件可以了解设备具有那些功能，发送命令实现某一功能，还可以从状态回码中得到设备的当前状态，并以图形化的方式显示。
设备描述文件完整的工作原理如下图所示：
设备注册表：存储在家庭网络的主控设备中，保存描述家庭网络内已注册设备的设备信息。设备申请注册后，要在家庭网络设备注册表中添加新入网设备的信息；在网内设备注销后，要删除设备注册表中对应的项。
设备描述文件：每一种设备都有一个相对应的设备描述文件，该设备文件包含描述设备的结构数据，对应图标，文字和语音等信息资源的索引信息。
命令生成器单元：根据可视化页面显示单元产生的命令与相关设备描述文件进行比对生成相应的通讯命令，把信息交给应用层进行处理或者处理来自应用层的数据串，根据设备文件相关数据结构送入可视化页面显示单元。
可视化界面显示单元：对于有控制界面的设备需要根据设备描述文件生成被控设备的控制界面，而可视化界面显示单元根据设备描述文件中对外观的描述生成控制界面并提取控制界面上操作信息。
图标文字语音资源库：设备文件中包含对外图标、图形、文字和语音等多项显示资源的索引，而相应的图标、文字、语音等相关资源根据实际需要存储在相应的资源库中。
对于设备的描述可以分为外在表现形式的描述和自身功能数据的描述，其中外在表现形式部分的说明文件用于有显示界面的主控设备生成显示界面用，而自身功能数据用于对设备传输数据的功能解析。为更好的统一界面和数据，用部件和指令的方法进行数据描述。一个设备的完整描述包括：设备自身描述性信息、组成设备的部件描述、相关连接资源以及设备自身逻辑关系的描述，其中最重要的是对组成设备的部件的描述。部件根据输入、输出形式分为：单输入部件、单输出部件、输入输出部件；根据其外在表现形式可以分为：开关型、枚举型、滚动条型、单指令型等等。
设备的描述如下图为例：
设备描述文件可以保存在设备的存储器中或网关中，甚至还可从外部厂家的服务支持网站中下载得到。当用户需要增添一台新设备时，只要在网关或移动控制终端上执行添加设备的操作，根据统一规定的设备ID号，就可以查找到对应的设备描述文件，通过网络下载使主控设备中保存着每类设备的设备描述文件，主控设备根据设备描述文件来显示系统中有哪些设备，显示出某个设备具有哪些功能和需要的各种控制命令值和状态的返回值解析，从而实现对设备集中控制和查询功能，形成非常良好人机交互界面。如主控设备没有显示界面，则该设备只需要保留被控设备的功能数据即可，从而可以使不同设备之间相互识别，相互关联，使机器识别机器。
6 终端设备接口的统一
家庭网络的应用其核心是具备网络功能的家庭设备的普及使用。基本通信系统的建立、高速和低速网络设备的互连以及统一设备描述方法解决了不同厂商的各种设备互连的问题，从技术层面解决了家庭网络中设备互连互通的问题。从实际的产品开发和生产层面还需要解决如何快速完成普通家庭设备升级到具备家庭网络功能的设备问题。
对于一个大规模的家庭设备生产企业来说，其自身的产品种类很多，由于市场竞争的原因又需要不断推出新产品，如果在每个产品开发过程中专门针对这个产品解决增加网络功能的互连互通问题，就需要投入相当多的力量；每种新产品面对的最终用户可能会有多种网络连接接口的选择，以及单一品种产品的数量规模造成产品的开发和生产成本增加较多。
为了解决上述家庭网络产业化过程中的实际问题和需求，就需要将家庭网络设备的一般功能和网络功能分开，确定一个家庭设备与网络通信模块间的统一接口是最直接也是最有效的解决方法。
统一的终端设备接口包括硬件和软件两个部分。硬件部分是规定设备与网络通信模块间的硬件接口，包括数据、电源和必要的控制信号；软件部分是规定设备与网络通信模块间进行数据发送、接收与设备自身的控制、状态反馈和数据处理等相关数据交互方式。一旦确定了这个终端设备的家庭网络接口，就可以把终端设备厂商从针对每个产品开发网络功能和接口中解放出来，可以由专门从事家庭网络通信模块开发和生产的企业生产统一的模块，其中只要针对要连接的不同设备配备不同的设备描述文件就可以与相应的网络通信模块配合，共同构成家庭网络设备了。这样从开发和生产成本上都由于实现了模块化而大大降低了成本，对于家庭网络的推广和普及十分有利。
应该说，设备描述文件从技术和逻辑层面解决了家庭网络设备互连的问题，而家庭网络设备统一接口从产品和推广层面解决了互连问题，因此这些技术都十分关键。
7 展望
本文主要讨论了在同一个家庭网络技术标准体系下的设备互连问题，也就是要求所有终端设备厂商必需遵循相同的通信协议、设备描述方法和设备接口规范。当然，这也是目前家庭网络发展中对技术标准的依赖性的体现。
但目前家庭网络还处于发展初期，各种新概念、新技术、新产品不断出现，各个厂商和由不同厂商组成多个技术组织和产业联盟，而不同的组织和联盟对家庭网络实现的应用，采用的技术，产品的成本等方面的不同考虑，所以形成了目前市场上存在多种技术标准体系的情况。多种技术并存也是家庭网络目前的特点，与一个新兴产业发展初期的状况相吻合。
如何实现不同技术标准体系的家庭网络产品在同一个家庭内的互连互通是实际市场推广的需求，也是实现各种技术体系不断融合，最终形成一个家庭网络技术体系的需求。对于异种家庭网络技术标准设备的互连互通的研究也在逐步开展，有关这个方面的技术研究将是家庭网络的研究重点。
8 结束语
互联互通是家庭网络中一项非常重要的内容，涉及到技术、产业推广以及客户化应用等方方面面，本文对其做了一些初步的分析，但真正具体实施和操作还很多工作。我们相信，随着数字家庭研究的实用化和产品化进程不断加快，其必将走入千家万户。

