1.4 家庭数字化的技术标准和产业联盟

技术标准是产业化的必经之路，产业联盟是厂家抱团推动行业达到互赢互利的方式。数字家庭领域参与的有家电、互联网以及通信厂家等，它们有自己的历史发展渊源和技术所长，所以并没有一个统一的能使各个行业都遵守的领域标准以及产业联盟。但是从各自的行业背景出发，国内外出现了很多与数字家庭网络有关的标准化组织及产业联盟，它们大多数由网络设备商、传统的计算机或互联网厂商、家电类厂商、家庭自动控制厂商以及通信领域的运营商和设备商等牵头建立。

例如，国内有e家佳、闪联、中国数字家庭产业联盟、中国通信标准化协会（CCSA）等，国外有影音应用方面的数字生活网络联盟（Digtal Living Network Alliance，DLNA）、家庭监控应用的能源节约与家庭安全网络（Energy Conservation and Homecare Network，EchoNet）联盟、传统的ITU-T的电信领域的标准化组织等。

其中闪联和e家佳主要由一些家电和IT厂家组成，而CCSA家庭网络工作组的成员则主要是来自电信行业的运营商和设备厂家。这些标准化组织成员单位的类型、建立时间以及负责的标准规范中的技术领域等都不相同，但目标都是家庭内部的网络组网、设备的互联互通等，它们目前并不关注家庭网络提供服务的内容。

1. DLNA的数字家庭工作组

DLNA标准或联盟，原名是数字家庭工作组（Digital Home Working Group，DHWG），于2003年6月由英特尔、IBM、惠普、NEC、微软、索尼等17家企业发起成立，目标是建立开放的工业标准和互操作性平台，简化网络消费电子、移动设备和个人计算机等设备间数字内容的共享，让家庭用户能通过家里的有线或无线网络共享不同设备的数字内容。

但DLNA并不定义或者发展新的通信技术，它综合了很多已经广泛使用的标准和协议来形成一种家庭设备互联互通的解决方案，让尽可能多的设备来支持这种方案并遵守定义的操作规范，这样可以减少支持DLNA设备的开发工作量，让这些设备能够在同一个网络中完成互操作，例如它的网络层是最通用的IP ，不依赖于任何物理媒介，它的XML对设备和服务采用统一的描述方式，HTTP是用来DLNA设备的信息交互，而SOAP是来确保DLNA设备的互操作性，并且音频和视频解码都直接采用了已有的成熟技术等。DLNA互操作性指南包括五个部分内容，即体系结构和协议、媒体格式、链路保护、DRM互操作系统和设备配置文件，它为合作方提供了建立家庭网络的可互操作网络平台以及设备所需的规范和信息。

在2005年，DLNA联盟发布了支持互操作性的1.0版本，主要是为网络家电设备、计算机和移动设备之间提供互操作性。它集成了目前已经有的通用即插即用协议（Universal Plug and Play，UPnP），支持大量已经使用的图片、视频和音频等的媒体格式，例如各种不同的图片（PNG、JPEG、GIF等）或视频（MPEG-2、MPEG-4等），另外还包含了各种有线和无线的互联标准。当时1.0版本的领域还比较窄，除了设备互操纵性的支持以外，还没有考虑对家庭网络的控制和管理、服务质量、网络安全、版权保护等领域进行探讨。

在2006年10月，DLNA发布了1.5版本，它在原来的基础上增加到12种设备模型以及5种设备能力定义，主要包括移动式数字媒体服务器、移动式数字媒体播放器、数字媒体控制器和数字媒体打印机等。

DLNA协议互联互通的关键是建立一个可用的设备模型。根据DLNA协议栈第四层体系结构的定义，DLNA设备必须支持这个抽象的、公用的设备模型。这个设备模型定义了控制点和设备之间的通信协议，并且把相关的通信分为六个过程，包括设备寻址、设备发现、设备描述、设备控制、设备事件和设备展示。

