什么會成為數字家庭的中心？

　　隨著各種設備都聯入家庭網絡，哪種設備將成為數字家庭的中心是目前業界爭論的焦點。現有的三種設備正在競爭成為數字家庭的中心：PC、機頂盒和住宅網關。科勝訊公司無線數據和聯網器件業務部行銷副總裁Peter Kempf認為，最有可能的情況是所有三種設備將共存在數字家庭中，每類設備分別控制特定的服務和應用。例如，PC可用于數據、圖片和音頻；STB可用于視頻；而住宅網關則用于寬帶和語音。

　　憑借強大的處理和聯網能力，PC理所當然是家庭媒體中心的有利候選者，但為了更好地迎合家庭用戶的需求，PC的形態正在發生演變。例如，英特爾正在力推娛樂PC成為數字家庭的核心設備。英特爾最近提出了“10英尺應用”的概念，即把在PC上可以享受到的娛樂轉移到客廳中的電視或者娛樂PC上。10英尺運營的模式有兩種：一種是本地模式，另一種是遠端模式。在本地模式，PC聯接的是電視或者16：9的娛樂PC；遠端模式是先通過有線/無線方式連接到數字媒體適配器(DMA)，再連接到電視上去。10英尺應用可以使得消費者在客廳享受PC的娛樂，包括文字處理、游戲、網絡音樂、IPTV等。

　　類似地，為了滿足家庭用戶的易用性要求，TI在第十屆IIC展覽會上提出了分離式電腦平臺的概念。它包括兩個部分：一邊是臺式PC，一邊是一臺四方形的I/O Hub，兩者通過PCI-Express卡相連。TI將傳統的PC外設功能都拿出來做到了這個I/O Hub中，包括DVD光驅、USB端口、1394接口、CardBus/PCICIA插槽、閃存媒體讀卡器等。簡化后的PC主機可以降價到2-3千元。傳統上，臺式機的插口都在機箱后面，不方便用戶插拔，而通過這樣做就可以把所有東西都搬到桌面上。此外，這個概念使用戶在更換PC時不用更換外設，節省了成本。

　　除了PC，機頂盒和住宅網關都有機會成為家庭網絡的中心。但究竟哪種設備將勝出，大多數廠商認為是不確定的。Marvell公司的James表示不同的市場有不同的需求:一種選擇是機頂盒，它通過WiFi將家庭中的設備連接起來；另一種途徑是通過一種消費類電子設備來連接家庭網絡，如PC。“一種解決方案將不能滿足所有需求，所以兩種方法將各有市場。”他說。 
表2：數字家庭標準與規范。

　　TI公司的Flanagan認為數字家庭的中心將是可以連接所有設備的住宅網關，但他補充說：“TI也認識到有多種設備可以充當特定內容的網關：一種設備用于個人內容，如家庭視頻和圖片；一種設備用于高價值內容，如需要數字版權管理(DRM)的商業視頻和音樂。關鍵是要有一個合理的用戶界面，讓消費者可以方便地找到并播放所需的內容。”

　　此外，一些新興的數字家庭設備，如數字媒體適配器(DMA)、媒體中心、媒體服務器等也有機會成為數字家庭的中心。不少半導體供應商和分銷商正在積極開發這類設備的參考設計。例如，Marvell正在推廣數字媒體適配器的解決方案，它放在起居室，用于連接PC/媒體服務器，然后在TV上播放音視頻。這款DMA充當接入點(AP)可以連接TV、打印機、DVD和音箱等設備。它是專門針對數字家庭開發的，采用UpnP AV協議，用于兼容其它媒體設備；它還支持數字媒體格式要求的所有DLNA，并支持DHCP，可以方便連接到家庭網絡。

　　世平集團最近推出了一款媒體中心的參考設計。該公司表示，這是一款由PC演變過來、形態和功能基本上是PC架構的產品。世平集團認為，媒體中心必須具備幾項條件：1、WLAN；2、PC的功能；3、遠程遙控；4、7聲道音頻；5、TV調諧卡；6、DVD-R功能。該媒體中心實現了TV與手持設備的同步功能，例如可以把PDA播放的內容同步到TV上播放。

　　值得重點關注的是，該媒體中心采用了微軟將于2005年下半年正式發布的Media Center Edition(MCE)操作系統，其與PC操作系統的關鍵區別在于：它是通過遙控器來操作的。這是因為數字家庭設備的操作必須非常簡單，以滿足普通用戶的需求。

　　MCE2005使得用戶不但可以體會計算平臺，還可以有最好的娛樂體驗。該版本具有Windows XP 2的所有功能，并集成了新的功能，包括：1）數字媒體特性；2）10英尺界面、家庭娛樂平臺；3）定義了HDTV、DVD等高端AV體驗；4）連接體驗，比如來電顯示等；5）即時連接功能。

