家庭網關:簡述,定義,Cisco,RG,主要功能,滿足條件,網關標準,設定網關,手

智慧型家庭網路是資訊時代帶給人們的又一個高科技產物。它藉助現有的計算機網路技術，將家庭內各種家電和設備連網，通過網路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。家庭網路化也是整個社會信息化的一個重要的部分。智慧型家庭網路系統的基本結構見圖1所示。實現家庭內部信息與家庭外部信息的交換，無疑是家庭連網的目的所在。它的實現需要設計一個理想的家庭網關。

基本介紹

中文名：家庭網關
性質：高科技產物
基礎：計算機網路技術，
用途：為人們提供各種高效的服務

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簡述

由於研究家庭網關的公司眾多，家庭網關的定義還不統一。隨著FTTx業務在全球的試點和正式商用，目前許多生產廠商在套用中逐漸完善家庭網關的概念和功能，2007年後國內家庭網關的發展和現場套用開始加速，華為、中興、烽火等公司都推出了可商用的家庭網關產品。如右圖，是華為的一塊家庭網關產品，採用EPON上聯接口，可以實現光纖到戶（FTTH），支持H.264格式的VoIP語音，可以直接接模擬電話或者SIP電話機。

定義

Cisco

Cisco System公司的家庭網關定義是：一個在家庭內的網路化信息設備與智慧型寬頻接入網之間的智慧型化網關。

RG

RG的家庭網關的定義：Residential Gateway Gorup(RG)是一個在1995年建立的正式的工業論壇組織，它率先採用家庭網關來代表一個集中式智慧型接口，將家庭外部的接入網路和家庭內部網路聯繫起來。它對家庭網關的定義是一種簡單的、智慧型的、標準化的、靈活的整個家庭網路接口單元，可以從不同的外部網路接收通訊信號，通過家庭網路傳遞信號給某個智慧型設備。藉助引入家庭網關的概念，希望能夠為集成不同的外部網路和豐富新的套用提供一個有效的途徑。

主要功能

(1)作為所有外部接入網連線到家庭內部，同時將家庭內部網路連線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（包括現有的服務和未來可能出現的服務）的平台。

滿足條件

兼容多種外部寬頻網路接入方式，成為家庭內部網路和外部網路的連線橋樑和門戶。網路側接口類型包括：ADSL/VDSL/LAN/EPON/GPON之一；

連線並控制家庭內部所有可聯網設備，成為家庭內部的網路連線中心和控制中心。一般內置2層交換機功能和DHCP功能。用戶側接口類型包括：LAN（普通Ethernet）/POS（普通電話接口）/Wi-Fi（無線區域網路接口）/IrDA(紅外線數據接口)等；

存儲、分發家庭內部網路的多媒體內容，成為家庭內部的多媒體中心。

下面是一款中興家庭網關的產品外觀及主要參數：　ZXA10 421主要用於FTTH/FTTO套用，提供大客戶、專線用戶以及多用戶的接入，提供乙太網和無線業務接入。

尺寸： 210mm (W) x 245mm (D) x 76mm (H)

供電和功率：12W/DC12V

線路側：1個PON口（SC/PC）

用戶側：4個10/100Base_T接口；無線WiFi接口，IEEE 802.11b/g

業務功能：數據上網外置PPPOE撥號，有線與無線上網； IPTV外置機頂盒；VOIP外接IAD。

網關標準

許多公司都開發了自己的家庭網關產品。然而開發出更多複雜的和具有兼容性的家庭網關，迫切要求制定相應的家庭網關標準。目前已有的相關標準見下表所示。

開放服務網關組織（OSGi）當前正在制訂他們稱之為服務網關的規範。該規範包含的技術的主要特點是：需要開放的和獨立的平台；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協定；應具有較高的可靠性。

OSGi標準實質上是一系列API（套用編程接口）的集合。這些API包括核心的API和可選的API，它們共同構成了OSGi的網關規範。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的標準。