整个过程首先是支持DLNA协议的设备在加入DLNA的网络后，通过设备寻址的方式能够自动获得IP地址；通过设备发现的机制，控制点可以知道当前DLNA网络上有哪些设备；通过设备描述控制点可以知道设备相关的详细信息以及设备能够提供哪些服务；通过设备控制点可以使用该设备的服务；而通过设备事件可以将设备状态的变换通知感兴趣的控制点；通过设备展示控制点可以用浏览器查看设备状态以及控制设备。

这样通过支持这六个过程，DLNA的协议可以提供联网设备之间的自动发现和自动声明，以及信息交换和互操作等功能，从而达到“零配置”下设备的即插即用的效果。

在DLNA协议中提到的UPnP是开放的分布式网络架构，能够实现各种智能设备相互间对等的网络连接（P2P）。它允许个人计算机、打印机、互联网网关、Wi-Fi的AP、移动设备等能无缝地在网络中互相发现各自的存在，然后进行数据共享和通信。UPnP支持任何操作系统，不需要复杂的网络配置。对于DLNA集成的应用层的UPnP，DLNA做了技术融合的定义，让UPnP能够很方便地支持针对音频和视频等消费电子设备的自动互联应用。

组成UPnP的基本单元包括设备、服务及控制点。其中的UPnP设备是最基本的功能单元，它能够提供资源或者服务；服务是最小的控制单元，能够通过状态变量改变其他相关物理设备的状态；而控制点在网络中担任控制者的作用，能够发现并且控制网络内的其他UPnP设备。完整的UPnP协议是由设备寻址、设备发现、设备描述、设备控制、事件通知和基于HTML语言的人机浏览界面几部分构成。

UPnP同样是基于已经广泛使用的互联网的协议与技术，主要包括IP、TCP、HTTP和XML等网络协议组件，然后在这些技术的基础上，通过使用SSDP、GENA、SOAP等协议从而建立一个完整的应用协议技术体系，实现在“零配置”的前提下提供网络设备之间的发现、接口声明和信息交换等互动操作规范。

UPnP的历史可以回溯到1999年，微软和其他25家公司推出了通用型即插即用模式，初衷是家庭中的智能化家电能和PC进行连接和资源共享。微软的Windows Me操作系统支持UPnP技术，而Intel、SONY等公司从事相关芯片和系统的研发。支持UPnP标准的设备已经涵盖了游戏杆、扫描仪、打印机、数字媒体适配器等很多家庭设备产品。UPnP技术原来是由对应的UPnP论坛来推动的，从2016年起，所有UPnP相关的工作都由OCF（Open Connectivity Foundation）来管理。

DLNA能够得到很多厂家和设备的支持，是因为它并没有创造新的技术，厂家不用去开发新的网络协议，利用厂家原来支持的协议就能遵循DLNA的规范。DLNA的目标是建立一个基于开放的工业标准的互操作性平台，让企业根据这个规范来开发数字家庭有关的产品，达到家庭设备互联互通、信息共享以及智能控制的效果。

到2014年9月，已经有超过25000台设备获得了DLNA认证，在它们的包装上有DLNA的标志，说明它们已经获得了与其他支持DLNA设备的互联互通。到2015年，已有200多家公司成为DLNA联盟的成员。2017年1月5日，DLNA在它的网站上申明“该组织已经完成了它的使命，将作为一个非营利的组织解散”，它的认证管理被另一家名为SpireSpark International的公司接管。

2. e家佳联盟

e家佳是指家庭网络标准产业联盟，英文名称ITopHome。这是在2004年由海尔、清华同方、长城、中国网通、春兰、上海贝岭、上广电七家企业为主成立的产业联盟。2005年6月，e家佳联盟参与制定的《数字电视接收设备与家庭网络平台标准》获得了信息产业部的批准，成为中国第一个家庭网络推荐性行业标准。这份标准包含了家庭控制子网接口一致性测试规范、家庭控制子网通信协议规范、家庭网络设备描述文件规范、家庭网络系统体系结构及参考模型、家庭主网接口一致性测试规范和家庭主网通信协议规范等六项标准规范。