　　世平集團表示，未來這種媒體中心還可以集成機頂盒的功能。這暗示，今后的數字家庭中心可能是一種融合設備。科匯(Memec)公司亞太區產品經理吳志偉認為，STB、媒體中心、住宅網關都有可能成為數字家庭的中心，而未來這些功能會整合到一個設備。

　　硬件架構的變化

　　我們知道，傳統家電(如TV等)大都是獨立設備，并采用專有硬件。隨著它們成為家庭網絡的一員，這些設備本身的形態正在發生演變，如出現了IPTV，IP機頂盒等新的概念。前述的PC也是一個例子。相應地，這些設備的內部硬件架構也將發生變化。

　　TI的DSP小組技術戰略負責人Tom Flanagan認為：“最大的變化是大多數消費類電子設備將基于可編程平臺，并具備聯網功能。” 以數字媒體市場為例，目前存在各種音視頻編碼標準，而這給產品制造商在選擇上造成困惑。這種情況下，就要求產品能夠隨時升級，以應對各種現存和新興的編碼標準。可編程提供的靈活性使這些設備能夠操作許多類型不同格式的內容，包括視頻、音頻和圖片。

　　將WLAN功能整合進消費電子產品也是今后的主要發展趨勢。目前的解決方案依靠主系統來提供WLAN所需的處理能力，但某些產品并不具備這種能力，即使硬件平臺具有足夠的處理能力，WLAN協議處理、安全和QoS等功能也需要占用越來越多的主處理能力。為了確保設備具有足夠的性能，Marvell最新的802.11a/g/b解決方案88w8385芯片嵌入了一顆CPU和足夠的片上存儲器，可以卸載傳統CPU的處理負擔。無線聯網意味著需要在設備中添加RF部分，對于沒有相關設計經驗的傳統家電制造商來說，這是一個不可輕視的挑戰。“最關鍵的因素是RF PCB布局和生產測試，”Freescale的Victor表示。他認為有兩種解決途徑：一是采用半導體供應商將提供的參考設計；二是求助于第三方模塊制造商，他們能幫助解決RF設計問題，使白家電制造商不必雇傭RF工程師和購買昂貴的RF測試設備。科勝訊的Peter推崇后一種方法，他說：“采用來自無線ODM的現成模塊對于白家電制造商來說是最好的方法。這允許他們利用現有提供商的經驗，并快速進入市場。”

　　最后，隨著未來家庭中的聯網設備達到數十個，甚至上百個，如何對它們進行協調和控制將成為一個極大的挑戰。“諸如UPnP和DLNA等軟件協議將在管理這些功能方面發揮關鍵作用。”Peter說。為了解決不同廠家設備間的可互操作性、現有設備和未來設備的可協同工作性以及數字版權管理等問題，英特爾現在正和其他公司一起進行積極的工作，促進各種設計指導方針和規范的制定和實施，詳見表2。

　　ZigBee和藍牙在家庭網絡中的應用

　　短距離無線通信技術具有低成本、低功耗等特點，適合用于外圍設備和手持終端與其他主機設備的連接。家庭聯網的發展將為它們提供新的機遇。例如，分銷商世健系統公司推出一款瞄準家庭應用的藍牙HiFi適配器，可以將主設備輸出的HiFi音頻由DSP壓縮成MP3格式，再發射出去。用戶可以在家庭音箱設置接收端或用耳機收聽。

　　Freescale的Victor認為：“像ZigBee和藍牙這樣的低速率無線技術將加速家庭網絡的發展。”

　　Freescale的商用無線系統運營經理Brett Black介紹說，ZigBee的數據傳輸速率在2.4GHz下為250kbps，其傳輸范圍主要取決于功率和環境，介于10到75米之間，典型應用為30米左右。

　　Black表示，Zigbee具有省電、安全可靠、高度擴展且成本低等優點。ZigBee共有三種網絡結構，分別為靜態和動態星形、網狀和集群樹形。網絡架構具備主/從屬性，可實現雙向通信。在非工作時間，從設備總是處于睡眠狀態。對時間要求嚴格的應用可以使從設備在15ms內由睡眠狀態激活，而新設備的搜索時間僅為30ms。“ZigBee十分省電，利用電池可支持長達6個月到2年左右的使用時間。”Black說。

　　目前，ZigBee在家庭網絡中最主要的作用是遠程監測和控制，應用領域包括室內照明和空調系統控制、家電遙控、無線計算機外設(無線鼠標、鍵盤等)、安全監控、煙霧或CO2監測等。

　　ZigBee的MAC層采用了talk-when-ready碰撞避免機制，當有數據傳送需求時則立即發送數據，每個發送的數據封包都由接收方確認收到，并回復確認信息，若沒有得到確認回復則表示發生了碰撞，數據會再傳一次，以此提高系統信息傳輸的可靠度。