核心的API執行服務傳輸、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可由開發人員或OSGi的技術工作組來完成。

可選的API定義了向一個基於HTTP Web伺服器輸出資源的機制、客戶機與網關的互動作用以及數據管理。

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，或其他支持OSGi目標的企業。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。

家庭網關接口的有效的解決方案，當前比較統一的觀點是開發一個集中式網關，然而這只是最終的期望。因為不同的外部接入網路的特點不同，不同的服務提供商有不同的商業模式，存在不同的已有的或正在研發的網路接口設備，它涉及許多不同的技術或商業問題，因此在不遠的將來是不會有一個單一的家庭網關解決方案出現。另一方面，儘管一個分散式或多個網關的方案也有許多支持者、製造商和服務提供商，但其同時也面臨著集成網關方案的挑戰。最終，一個整個家庭集中式網關將提供一個最有效的橋接外部網路和家庭網路或設備的解決方案。

設定網關

手動設定

家庭網關手動設定適用於電腦數量比較少、TCP/IP參數基本不變的情況，比如只有幾台到十幾台電腦。因為這種方法需要在聯入網路的每台電腦上設定“家庭網關”，非常費勁，一旦因為遷移等原因導致必須修改默認網關的IP位址，就會給網管帶來很大的麻煩，所以不推薦使用。

在Windows 9x中，設定默認網關的方法是在“網上鄰居”上右擊，在彈出的選單中點擊“屬性”，在網路屬性對話框中選擇“TCP/IP協定”，點擊“屬性”，在“默認網關”選項卡中填寫新的默認網關的IP位址就可以了。

需要特別注意的是：默認網關必須是電腦自己所在的網段中的IP位址，而不能填寫其他網段中的IP位址。

自動設定

自動設定就是利用DHCP伺服器來自動給網路中的電腦分配IP位址、子網掩碼和默認網關。這樣做的好處是一旦網路的默認網關發生了變化時，只要更改了DHCP伺服器中默認網關的設定，那么網路中所有的電腦均獲得了新的默認網關的IP位址。這種方法適用於網路規模較大、TCP/IP參數有可能變動的網路。

另外一種自動獲得網關的辦法是通過安裝代理伺服器軟體（如MS Proxy）的客戶端程式來自動獲得，其原理和方法和DHCP有相似之處。由於篇幅所限，就不再詳述了。

如果開始看路由知識的話，就會容易明白了，

進入命令行模式：

c:\>route print

會有一條路由：

0.0.0.0 0.0.0.0 默認網關的IP 接口（機器的IP）跳數

比如我的機器：

0.0.0.0 0.0.0.0 192.168.100.254 192.168.100.233 1

意思是：所有的需要轉發的數據包，都經過默認網關的IP（接口）傳送出去，當然返回也是從那裡經過

部署方案

網關管理系統的部署

網關管理系統，一般包括以下幾個部分，管理伺服器ACS（南向接口管理網關設備，北向接口承接SCM的配置請求）、業務配置伺服器SCM（南向接口ACS，北向承接OSS的開通請求）、資料庫系統（為ACS和SCM提供數據服務）。目前運營商主要是集團、省和本地網三級架構，業務開展主要以省為主，比較合理的部署方式是，資料庫系統和SCM系統按照省集中的方式部署，這樣比較便於與省集中的BSS/OSS系統進行對接。而管理伺服器ACS則可以根據用戶規模，選擇按本地網分散式部署，或按省集中部署；同時在部署設計中，應該充分考慮系統的安全性、冗餘性和高可用性。