这个标准实际上定义了完备的家庭网络体系结构，对家庭内部的所有电器设备（涉及传统的家电设备，娱乐设备以及三表三防产品等）的通信协议、接口定义以及一致性测试规范进行了详细描述。

e家佳的家庭网络从功能上来说，可以是多媒体与数据网络、控制网络或其他网络，也可以是两种或两种以上网络的混合模型。

e家佳网络是建立了主网通信及子网通信的机制，它采用的是分层次的网络拓扑结构，通过不同的子网来完成互联互通，通过家庭网关来实现家庭的管理。这样e家佳的家庭网络结构实际上包含两个网段，即家庭主网和家庭子网。家庭主网和家庭子网都有自己的网关设备，在同一个家庭主网中的设备可以互相通信，然后通过它的内部主网关连接外部的互联网。家庭子网的设备是通过自己内部的子网关与家庭主网相连接。

e家佳家庭网络支持各种通信介质，例如射频、红外线、电力线、双绞线、同轴电缆、光纤等。对于双绞线网络、电力线网络和低功耗无线网络来说，它们通过内部子网关连接到家庭主网上，然后通过内部主网关与外部网络进行通信。

家庭主网通常用于传输高速的信息，带宽要求比较高，是传输音频和视频信息的主要网络。而家庭子网的分工用于传输较低速率的数据，带宽要求比较低，这样子网适合各种家电、水电煤气的抄表、门禁防护等信息的低速传递。

家庭主网协议目前与当前的主流网络协议兼容，例如物理层和数据链路层采用IEEE 802.3或IEEE 802.11协议，而网络层和传输层采用TCP/IP ，它同时支持有线和无线的物理传输介质。当采用无线方式进行组网的时候，同时可以与有线以太网无缝连接。e家佳的主网协议也将计划开发具有自主知识产权的技术方案，这样会替代上述的网络通信协议，目的是为了适应快速发展的家庭网络的需求。

e家佳的家庭控制子网是由家庭控制子网网关、移动控制终端和支持相应的通信模块的设备组成。它传输的是较低速率的数据，目标是实现各种家电设备、水电煤气表、门禁防护、灯光控制、家庭自动化等设备的互联互通以及集中控制等功能。

e家佳的家庭子网采用了具有自主知识产权的通信协议，支持多种灵活的组网方式，例如可以是对等网络结构，也可以是星形组网的拓扑结构。家庭控制子网的通信方式主要是无线，但同时也支持有线方式互连的方案。无线通信的工作频率范围为787～797MHz频段，如果与广播电视频率发生冲突，也可选用支持430～435MHz频段，将来可以扩展到2.4GHz。

e家佳关注家庭网络的控制与监控的应用，它与后面提到的X-10、CEBus、LonWorks和EIB等相关组织的研究领域相似。e家佳标准的推出，改变了国内家庭控制网络只能依靠国外标准来实现的局面。

与国外的相关标准相比，e家佳主要有以下几个特点。

1）e家佳的家庭子网是具有自主知识产权的通信技术，因此它跟国外的家庭控制网络标准的物理层、MAC层和应用层有所区别。

2）e家佳高度重视家庭控制网络中的无线射频技术，它规定了根据中国国情所支持的相关频段。

3）e家佳定义了统一的设备管理协议、设备描述文件和相应的规范，实现不同厂家设备之间的互联互通和互操作。

4）它尽量支持已经非常成熟的技术和接口规范，例如在数据链路层上支持带优先级的载波侦听多路访问/冲突检测（CSMA/CD），这样能让它定义的规范在数据传输上有尽可能广泛的兼容性。在应用层上面，它兼容通用型即插即用标准。

3. “闪联”标准

闪联是信息设备资源共享协同服务（Intelligent Grouping and Resource Sharing，IGRS）的简称。闪联可以看成是家庭网络互联在国内的主要标准，它等同于UPnP、OSGI、DHWG在家庭网络中起到的作用，而e家佳则类似于后面提到的CEBus、X10、Lon-Works、ECHO-Net等关注互通中的控制作用。闪联和e家佳在家庭网络中互相融合和互相补充，实现了家庭网络的互联互通和控制管理。