　　Zigbee網絡具有很強的擴展功能，由于使用了64位IEEE地址和16位短地址，Zigbee最終的網絡大小可以達到2^64個節點，遠遠超出了用戶的使用要求，如果選用本地尋址方式，1個Zigbee網絡理論上可以容納65,536(2^16)個節點。

　　Black介紹，Zigbee網絡采用了三種設備類型，一種是網絡協調器，持有全部網絡信息，是三種設備中最復雜的部分，需要存儲和計算能力；第二是全功能設備(FFD)，支持所有的802.15.4功能標準制定的參數。可以作為網絡協調器使用。附加的存儲和計算功能使得它很適合作為網絡路由器或者是網絡邊界設備；第三個削減功能設備(RFD)的功能受到限制，通常作為網絡邊界設備。一般情況下，FFD需要16－20KB的ROM，而RFD則只需要12-16KB的ROM。

　　Black表示，Freescale目前針對Zigbee提供一站式解決方案，包括射頻收發器、MCU、傳感器、MAC軟件、Z-Stack Zigbee軟件以及靈活的開發套件。MC13193 Evaluation Kit(13193EVK-A00)是Freescale為Zigbee平臺增加的最新硬件工具，除包含兩個傳感器應用參考(SARD)板卡以及三個評估板卡(EVB)外，還提供了必需的軟件協議堆棧和樣例應用，用以設計一系列2.4GHz聯網解決方案。

　　面臨的障礙

　　聯網的數字家庭是一個美好的前景，但將面臨一些障礙。TI的Flanagan表示，數字家庭取得成功的四大基礎是高質量的服務、安全框架、互操作性和易用性。

　　Marvell的James認為：“易用性是最關鍵的一點。如果技術太復雜，日常消費者將不愿使用它們。”為此，Marvell正在提供一種AutoLink技術，可以使設備更容易、更快速地完成設置。例如，當用戶購買了一款新的手機，只需按幾個按鈕，AutoLink就可以幫助他們完成與機頂盒的WiFi連接。

　　另外，隨著更多信息和設備加入家庭網絡，網絡的安全需求不斷增長,這也是消費者特別關心的問題之一。世平集團的吳志偉舉例說，當用戶以無線方式(如WiFi)把DVD碼流發送到TV時，一個問題是隔壁的鄰居有可能可以截獲此碼流，從而暴露用戶的隱私。

　　目前，領先的連網技術已經集成了最低水平的安全機制，例如802.11i、HomePlug AV和ZigBee都支持AES加密。Marvell指出，802.11i包含的WPA2安全標準是美國CIA和FBI使用的加密技術。

　　TI、Airgo等廠商認為，技術不是問題，真正的問題是大多數用戶對安全風險和如何配置技術缺乏了解，從而讓許多家庭網絡處于不安全的狀態。因此，業界的挑戰是使這些安全措施更容易被終端用戶實現和使用。

　　業界必須教育用戶，但也必須使這些安全措施變得更簡單，以方便用戶使用這些強大的安全功能。這也是Marvell在所有它的家庭聯網解決方案中配置AutoLink技術的另一個重要原因。AutoLink技術在用戶第一次開啟設備時就可以自動設置使設備是安全的。

　　在安全方面，另一個常見的問題是2個或更多的網絡互相干擾，Freescale的Victor表示。目前，大多數高級的無線網絡標準已經仔細考慮這個問題。例如，為了避免在2.4GHz公用頻段的干擾，Zigbee采用了與Wi-Fi一樣的直接序列擴頻(DSSS)技術，采用偏移正交相位位移鍵控調試方法，以化整為零方式，將一個訊號分為多個訊號，再經由編碼方式傳送訊號避免干擾。不過，筆者曾在第十屆IIC展覽會的現場看到某家公司的802.11g模塊因為受到藍牙以及其它專有2.4GHz信號的干擾而無法正常工作，最后該公司不得不立刻更換為工作在5GHz的802.11a模塊。這表明，隨著WiFi、WiMax、藍牙、UWB、ZigBee等無線技術涌入家庭，業界不得不切實解決干擾問題。

　　與此同時，內容被認為是數字家庭起飛的關鍵。James表示：“業界需要提供更多數量的殺手極應用以吸引消費者。同時，內容供應商和消費電子制造商也應該積極推動新技術的發展并為數字家庭提供新一代的產品和服務。”另一方面，要讓服務提供商能夠放心地允許用戶在家庭網絡中傳播內容，業界必須齊心解決數字版權管理的難題。

　　最后是成本。各種無線技術的應用、處理能力的增強以及轉向平板顯示器等都顯著增加了家庭設備的成本。Freescale 的Victor認為：“成本將是影響數字家庭中無線網絡設備增長的關鍵因素。”雖然意識到易用性和成本是阻礙數字家庭發展的最大障礙，但科勝訊的Peter樂觀地表示：“隨著最新網絡技術的發展，數字家庭網絡的發展前途會一片光明。”