作者：Jack French，亚洲DSPS系统宽带家庭产品市场总监

在各种应用彼此孤立的情况下，数字家庭就好比是一个杂乱的大熔炉，其中包含了能够执行各种毫不相关功能的电子设备和应用，没有关联性。但一旦拥有了当今数字家庭所必需的家庭网络，计算、通信、娱乐以及家庭自动化系统（图 1）等就能立即协同工作，根据需要共享信息和资源，进而作为高效统一的整体发挥作用。

总体说来，人们越来越多地在家中办公，或者每周有几天都在家中进行远程办公，因此我们对家庭网络的兴趣日益浓厚。最早的家庭网络只是简单地将办公计算 (office computing) 网络简化之后的版本而已。随着因特网的到来，特别是始终与因特网连接的高速宽带通信的到来，家庭网络的需求更为强烈，因为即便住户不在家中工作，但仍然希望共享家中的高速因特网连接，而家庭网络正好能够满足这种需求。市场调研公司 iSupply 去年预计，目前全球 1.95 亿用户都能获得某种形式的宽带服务。该公司还预计，采用宽带接入的中国家庭数量将从 2005 年的7% 增长至 2010 年的 16%，这从高速接入因特网的家庭绝对数量来说是很可观的数字。

最初，家中至少需要一部个人计算机 (PC) 作为连接至因特网的宽带网络门户。最终，随着 PC 和笔记本电脑成本的不断降低，许多家庭都增加了更多的计算机，而家中所有成员都希望获得高速因特网连接。随着数字家庭中计算机以及其他娱乐和消费类电子设备不断增加，网络需求也日益加强。

对于众多家庭网络用户而方，基于 Wi-Fi (IEEE 802.11) 标准的无线局域网 (WLAN) 可谓是较方便的选择，因为他们再也不想在阁楼里费九牛二虎之力给每个房间布线。WLAN 技术广泛普及的另一推动因素就是其本身的价格日趋低廉。随着选用 WLAN 路由器与接入点设备的数量不断增加，成本开始下降，这使该技术突然之间能为更多消费者所接受。

消费者对 WLAN 技术的需求很快推动该技术在许多设备中的应用，远远超出了独立的 Wi-Fi 路由器和接入点设备的范畴。WLAN 技术很快与 DSL 和线缆调制解调器相结合，为更广阔的市场简化了基于 Wi-Fi 技术的家庭网络的实施工作。

多媒体内容的传输

大约在 WLAN 技术开始在家庭中部署的同时，数字多媒体家庭娱乐内容也大幅激增，消费者开始依靠网络在整个家庭中传输数字内容。我们可以举例说明多媒体内容的爆炸性增长，即数字音乐的销售情况。ISuppli 在近期一项研究中预计，美国数字音乐的销售占全部音乐销售的比例将从 2004 年的 1.5% 增长至 2008 年的 25%。全球其他地区的数字音乐和其他数字内容形式也将出现类似的增长速度。举例来说，iSuppli 预计中国数字媒体服务器（如娱乐型 PC、DVD／STB／DVR 服务器和可供人们欣赏数字媒体的其他类型的媒体服务器）的销量将从 2006 年的区区 58,000 部增长至 2010 年的 258 万部之多，年均增幅达 22%。

此外，可通过因特网免费下载的内容也非常丰富。新闻事件的视频剪辑、电影预告片、照片、音乐视频、播客、带动画的电子邮件 (animated e-mail)、教育内容等充斥于因特网，许多消费者都在下载并存储这些丰富的内容。

考虑到多媒体和娱乐内容的爆炸性增长，消费者希望在家中任何地方都能欣赏上述内容，并且能方便地将内容在不同设备间传输。他们为这些内容支付了大笔血汗钱，因此不希望在欣赏该内容时遇到任何障碍。

消费类电子设备集成 WLAN 功能

越来越多的消费类电子 (CE) 设备，无论是固定的还是便携式的，都开始集成 WLAN 功能，以成为当前小型数字家庭网络环境中的“新成员”。

掌上游戏机、IP 语音电话 (VoIP) 系统、便携式媒体平台（如 MP3 与 DVD 播放器）、IP 手机以及数码相机等设备的制造商通过实现 WLAN 连接，将这一技术愿景变为现实，为用户带来更出色的体验效果，从而提高其产品在快速发展变化的 CE 市场中的竞争力。