闪联标准工作组是2003年7月17日由信息产业部科技司批准，以联想、TCL、康佳、海信、长城五家企业发起，以及7家单位共同参与的标准组织，目的是基于TCP/IP之上的应用层协议，企业或家庭中的设备遵循相同的接口标准，在特定的网络中（有线或无线）支持多种设备、家用电器、通信设备之间的设备自动发现、动态组网、资源共享和协同服务。这样能够提高设备的互操作性，通过设备组合来提供各种业务。

按照工作组的名称定义，闪联工作组的主要目的就是制定并推广我国数字家庭领域的3C协同标准《信息设备资源共享协同服务标准》，它涉及家庭内部信息资源共享业务。这里的3C是指计算机（Computer）、消费电子（Consumer Electronics）和通信产品（Communication Devices）。

IGRS标准于2005年6月29日正式获批成为国家推荐性行业标准，是中国第一个“3C协同产业技术标准”。2007年2月，IGRS标准被建设部采纳为建筑及居住区数字化技术国家标准。在2008年7月IGRS标准在国际标准化组织/国际电工委员会（ISO/IEC）的技术委员会的投票中被接纳为ISO国际标准，这是第一个来自中国的ISO国际标准。

2012年2月，ISO/IEC通过它的官方网站向全球正式发布了闪联的《音视频应用框架》《基础应用》《服务类型》和《设备类型》等4项标准，加上之前发布的《基础协议》《文件交互应用框架》和《设备验证》3项国际标准，闪联1.0版本的全部7项标准成为中国3C协同领域第一个完整的ISO国际标准体系。

从协议的框架角度来看，IGRS标准由三部分组成，即核心基础协议组、智能应用框架和特色应用。从互联互通的场景来看，闪联标准主要由局部互联、场景域内互联和全域互联等三个部分组成。局部互联主要发生在家庭或办公场所，这是局部产品的应用；场景域内互联主要根据特定的场景（例如生活、办公等）来形成场景方案；全域互联则关注更大区域内的自动互联、资源共享以及协同服务。

从这里可以看到闪联和DLNA以及e家佳的区别，DLNA和e家佳的应用范围只是在家庭内部，主要是为了实现计算机、家电、通信设备的智能连接。而闪联标准除了家庭网络之外，还包括企业中的办公应用以及社会中的相关资源的协同应用。

e家佳则是从家庭智能化出发，以传统的电视机为中心，把智能化小区的建设作为合作的方式，共同逐步实现家居的智能化，它的联盟伙伴包含了政府以及房地产开发商。

DLNA和闪联都是以家庭娱乐方式为出发点，以P C为网络连接的中心。DLNA联合了微软、Google、搜狐、联想、方正等计算机、互联网企业，目的是为了提供软件和硬件以及各种应用的解决方案。而闪联是以联想为主的国内的3C厂商，目的是给消费者提供实用的3C融合体验。

在闪联协议的协议栈结构中，最上面的是各个用户开发的应用，这些应用通过协议栈提供的服务支持以及客户的描述规范来确认软件集成的方案，然后发布在闪联设备上。应用框架是一组支持某种特定应用的服务和客户的集合，特定的智能应用框架向特定的应用提供充分的开发支持。闪联设备上的服务和应用通过下层的闪联标准协议来与其他闪联设备上的服务和应用进行交互，完成互相发现和使用等功能。然后由底层的设备路由协议完成上层转发过来的消息在网络上的发送和接收，消息的传输则是基于现有的传输协议来实现。

从协议栈结构来看，闪联是基于基础协议，但侧重于应用层的规范和交互的规则。它是在应用层上处理3C设备之间的互相连接、互操作以及共享数据和信息的流程。就像DLNA协议中设备的发现和识别功能，闪联基础协议规定了IGRS设备间如何相互发现及资源共享的机制，这些过程包括了设备相互发现及服务发现、设备间交互通道的创建、设备组管理等功能。