热心网友 时间：2023-09-26 04:58

浅析数字家庭设备间互联互通(上)

发表时间：2006-12-25
技术类别：互联互通-互联互通

1 数字家庭概述
目前随着国内外各大公司如Intel、海尔、三星、LG、松下等纷纷宣布进入数字家庭市场，随着数字化技术和网络技术取得的迅猛发展，数字家庭在经历过智能化小区、网络家电的阶段后进入到智能化的数字家庭阶段。随着相关技术的逐步成熟和有实质性应用的产品相继问世，目前数字家庭正处在从概念向实际发展的转折点，一条贯通通信服务提供商、内容及增值服务提供商、终端产品生产商的上下游产业链正逐步浮出水面。
数字家庭的概念：是在将家用电器产品数字化、网络化的基础上，将各种消费类电子产品连接到一个互连互通的家庭网络，实现计算机、通讯设备、娱乐类产品、家用电器、灯光传感器等各种电子设备的互相识别、控制、以及信息共享。
目前，虽然各个公司的产品适用范围和侧重点不同，但综合起来，数字家庭的基本应用功能框架也已逐渐清晰和完善，主要包括：
安全防范：智能安防实时监控非法闯入、火灾、煤气泄露、紧急呼救的发生，一旦出现警情，系统会自动向服务中心或主人发出报警信息，同时启动相关电器进入应急联动状态，从而实现主动防范。
消费电子产品的智能控制：可以进行诸如自动控制加热时间、加热温度的微波炉，自动调节温度、湿度的智能空调，可以根据指令自动搜索电视节目并实现远程摄录的电视机/录像机等等。
交互式智能控制：通过各种传感器（如温度、声音、动作等）实现智能信息家电的主动性动作响应，用户还可以自己定义各种不同场景使信息家电响应。例如你可以设定智能家居控制器：“晚上5点把后门的灯打开，并把空调设定到25度。”
家庭信息服务：智能家庭服务器可以提供最新的股市情报、新闻、天气预报、电视节目预报、甚至当前公路上的交通流量状况，还可以自动管理用户的水电账单、银行和信用卡账户等财务信息。
娱乐信息共享：在家庭内部实现音视频信息共享，不论信息存储在何种设备上，以何种格式存放，都可以在不同的播放设备上播放。
自动维护：智能信息家电可以通过网络直接从制造商的服务网站上自动下载、更新驱动程序和诊断程序，实现智能化的故障自诊断、新功能自动升级。