另一市场调研公司 In-Stat 预计，在本世纪头十年的余下时间里，WLAN 技术还将在 CE 设备领域中持续而稳健地发展。该公司预计，WLAN 技术在固定 CE 设备中的应用到 2009 年将保持年均 98% 的增长速度。便携式 CE 应用同期也将保持 29% 的可观年均增长速度。iSuppli 近期指出，嵌入 WLAN 功能的新型便携式媒体播放器将迅速投向市场。事实上，带有 WLAN 连接功能的新型 MP3 播放器很快就将上市。

作为 WLAN 技术的领先供应商，TI 积极响应市场需求，并根据固定和便携式 CE 设备的严格要求推出了量身定制的解决方案。固定应用强调高吞吐速率以及宽范围的 WLAN 信号传输，以便能覆盖家庭中的所有偏僻角落。吞吐速率对便携式设备应用也非常重要，不过解决方案的尺寸和功耗是便携式应用的关键因素，因为 WLAN 解决方案将嵌入电池供电的小型手持设备中。TI 的 CE WLAN 设计套件为 WLAN 连接功能提供了完整的解决方案。该设计套件具备硬件芯片组、软件驱动程序、实用程序、参考设计、安全机制以及应用编程接口 (API) 和操作系统支持等开发工具。

此外，TI 的 G++™ WLAN 技术还为实现高吞吐速率进行了优化，其更广泛的覆盖范围能够满足整个家庭的需要。G++ 技术的稳健性能解决 CE 设备在许多家庭中面临的常见干扰源问题，如微波炉、无绳电话以及其他彼此靠近的 WLAN 网络等。说到底，进一步的研究将有助于改善 WLAN 的性能参数，这些改善将体现在更高版本的标准中。不过，至少在最初阶段，802.11n 的成本会阻碍其在廉价大众市场 CE 设备中的集成。802.11n 技术将出现在集成了 WLAN 路由器／采用 DSL 或线缆调制解调器的接入点设备、存储设备（如硬盘）以及其他高级功能（如 VoIP 功能）的小区网关中。

数字家庭的关键

直到最近，数字家庭中的大多数无线网络都没有管理机制。无线路由器或接入点设备只是简单地为家庭提供因特网接入和一定程度的设备间连接功能。不过现在，随着家庭中开始存储并传输大量多媒体内容，越来越多的 CE 设备能够连接至数字家庭的 WLAN 网络中，我们显然需要统一的小区网关 (RG) 作为“交通警察”来管理网络。Isuppli 指出，中国的 RG 市场预计从 2006 年到 2010 年将实现22% 的年增长率。

有些 RG 还将发挥家庭多媒体内容的中央存储设备的作用。从一定程度上说，个人计算机在许多家庭中作为事实上的存储设备，这仅是因为 PC 是唯一带有硬盘的设备。不过，特别是当笔记本电脑作为存储设备的话，那么就会出现问题。要是笔记本电脑被主人拿走了，不在家庭网络上了，那么其他用户就不能再获得在其上所存储的内容了。此外，PC 和笔记本电脑都没有专为管理无线网络进行过优化。对许多消费者来说，要是他们在技术上并不熟练，那么就会面临使用上的难题。

正是由于上述种种原因，专用小区网关才开始走向前台，其已成为当前数字家庭的关键设备。RG 可以是非常廉价的设备，其不仅能够与家庭以外的宽带通信通道相连，而且还能协调家庭内部的有线与无线网络。与必须能够处理多种功能的 PC 不同，大多数小区网关将专用于负责网络和通信任务。正由于此，从管理连接问题来说，采用网关比 PC 更为廉价。此外，带有硬盘的网关将成为便捷的中央存储设备，用于存储家庭 CE 设备的内容和配置数据以及其他信息，以确保所有内容随时都能在家庭网络上获得。

近期，RG 的功能实现了显著提升。大多数服务供应商都将 RG 作为扩展家庭服务的重要技术，并将其视为高效管理和维护网络的平台。

新一代小区网关

服务供应商需要解决市场的不确定性问题，同时还要降低运营成本，并努力推出基于 IP 的新型增值服务，高级 RG 对他们而言非常重要。而对于推出 RG 的设备制造商来说，新一代 RG 应具备可再配置的灵活架构，以便能适应全球各地网络运营商与有线公司的要求。