闪联针对不同应用来提供设备和服务的类型定义以及设备的描述方法，它包含了数字媒体内容的保护、服务质量方面的应用技术规范。闪联的应用是基于IGRS基础协议和IGRS的应用框架，这些应用包括了IGRS基础应用和IGRS扩展应用两种类型。

4. 中国数字家庭产业联盟（Digital Home Industry Alliance of China）

2008年7月，在国家工业和信息化部的指导下，国内外从事网络、产品、技术、内容、服务和运营等数字家庭相关产业的企事业单位和机构自发组织成立了中国数字家庭产业联盟。该联盟由中国电子视像行业协会来管理。该组织是围绕数字家庭产业链相关技术、产品、系统、解决方案、运营和服务等方面的非营利性服务组织，目标是“协助国家工业和信息化部、视像行业协会、国内各级政府开展数字家庭技术、产品、标准的产业化推广、管理和监督”。该组织主要开展联合研发、推广应用、标准产业化、产业链建设等工作。该产业联盟的会员单位主要有TCL集团、中山大学、华南理工大学、四川长虹电器、深圳创维等。

5. 中国电信的智慧家庭产业联盟（China Intelligent Family Industry Alliance）

运营商通过宽带接入实现了最后一公里和最后一百米的基础建设，把网关放到用户家里后的下一步目标是建立家庭网络互联互通的平台。但家庭是电器设备厂家和互联网厂家争相角逐的地方，运营商并没有足够的能力建立跨行业的业务和服务标准。运营商能做的是借助自己网络的基础设施和网关设备来支持其他非运营商产品的连接，建立家庭网络的生态环境。

中国电信带着这样的憧憬，在2014年7月24日，联合电视机厂家、芯片厂家、终端厂家、渠道商和应用提供商共同发起成立智慧家庭产业联盟的平台，目标是提升家庭信息化产品功能和服务水平。联盟成员包括爱上电视传媒有限公司，海信、创维、海尔、TCL、长虹、康佳等多家电视机厂家，Marvell、高通等6家芯片厂家，华为、中兴、烽火等36家终端厂家，苏宁、国美等5家渠道商以及应用提供商。它们参与智慧家庭产业的研究开发和应用推广，带动产业继续发展，希望构建良性的智慧家庭生态圈，并探讨智慧家庭市场、行业应用、技术方案、产品以及标准化方案的现状和未来发展趋势等。

6. 中国移动数字家庭合作联盟（China Mobile Digital Home Alliance，CMDHA）

和中国电信一样，中国移动在2017年5月24日携手互联网公司、IT和家电企业、创业公司，发起成立数字家庭合作联盟，目的是加强合作方的资源整合和优势互补，共同建设开放共享和合作共赢的数字家庭新生态。数字家庭合作联盟已经有小米、海尔、长虹、烽火、高通、阿里巴巴等覆盖智能家居、家电、安防监控、芯片领域的合作伙伴加盟。这顺应了目前家庭数字化消费已经逐渐成为大众生活的主流趋势以及智能家居快速发展的方向。

7. 家庭自动化控制规格的LonWorks

LonWorks规范是由美国Echelon公司在20世纪90年代初提出的现场总线技术，它的核心技术之一是LonTalk协议，支持OSI的全部七层协议，能提供一整套通信服务。1994年，Echelon和LonWorks用户集团成立了LonMark协会，对互操作进行认证检测。LonTalk协议的网络开放性，以及分布式和互操作控制的网络技术让它得到了广泛的应用。全球建立的LonWorks节点已经有数十万，也在中国市场得到了应用。LonWorks的技术在1998年被美国国家标准学会（ANSI）和电子工业协会（EIA）认可，成为控制网络的标准，即ANSI/EIA-709。

该标准在产业化、组网方案以及应用场景上都已经比较成熟。例如，在产业化方面，基于LonWorks协议的芯片采用神经元芯片作为技术的核心，包含了3个8位处理器，分别处理介质访问控制、网络处理和应用处理。设备的通信由LonTalk网络标准语言来实现，设备中的应用程序不需要知道网络的拓扑结构、设备的功能等，但能够在网络上与其他设备互相进行报文的发送和接收。它采用专门的网络收发器使物理层可以支持多种介质，例如双绞线、低压电源线载波、同轴电缆、光缆、射频、红外线等，并且可在同一网络中混合使用。