2 数字家庭构成

图1数字家庭示意图

数字家庭中的设备可以分为：低速控制类设备、高速信息类设备和网络 通讯类设备等几部分。
低速控制类设备：家庭中的控制类电器设备包括各种传感器、白色家电系统、灯光窗帘系统等，该类设备要求通讯速率低，稳定可靠，误码率低，主要实现对设备的控制管理功能，该类设备自身处理能力一般不是十分强大，而且大多对价格十分敏感，要求增加家庭网络功能不能增加过多的成本。
高速媒体信息类设备：该类设备主要包括媒体中心、电视、音响、机顶盒、录像机、摄像机、DVD、PDA以及计算机、打印机、投影仪等办公类设备。能够进行数据和多媒体处理。该类设备由于要进行大量数据传输，特别是音视频等多媒体信息的传输，要求高的通讯速率，传输延迟低。
网络通讯类设备：该类设备为家庭中的通讯类终端设备，如固定电话、手机等。这类设备可以通过通信网络直接与外界沟通，但是缺乏通过本地通信接口直接与家庭网络内部设备连接的功能。
在家庭网络中设备之间相互识别，相互联通是数字家庭各种应用的基础，如何能够使家庭内部形形色色的设备之间能够互联互通，将是一个非常重要的课题。
互联互通可以分为以下几个层次：家庭网络中设备的基本通信的建立（高速设备和低速设备分别通过高速和低速网络互通），分别处于高低速网络设备间的互通，各种设备的功能及数据描述的统一，终端设备接口的统一。

3 基本通信系统的建立
前面我们已经介绍了家庭网络是由低速和高速网络构成的。家庭网络设备的互连首先要解决的是低速和高速网络的建立，以及高速设备之间通过高速网络、低速设备之间通过低速网络的分别互连，这就需要有统一的家庭网络通信协议来支持。
国内由信息产业部组织，多个家电、IT、通信、芯片企业参加的家庭网络标准工作组编制的家庭网络标准系列于2005年6月被信息产业部发布为行业标准。其中对高速和低速网络的通信协议都有明确的规定：

通过这类通信协议，就解决了支持协议的高速设备和低速设备互连的问题。
4高低速网络互通
在数字家庭中包括各种电器设备，包含高速和低速网络的设备，虽然高速网络和低速网络各自有不同的要求，但整个家庭网络中要有一个统一的网络信息管理平台，使高低速网络在应用层次上得到统一，实现互连互通。
统一的设备网络通信管理平台的作用是对连接家庭内部高速和低速网络，对家庭内部各个设备间的通信进行转接，并统一管理家庭网络内部的各个设备，这个平台就是家庭网关。
家庭网关具备高速和低速网络通信的接口，支持高速和低速网络通信协议，可以直接与高速网络设备和低速网络设备通信，并可以将低速和高速网络设备间的通信进行目标地址、信息格式的转换，达到转接低速和高速设备的目的，实现两类设备的互连。在目前公布的信息产业部家庭网络标准中也对低速和高速设备互连的方法进行了规定。