除了基本的“网关”连接功能以及在广域网 (WAN) 与基于家庭的局域网 (LAN) 间协调高速通信的功能之外，新型 RG 在应用层面上发挥的作用也越来越大。举例来说，用户设备无需再从事压缩和解压缩文件这样的简单工作，而是交由家庭 RG 来完成，这不仅有助于释放处理能力，把资源用在刀刃上，而且还能让电子设备更好地与用户进行互动。将最终用户应用的不同部分在网关上打包后一起执行，这将大幅提高用户使用以 web 为中心的应用的体验。

随着消费者和业界对 VoIP 的兴趣不断提高，RG 已成为电信服务供应商益发重要的平台。RG 非常适合 VoIP 功能，但 VoIP 通道上的语音质量是服务供应商所关切的问题。消费者已习惯于传统模拟电话的高质量服务，要是新技术达不到这种标准，就会对用户的满意度和忠诚度造成消极影响。

TI 的 UR8 RG 架构具备设备制造商和服务供应商所需要的处理功能和外设接口，有助于提供数字家庭所需的应用，同时其还具有高度的灵活性，因而能在全球范围内实现高效部署。

根据具体 RG 系统的实施方案不同，UR8 采用的多种处理技术能在三方面充分发挥处理能力。带有配套内存控制器的通用处理器 (GPP) 负责运行系统，处理操作系统并监管 RG 的整体工作。数字信号处理器 (DSP) 将 RG 与 WAN 相接，而另一个 DSP 则专门负责处理 VoIP，确保架构支持最高质量和最可靠的语音通信。UR8 丰富的处理资源使其完全有余力满足制造商添加独特功能的需求，不仅为 RG 产品带来增值功能，而且还能显著提高市场竞争力。

UR8 的专用 VoIP 子系统采用其自身基于 C55x 的 DSP 和 TI 经市场验证的 Telogy™ VoIP 软件。UR8 VoIP 子系统支持两到四个语音通道以及多种有线和无线编解码器。由于 C55x 采用指令高速缓存架构，因而可将多种编解码器直接添加至 VoIP 子系统的高速缓冲存储器中，从而优化了编解码器的性能。

就目前实际情况而言，VoIP 已成为公认的主流应用，与此同时，IP 数字电视(IPTV)、视频电话等其他新型系统也在数字家庭中方兴未艾。数字视频处理自身面临着诸多挑战。首先，它要求强大的处理资源，其次，数字视频信号包含许多数据，因此在家庭网络中分布数字视频需要高速媒体或混合网络技术，其中可能包括专门用于视频应用的高速子网。

借助达芬奇技术，TI 为视频电话、IP 机顶盒、便携式媒体播放器、数码相机、视频安全监控系统等设备开发了数字视频处理片上系统。达芬奇技术是建立在双核架构的基础上，其中包括 ARM 通用处理内核以及业界最高性能的 DSP 平台TMS320C6000™。

支持服务供应商

由于 RG 连接到某个服务供应商的宽带通道，因此该系统也可用作网络运营商的高效支持平台。事实上，许多家庭用户都希望从他们的宽带服务供应商那里购买家庭网络的支持与维护服务。随着 RG 功能的不断扩展与升级，网络运营商能够从他们的局端通过网关向用户提供远程支持与维护服务。这种服务对家庭用户来说可以是完全透明的。

一些行业组织正在解决远程管理与服务提供问题，其中包括 DSL 论坛（TR-069、TR-068 与 RFC 3611 等）制定的宽带家庭 QoS 与 CableHome 等标准。TI 也在积极参与上述工作，并提出了 PIQUA™ 技术计划。PIQUA 在整个 IP 网络及最终用户的设备中充分发挥 TI 嵌入式软硬件的优势，为服务供应商提供了管理网络所需的信息，并确保其 VoIP 等服务的质量。

面向未来

显然，技术供应商要想向数字家庭进军，未来必然会面临许多挑战。毫无疑问， 要求丰富多媒体内容的应用将会层出不穷，从而要求更高级、更具创新性的数据处理技术。同时，在家庭网络上传输不断增加的数字内容已经对现有技术的吞吐速率提出了挑战。

当然，消费者将来在选用任何技术时，可能最重要的是考虑其易用性问题，因此在提高数字技术的处理与吞吐能力的同时，绝不能牺牲部署在数字家庭中的应用、系统或产品的易用性。