基于LonWorks技术的现场控制系统由支持LonWorks协议的节点和路由器、LonWorks收发器和LonWorks网络管理等几部分组成。它没有集中控制器，组网方式灵活方便。在一个LonWorks的网络中，各个节点的地位是平等的，每个节点都可以发起对其他节点的通信。LonTalk标准的媒质访问控制协议称为“带预测的CSMA媒质访问控制协议”，这种改进型的媒质访问控制协议能够有效提高网络的利用率和性能，减少网络冲突和碰撞的次数。Lon-Talk协议是独立于物理媒介的，所以LonWorks可以在各种物理传输介质上运行和通信。根据不同信道的特征，LonWorks通信有不同的节点连接数量、数据传输速率和不同的最大传输距离。

LonWorks应用范围主要包括楼宇自动化、家庭控制网络、工业自动化控制等，在组建分布式的智能控制网络方面有较好的性能。LonWorks在家庭控制网络中的应用给小区住宅智能化带来了新的解决方案。原来的做法是由各个厂家独立和封闭的控制系统来实现各自的网络和产品管理，但使用LonWorks后，可以把原先的系统转变成可以互操作的家庭智能控制系统。通过支持LonWorks的协议和标准，厂家开发LonWorks兼容的智能控制节点，以及各种智能传感器、处理数据的应用设备等，能够组建新的家庭控制网络。

8. 欧洲安装总线（EIB）

欧洲安装总线（European Installation Bus，EIB）是电气布线领域使用范围最广的行业规范和产品标准。1990年5月8日，ABB、SIEMENS、MERTEN、GIRA、JUNG等七家欧洲电气产品制造商组成联盟，制订欧洲安装总线规范，成立了非商业性组织欧洲安装总线协会（European Installation Bus Association，EIBA）。EIBA会员占据了大部分欧洲楼宇和家庭自动化设备市场的销售额。

1990年Konnex协会成立，取代了原来的EIBA，同时EIB协议发展成为KNX协议。KNX协议除了保持EIB的优点以外，同时也借鉴了其他协议的优点，针对智能家居和网络控制制定了与EIB完全兼容的标准。

EIB是一种标准的总线控制系统，控制方式为对等控制方式，而不是传统的主从控制方式。EIB协议从本质上是遵循计算机网络的OSI七层模型。物理层的介质支持双绞线、电力线、无线和红外线，最大传输速率为9600 kbit/s。在EIB的数据链路层，是采用冲突预防的载波侦听多路存取（CSMA/CD）来控制数据链路，当有多个总线设备同时发送报文的时候不会出现因为冲突而导致数据丢失的问题。EIB的传输层支持广播和点到点传输等多种通信方式。

9. 家庭电话线网络联盟（Home Phoneline Network Alliance，HomePNA）

HomePNA是家庭电话线网络联盟制定的一种家庭网络的计算机互联标准。在1998年，由3COM、AMD、IBM等11个公司共同建立这个网络联盟，目前已经有超过100多个公司加入联盟，涉及了网络、电信、计算机硬件及其他电子工业领域，它的目标是利用现有的电话线路进行网络连接，建立统一的家庭内部网络标准，从而实现互联网的共享访问、设备（打印机、存储设备等）数据的共享等，它是家庭网络连接的主要方案之一。

HomePNA的3.0版本是在2003年推出的，在2005年被国际电信联盟接受为国际标准。2007年3月，ITU宣布HomePNA3.1规范。通过支持该标准，家庭内部网络互连能够支持高达320Mbit/s的数据传输速率，可以实现家庭中的高速多媒体业务以及更多的互联网服务。在HomePNA 3.1的基础上，HomePNA在2011年发布了新的宽带接入标准“快速EoC”，把普通的家庭网络拓展到多住户的单元以及酒店行业的宽带接入市场。