5 设备描述文件
家庭网络中的网络设备种类很多，对于家庭网络要求有一定的兼容性和扩展性，兼容性体现在不同厂家的设备在家庭网络中能够兼容，而其扩展性体现在多种多样的新电器设备能够加入到家庭网络中来，可以采用设备描述文件（Device File）的方法来描述家庭网络设备。设备描述文件的方法在许多种协议中都有使用，目的是解决针对不同设备的通信和管理软件通用性问题。
有些设备描述的方法都采用根据终端设备的变量参数统一分类定义，涉及到对每一类设备的功能和控制命令进行统一，这种方法需要各个设备厂商进行长时间的讨论和交流，而且需要根据设备功能的增加不断修订。这对终端设备厂商进行差异化功能设计，特别是希望获得通过差异化功能获得市场和用户的青睐的业界普遍做法有一定的*。
我们也可以采用一种更加开放和灵活的设备描述方法，即只规定设备功能及其参数和控制命令和用户界面描述方法，对具体功能和参数并不进行具体规定，这样就可以为终端设备厂商带来更多的灵活性和发展空间。每个家庭网络设备都有一份描述自身功能和命令的设备描述文件，在设备描述文件中不仅包含了设备的厂家信息，还包含了对设备的操作描述、每个操作对应的命令、设备的状态回码等信息。通过设备描述文件可以了解设备具有那些功能，发送命令实现某一功能，还可以从状态回码中得到设备的当前状态，并以图形化的方式显示。
设备描述文件完整的工作原理如下图所示：

设备注册表：存储在家庭网络的主控设备中，保存描述家庭网络内已注册设备的设备信息。设备申请注册后，要在家庭网络设备注册表中添加新入网设备的信息；在网内设备注销后，要删除设备注册表中对应的项。
设备描述文件：每一种设备都有一个相对应的设备描述文件，该设备文件包含描述设备的结构数据，对应图标，文字和语音等信息资源的索引信息。
命令生成器单元：根据可视化页面显示单元产生的命令与相关设备描述文件进行比对生成相应的通讯命令，把信息交给应用层进行处理或者处理来自应用层的数据串，根据设备文件相关数据结构送入可视化页面显示单元。
可视化界面显示单元：对于有控制界面的设备需要根据设备描述文件生成被控设备的控制界面，而可视化界面显示单元根据设备描述文件中对外观的描述生成控制界面并提取控制界面上操作信息。
图标文字语音资源库：设备文件中包含对外图标、图形、文字和语音等多项显示资源的索引，而相应的图标、文字、语音等相关资源根据实际需要存储在相应的资源库中。
对于设备的描述可以分为外在表现形式的描述和自身功能数据的描述，其中外在表现形式部分的说明文件用于有显示界面的主控设备生成显示界面用，而自身功能数据用于对设备传输数据的功能解析。为更好的统一界面和数据，用部件和指令的方法进行数据描述。一个设备的完整描述包括：设备自身描述性信息、组成设备的部件描述、相关连接资源以及设备自身逻辑关系的描述，其中最重要的是对组成设备的部件的描述。部件根据输入、输出形式分为：单输入部件、单输出部件、输入输出部件；根据其外在表现形式可以分为：开关型、枚举型、滚动条型、单指令型等等。
设备的描述如下图为例：

设备描述文件可以保存在设备的存储器中或网关中，甚至还可从外部厂家的服务支持网站中下载得到。当用户需要增添一台新设备时，只要在网关或移动控制终端上执行添加设备的操作，根据统一规定的设备ID号，就可以查找到对应的设备描述文件，通过网络下载使主控设备中保存着每类设备的设备描述文件，主控设备根据设备描述文件来显示系统中有哪些设备，显示出某个设备具有哪些功能和需要的各种控制命令值和状态的返回值解析，从而实现对设备集中控制和查询功能，形成非常良好人机交互界面。如主控设备没有显示界面，则该设备只需要保留被控设备的功能数据即可，从而可以使不同设备之间相互识别，相互关联，使机器识别机器。