網關管理通道的選擇

無論網關管理系統是集中部署或分散式部署，網關管理都有很高的安全性、業務質量和永久線上的需求。網關管理通道的選擇有兩種主流的方案，一種是和寬頻上網共用通道，另一種是使用獨立通道。使用寬頻上網提供的通道作為管理通道，是一種最為簡潔的方式，不需要進行任何網路改造，但其缺點是不能保證管理通道的質量，同時對於非包月用戶，可能無法報障而隨時對網關設備進行管理。尤其是如果寬頻配置出現故障，寬頻業務不通，運營商也無法進行遠程的業務診斷和恢復。獨立管理通道是一種較為完美的管理方式，但主要問題是需要進行必要的網路改造，主要包括：需要網關設備和DSLAM設備均支持多PVC；需要BRAS設備能夠對管理和上網進行分別認證和地址分配；需要獨立的地址分配系統，往往採用私網，因地址資源稀缺；由於採用私網地址，需要BRAS設備能夠建立到網關管理系統的VPN通道。這些網路改造將要求運營商投入不少資金，並且可能導致其對前期的PVC使用規劃和VLAN規划進行調整，進行多次的網路割接。綜合考慮，由於未來IPTV、VoIP等業務的進一步普及，為充分保障這些業務的質量和安全性，以上的網路改造也必不可少，所以，還是建議在管理通道選擇上儘量一步到位，採用獨立通道進行管理。

網關設備的部署

網關設備在家庭網路中的部署包括兩個方面，一方面是物理連線配置，另一方面是初始業務配置。目前幾乎所有的網關設備都支持WLAN無線連線，而且管理通道參數和管理接入參數可在網關出廠時進行預配置，其它業務參數可以遠程配置開通。所以網關設備的配置可以基本實現零接觸配置，只需門市發放網關設備給客戶，客戶回家連線電話線，並按照連線埠標示連線其它特定終端設備（如機頂盒、電話機等），設備加電之後即可完成網關設備的部署，網關管理系統將對網關進行遠程業務配置和開通。

最後是網關管理系統與OSS的對接。網關管理系統和OSS的對接主要完成網關設備的開通激活和一些其它業務的終端側遠程配置。在對接過程中，和既有的網路激活系統與OSS綜合開通系統的對接是不同的。在流程和接口設計過程中，需要綜合分析，慎重考慮以下問題：一是開通次序，開通指令間具備功能依賴關係和時間依賴關係，比如開通網關上的VoIP功能，依賴於開通網關設備和VoIP的專用PVC，然後才能去配置VoIP終端側參數；二是非實時性，OSS下發的開通指令到了網關管理系統，但是客戶可能在很長一個周期內都沒有給網關設備加電，導致任務失敗，需要重新下發開通指令；三是網關設備故障，如果網關設備出現故障，除了引起網關設備需要重新激活之外，還需要重新配置所有駐留在網關上的其它業務的終端側參數，需要CRM參與到網關設備更換過程，以保證各種業務配置均能恢復。

套用前景

家庭網關的套用將會是大量的。其最大和最多的套用是在家庭內多個PC同時共享一個寬頻網路接入。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上購物。多個人可以同時進行網路操作，而不需要等待其他人完成操作。

家庭網關的套用不僅僅是高速Internet的接入,未來的寬頻接入進入家庭後，將會帶來更多的服務內容，不僅是Internet的接入，還有混合視頻和音頻信息流的可視電話，以及其它互動形式的娛樂服務，如網路遊戲等。家庭網關將執行智慧型化的路由算法，把這些信息流（數據）分配給各種電話、智慧型電器、數位電視和音響等設備。例如，高級的家庭網關可以使用呼叫者ID信息來傳送電話呼叫給家庭內某個電話，兒童的電話只能送到他們的房間，或晚上10點以後的電話呼叫（不包括緊急電話）只能送到遠離臥室的地方。

上述技術如何套用到家庭記憶體在著許多新的發展趨勢。首先是高速寬頻Internet接入進入家庭。當前大約有1%的美國家庭擁有DSL、Cable數據機，到1999年末有超出1百萬的美國家庭安裝。Forrester 研究機構預計到2003年將有超出2千萬美國家庭擁有通過DSL或Cable數據機的寬頻接入。

其次，連網家庭的數目到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路。家庭網路的發展趨勢將因家庭記憶體在多個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。

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