10. 家庭插电联盟（HomePlug Powerline Alliance）

家庭中铺设的常见线路除了电话线以外，还有一个是家家户户都有的电力线。松下、英特尔、惠普、夏普等13家公司于2000年3月成立了家庭插电联盟，目的是为各种信息家电产品建立开放的电力线互联网络接入规范。联盟成员同意选择Intellon公司的技术作为基础，并在2001年6月发布了HomePlug1.0规范。现在联盟已经发展成为由69家公司组成的企业联盟。HomePlug标准包括一系列的PLC技术规范，例如HomePlug 1.0、HomePlug 1.0-Turbo、HomePlugAV、HomePlugBPL、HomePlug Command&Control等，形成了一套完整的PLC技术标准体系。家庭设备通过支持这个技术规范，使得家庭的计算机、摄像机、音响、电话等能够以电力线的方式来实现高速的数据传输和互联网连接，这是电力线通信在智能家居领域的拓展。

除了HomePlug以外，另一个重要的电力线联盟是通用电力线联盟（Universal Powerline Association，UPA），该联盟于2004年12月成立，包括DS2、Ambient Corpaeration、Sumitomo、Ilevo Scheinder等，其中DS2公司是起主导作用的成员。这个联盟涵盖了家庭内部的电力线网络和电力线接入网两大领域。

11. 基于X-10标准的智能化系统

X-10是美国家庭智能化的主要通信协议。它诞生于1978年，以住宅电力线作为控制总线，不需要增加任何布线，通过电力线将控制器与各功能接口器相连，然后实现设备控制和管理。X-10协议在家用电器控制、家庭安全监控以及室内仪表数字读取等方面都能发挥重要作用。

X-10协议是以60 Hz或50 Hz的电力线为载波，以120 kHz的脉冲作为调变波而研发的控制技术。因为市场上销售的大多数家电都没有提供对X-10协议的支持，所以需要在电力线与家电电源之间增加一个X-10模块，通过网关对X-10模块进行控制，从而实现网关对家电的间接控制。家电和对应的X-10模块在一起称为X-10设备，X-10设备分为信号发射设备、信号接收设备以及双向收发设备。

X-10协议的缺点是物理媒介单一，仅依靠电力线来进行通信和控制。各个国家的家庭配电体系标准是不同的，所以该标准具有地域性的特点，在全球范围推广的程度比较低。中国虽然也有X-10的产品，但应用范围比较小。

12. 消费电子总线（Consumer Electronic Bus，CEBus）

在1984年，美国电子工业协会（Electronics Industry Association，EIA）根据当时生活的发展，认为X-10协议已不能满足各种应用的需求，于是召集了很多厂商重新进行家庭消费产品互联的通信网络标准的制定，并在1990年制定出了另一套家庭自动化控制协议的草案，即CEBus。EIA在1992年正式推出了这个针对家庭的电器联网标准CEBus，编号为EIA-600，主要是为家庭设备之间提供数据交换和控制信息传递的通信标准，该标准包括了网络介质相关的物理设计层与网络拓扑结构、数据协议、通用控制语言等3个方面。EIA成立了CIC这一非营利性组织来主导该技术，CIC有许多知名度很高的成员，例如微软、IBM、Compaq、AT&T和Sony等。如今CEBus已获得美国ANSI标准化组织的承认。

CEBus是很有竞争力的网络家电互联规范的工业标准，它是家庭设备即插即用技术的领先者，能支持电力线、射频、红外线、光纤、同轴电缆和双绞线物理介质，最大限度地利用了已有的物理媒介来实现家庭网络的构建。

CEBus也参考了OSI的7层模型，但设计与OSI相比要简单。它分为物理层、数据链路层、网络层和应用层四层，另外CEBus还包括了系统管理层的部件。对于应用层，CEBus定义了一种面向对象的、严格的设备描述语言CAL （Common Application Language），描述的内容涵盖了家庭中不同家电的功能和业务情况。