6 终端设备接口的统一
家庭网络的应用其核心是具备网络功能的家庭设备的普及使用。基本通信系统的建立、高速和低速网络设备的互连以及统一设备描述方法解决了不同厂商的各种设备互连的问题，从技术层面解决了家庭网络中设备互连互通的问题。从实际的产品开发和生产层面还需要解决如何快速完成普通家庭设备升级到具备家庭网络功能的设备问题。
对于一个大规模的家庭设备生产企业来说，其自身的产品种类很多，由于市场竞争的原因又需要不断推出新产品，如果在每个产品开发过程中专门针对这个产品解决增加网络功能的互连互通问题，就需要投入相当多的力量；每种新产品面对的最终用户可能会有多种网络连接接口的选择，以及单一品种产品的数量规模造成产品的开发和生产成本增加较多。
为了解决上述家庭网络产业化过程中的实际问题和需求，就需要将家庭网络设备的一般功能和网络功能分开，确定一个家庭设备与网络通信模块间的统一接口是最直接也是最有效的解决方法。
统一的终端设备接口包括硬件和软件两个部分。硬件部分是规定设备与网络通信模块间的硬件接口，包括数据、电源和必要的控制信号；软件部分是规定设备与网络通信模块间进行数据发送、接收与设备自身的控制、状态反馈和数据处理等相关数据交互方式。一旦确定了这个终端设备的家庭网络接口，就可以把终端设备厂商从针对每个产品开发网络功能和接口中解放出来，可以由专门从事家庭网络通信模块开发和生产的企业生产统一的模块，其中只要针对要连接的不同设备配备不同的设备描述文件就可以与相应的网络通信模块配合，共同构成家庭网络设备了。这样从开发和生产成本上都由于实现了模块化而大大降低了成本，对于家庭网络的推广和普及十分有利。
应该说，设备描述文件从技术和逻辑层面解决了家庭网络设备互连的问题，而家庭网络设备统一接口从产品和推广层面解决了互连问题，因此这些技术都十分关键。

7 展望
本文主要讨论了在同一个家庭网络技术标准体系下的设备互连问题，也就是要求所有终端设备厂商必需遵循相同的通信协议、设备描述方法和设备接口规范。当然，这也是目前家庭网络发展中对技术标准的依赖性的体现。
但目前家庭网络还处于发展初期，各种新概念、新技术、新产品不断出现，各个厂商和由不同厂商组成多个技术组织和产业联盟，而不同的组织和联盟对家庭网络实现的应用，采用的技术，产品的成本等方面的不同考虑，所以形成了目前市场上存在多种技术标准体系的情况。多种技术并存也是家庭网络目前的特点，与一个新兴产业发展初期的状况相吻合。
如何实现不同技术标准体系的家庭网络产品在同一个家庭内的互连互通是实际市场推广的需求，也是实现各种技术体系不断融合，最终形成一个家庭网络技术体系的需求。对于异种家庭网络技术标准设备的互连互通的研究也在逐步开展，有关这个方面的技术研究将是家庭网络的研究重点。

8 结束语
互联互通是家庭网络中一项非常重要的内容，涉及到技术、产业推广以及客户化应用等方方面面，本文对其做了一些初步的分析，但真正具体实施和操作还很多工作。我们相信，随着数字家庭研究的实用化和产品化进程不断加快，其必将走入千家万户。

做人要厚道，就给我点分，可怜可怜我把！我才这么点分！
在这里有你需要的内容
标准在第二页和第三页；

参考资料：http://www.itophome.org.cn/tec_region/jishu1.asp

热心网友 时间：2023-09-26 04:59

浅析数字家庭设备间互联互通(上)

发表时间：2006-12-25
技术类别：互联互通-互联互通

1 数字家庭概述
目前随着国内外各大公司如Intel、海尔、三星、LG、松下等纷纷宣布进入数字家庭市场，随着数字化技术和网络技术取得的迅猛发展，数字家庭在经历过智能化小区、网络家电的阶段后进入到智能化的数字家庭阶段。随着相关技术的逐步成熟和有实质性应用的产品相继问世，目前数字家庭正处在从概念向实际发展的转折点，一条贯通通信服务提供商、内容及增值服务提供商、终端产品生产商的上下游产业链正逐步浮出水面。
数字家庭的概念：是在将家用电器产品数字化、网络化的基础上，将各种消费类电子产品连接到一个互连互通的家庭网络，实现计算机、通讯设备、娱乐类产品、家用电器、灯光传感器等各种电子设备的互相识别、控制、以及信息共享。
目前，虽然各个公司的产品适用范围和侧重点不同，但综合起来，数字家庭的基本应用功能框架也已逐渐清晰和完善，主要包括：
安全防范：智能安防实时监控非法闯入、火灾、煤气泄露、紧急呼救的发生，一旦出现警情，系统会自动向服务中心或主人发出报警信息，同时启动相关电器进入应急联动状态，从而实现主动防范。
消费电子产品的智能控制：可以进行诸如自动控制加热时间、加热温度的微波炉，自动调节温度、湿度的智能空调，可以根据指令自动搜索电视节目并实现远程摄录的电视机/录像机等等。
交互式智能控制：通过各种传感器（如温度、声音、动作等）实现智能信息家电的主动性动作响应，用户还可以自己定义各种不同场景使信息家电响应。例如你可以设定智能家居控制器：“晚上5点把后门的灯打开，并把空调设定到25度。”
家庭信息服务：智能家庭服务器可以提供最新的股市情报、新闻、天气预报、电视节目预报、甚至当前公路上的交通流量状况，还可以自动管理用户的水电账单、银行和信用卡账户等财务信息。
娱乐信息共享：在家庭内部实现音视频信息共享，不论信息存储在何种设备上，以何种格式存放，都可以在不同的播放设备上播放。
自动维护：智能信息家电可以通过网络直接从制造商的服务网站上自动下载、更新驱动程序和诊断程序，实现智能化的故障自诊断、新功能自动升级。

2 数字家庭构成

图1数字家庭示意图

数字家庭中的设备可以分为：低速控制类设备、高速信息类设备和网络 通讯类设备等几部分。
低速控制类设备：家庭中的控制类电器设备包括各种传感器、白色家电系统、灯光窗帘系统等，该类设备要求通讯速率低，稳定可靠，误码率低，主要实现对设备的控制管理功能，该类设备自身处理能力一般不是十分强大，而且大多对价格十分敏感，要求增加家庭网络功能不能增加过多的成本。
高速媒体信息类设备：该类设备主要包括媒体中心、电视、音响、机顶盒、录像机、摄像机、DVD、PDA以及计算机、打印机、投影仪等办公类设备。能够进行数据和多媒体处理。该类设备由于要进行大量数据传输，特别是音视频等多媒体信息的传输，要求高的通讯速率，传输延迟低。
网络通讯类设备：该类设备为家庭中的通讯类终端设备，如固定电话、手机等。这类设备可以通过通信网络直接与外界沟通，但是缺乏通过本地通信接口直接与家庭网络内部设备连接的功能。
在家庭网络中设备之间相互识别，相互联通是数字家庭各种应用的基础，如何能够使家庭内部形形色色的设备之间能够互联互通，将是一个非常重要的课题。
互联互通可以分为以下几个层次：家庭网络中设备的基本通信的建立（高速设备和低速设备分别通过高速和低速网络互通），分别处于高低速网络设备间的互通，各种设备的功能及数据描述的统一，终端设备接口的统一。

3 基本通信系统的建立
前面我们已经介绍了家庭网络是由低速和高速网络构成的。家庭网络设备的互连首先要解决的是低速和高速网络的建立，以及高速设备之间通过高速网络、低速设备之间通过低速网络的分别互连，这就需要有统一的家庭网络通信协议来支持。
国内由信息产业部组织，多个家电、IT、通信、芯片企业参加的家庭网络标准工作组编制的家庭网络标准系列于2005年6月被信息产业部发布为行业标准。其中对高速和低速网络的通信协议都有明确的规定：

通过这类通信协议，就解决了支持协议的高速设备和低速设备互连的问题。
4高低速网络互通
在数字家庭中包括各种电器设备，包含高速和低速网络的设备，虽然高速网络和低速网络各自有不同的要求，但整个家庭网络中要有一个统一的网络信息管理平台，使高低速网络在应用层次上得到统一，实现互连互通。
统一的设备网络通信管理平台的作用是对连接家庭内部高速和低速网络，对家庭内部各个设备间的通信进行转接，并统一管理家庭网络内部的各个设备，这个平台就是家庭网关。
家庭网关具备高速和低速网络通信的接口，支持高速和低速网络通信协议，可以直接与高速网络设备和低速网络设备通信，并可以将低速和高速网络设备间的通信进行目标地址、信息格式的转换，达到转接低速和高速设备的目的，实现两类设备的互连。在目前公布的信息产业部家庭网络标准中也对低速和高速设备互连的方法进行了规定。

5 设备描述文件
家庭网络中的网络设备种类很多，对于家庭网络要求有一定的兼容性和扩展性，兼容性体现在不同厂家的设备在家庭网络中能够兼容，而其扩展性体现在多种多样的新电器设备能够加入到家庭网络中来，可以采用设备描述文件（Device File）的方法来描述家庭网络设备。设备描述文件的方法在许多种协议中都有使用，目的是解决针对不同设备的通信和管理软件通用性问题。
有些设备描述的方法都采用根据终端设备的变量参数统一分类定义，涉及到对每一类设备的功能和控制命令进行统一，这种方法需要各个设备厂商进行长时间的讨论和交流，而且需要根据设备功能的增加不断修订。这对终端设备厂商进行差异化功能设计，特别是希望获得通过差异化功能获得市场和用户的青睐的业界普遍做法有一定的*。
我们也可以采用一种更加开放和灵活的设备描述方法，即只规定设备功能及其参数和控制命令和用户界面描述方法，对具体功能和参数并不进行具体规定，这样就可以为终端设备厂商带来更多的灵活性和发展空间。每个家庭网络设备都有一份描述自身功能和命令的设备描述文件，在设备描述文件中不仅包含了设备的厂家信息，还包含了对设备的操作描述、每个操作对应的命令、设备的状态回码等信息。通过设备描述文件可以了解设备具有那些功能，发送命令实现某一功能，还可以从状态回码中得到设备的当前状态，并以图形化的方式显示。
设备描述文件完整的工作原理如下图所示：

设备注册表：存储在家庭网络的主控设备中，保存描述家庭网络内已注册设备的设备信息。设备申请注册后，要在家庭网络设备注册表中添加新入网设备的信息；在网内设备注销后，要删除设备注册表中对应的项。
设备描述文件：每一种设备都有一个相对应的设备描述文件，该设备文件包含描述设备的结构数据，对应图标，文字和语音等信息资源的索引信息。
命令生成器单元：根据可视化页面显示单元产生的命令与相关设备描述文件进行比对生成相应的通讯命令，把信息交给应用层进行处理或者处理来自应用层的数据串，根据设备文件相关数据结构送入可视化页面显示单元。
可视化界面显示单元：对于有控制界面的设备需要根据设备描述文件生成被控设备的控制界面，而可视化界面显示单元根据设备描述文件中对外观的描述生成控制界面并提取控制界面上操作信息。
图标文字语音资源库：设备文件中包含对外图标、图形、文字和语音等多项显示资源的索引，而相应的图标、文字、语音等相关资源根据实际需要存储在相应的资源库中。
对于设备的描述可以分为外在表现形式的描述和自身功能数据的描述，其中外在表现形式部分的说明文件用于有显示界面的主控设备生成显示界面用，而自身功能数据用于对设备传输数据的功能解析。为更好的统一界面和数据，用部件和指令的方法进行数据描述。一个设备的完整描述包括：设备自身描述性信息、组成设备的部件描述、相关连接资源以及设备自身逻辑关系的描述，其中最重要的是对组成设备的部件的描述。部件根据输入、输出形式分为：单输入部件、单输出部件、输入输出部件；根据其外在表现形式可以分为：开关型、枚举型、滚动条型、单指令型等等。
设备的描述如下图为例：

设备描述文件可以保存在设备的存储器中或网关中，甚至还可从外部厂家的服务支持网站中下载得到。当用户需要增添一台新设备时，只要在网关或移动控制终端上执行添加设备的操作，根据统一规定的设备ID号，就可以查找到对应的设备描述文件，通过网络下载使主控设备中保存着每类设备的设备描述文件，主控设备根据设备描述文件来显示系统中有哪些设备，显示出某个设备具有哪些功能和需要的各种控制命令值和状态的返回值解析，从而实现对设备集中控制和查询功能，形成非常良好人机交互界面。如主控设备没有显示界面，则该设备只需要保留被控设备的功能数据即可，从而可以使不同设备之间相互识别，相互关联，使机器识别机器。

6 终端设备接口的统一
家庭网络的应用其核心是具备网络功能的家庭设备的普及使用。基本通信系统的建立、高速和低速网络设备的互连以及统一设备描述方法解决了不同厂商的各种设备互连的问题，从技术层面解决了家庭网络中设备互连互通的问题。从实际的产品开发和生产层面还需要解决如何快速完成普通家庭设备升级到具备家庭网络功能的设备问题。
对于一个大规模的家庭设备生产企业来说，其自身的产品种类很多，由于市场竞争的原因又需要不断推出新产品，如果在每个产品开发过程中专门针对这个产品解决增加网络功能的互连互通问题，就需要投入相当多的力量；每种新产品面对的最终用户可能会有多种网络连接接口的选择，以及单一品种产品的数量规模造成产品的开发和生产成本增加较多。
为了解决上述家庭网络产业化过程中的实际问题和需求，就需要将家庭网络设备的一般功能和网络功能分开，确定一个家庭设备与网络通信模块间的统一接口是最直接也是最有效的解决方法。
统一的终端设备接口包括硬件和软件两个部分。硬件部分是规定设备与网络通信模块间的硬件接口，包括数据、电源和必要的控制信号；软件部分是规定设备与网络通信模块间进行数据发送、接收与设备自身的控制、状态反馈和数据处理等相关数据交互方式。一旦确定了这个终端设备的家庭网络接口，就可以把终端设备厂商从针对每个产品开发网络功能和接口中解放出来，可以由专门从事家庭网络通信模块开发和生产的企业生产统一的模块，其中只要针对要连接的不同设备配备不同的设备描述文件就可以与相应的网络通信模块配合，共同构成家庭网络设备了。这样从开发和生产成本上都由于实现了模块化而大大降低了成本，对于家庭网络的推广和普及十分有利。
应该说，设备描述文件从技术和逻辑层面解决了家庭网络设备互连的问题，而家庭网络设备统一接口从产品和推广层面解决了互连问题，因此这些技术都十分关键。

7 展望
本文主要讨论了在同一个家庭网络技术标准体系下的设备互连问题，也就是要求所有终端设备厂商必需遵循相同的通信协议、设备描述方法和设备接口规范。当然，这也是目前家庭网络发展中对技术标准的依赖性的体现。
但目前家庭网络还处于发展初期，各种新概念、新技术、新产品不断出现，各个厂商和由不同厂商组成多个技术组织和产业联盟，而不同的组织和联盟对家庭网络实现的应用，采用的技术，产品的成本等方面的不同考虑，所以形成了目前市场上存在多种技术标准体系的情况。多种技术并存也是家庭网络目前的特点，与一个新兴产业发展初期的状况相吻合。
如何实现不同技术标准体系的家庭网络产品在同一个家庭内的互连互通是实际市场推广的需求，也是实现各种技术体系不断融合，最终形成一个家庭网络技术体系的需求。对于异种家庭网络技术标准设备的互连互通的研究也在逐步开展，有关这个方面的技术研究将是家庭网络的研究重点。

8 结束语
互联互通是家庭网络中一项非常重要的内容，涉及到技术、产业推广以及客户化应用等方方面面，本文对其做了一些初步的分析，但真正具体实施和操作还很多工作。我们相信，随着数字家庭研究的实用化和产品化进程不断加快，其必将走入千家万户。

热心网友 时间：2023-09-26 04:59

http://www.itophome.org.cn/tec_region/jishu1.asp
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