CEBus给各种应用在介质上分配相应的物理信道，而系统管理层负责站点的初始化、监控站点以及管理和维护整个网络的功能。网络拓扑结构可以是总线型、星形、树形或混合型。总线中每个节点的地位是平等的，类似于LonWorks，CEBus不需要一个主控设备。

CEBus的标准主要分为低速（低于10kbit/s）网络的控制和高速数据信号传输的网络控制。对于多节点竞争访问网络资源，CEBus使用以太网协议的一种改进的载波侦听多路访问/冲突检测以及冲突分辨协议（CSMA/CDCR）的方式来控制其节点对介质的访问，当几个节点在发送数据有冲突的时候，其中一个优先级较高的节点能够成功发送数据。

13. 家庭音频视频互通（Home Audio/Video Interoperability，HAVI）

索尼公司联合日本和欧洲的其他7家企业（飞利浦、汤姆逊/RCA、日立、松下、夏普、根德和东芝）在1998年推出了面向家庭数字化音频和视频产品的网络互联规范HAVI。这是国外家电厂商成立的标准化组织，目的是将电视机、录像机等各种音频视频设备通过IEEE1394技术一起接入网络，不再使用各种设备自身的遥控器，而是定义一个通用的智能遥控器来控制家庭娱乐网络中的所有器材，能够通过家庭网络进行远程操作和数据传输等操作。该标准的1.0版本在2000年1月份被正式公布。

14. EchoNet协会（Energy Conservation and Homecare Network）

EchoNet协会于1997年12月成立，是日立公司联合日本国内152家企业组建而成，期间得到了日本政府的支持。它的目标是制定家庭网络标准体系，并且支持家庭能源管理、居家医疗保健等服务。该标准对于设备之间的物理连接没有特殊要求，希望尽可能通过无线或者有线来广泛地连接各种设备。

EchoNet的家庭网络架构是由EchoNet控制装置、EchoNet路由器、EchoNet设备所构成。开始的时候几个组织成员各自推出了相关产品，但因为产品间兼容性比较差，所以没有得到很好的应用。为了提高兼容性，三洋、夏普、东芝和三菱电机四家公司在2003年12月联合开发遵循ver3.0技术规格的网络家电核心技术——iReady，从而加强不同品牌间的网络家电互联。

15. 服务网关组织的标准

开放式服务网关组织（Open Service Gateway initiative，OSGi）成立于1999年，它的目标是建立一个开放的服务规范，制定家庭外部网络向家用电子设备提供业务所需的接口和服务标准，它是定义外部互联网与家庭网络之间的规范，目前已推出了3.0版本。该组织已有成员80多个，是以网络设备商为主的标准化组织，同时涵盖了电信服务商、设备商、计算机、家电、控制系统供应商等成员。

OSGi标准是一系列应用编程接口（API）的集合。这些应用编程接口包括核心的API和可选的API，共同构成了OSGi的网关规范。OSGi可以使用已有的Java标准来实现。OSGi规范的目的是通过在网关上实现标准接口来为家庭内部设备提供服务，所以它对家庭网络的物理层没有什么要求。

16. 互联网家庭联盟IHA （Internet Home Alliance）

这是2000年成立的较早的家庭网络组织，主要成员包括思科、通用、惠普、IBM、松下、SUN、惠而浦及微软等公司，成员有30多家，还包括一些通信设备、自动化软件开发商及厨具制造商和零售商等。联盟的主要目的是解决家电在家庭网络中的互联、互联网接入以及相关的服务，例如当出现家庭网络连接故障的时候，能够支持厂商快速定位故障原因等。

17. 中国通信标准化协会（China Communications Standards Association，CCSA）

中国通信标准化协会（CCSA）是2002年12月18日在北京成立的。协会的主要任务是开展通信标准的研究工作，它涉及的单位和企业包括了运营商、设备商、研究单位、大学等，协议的主要内容是关于中国国内的通信标准化工作，也着力于把具有中国自主知识产权的标准推向世界。对于家庭网络来说，该协会提出了基于电信网络的家庭网络标准系列，主要包括基于电信网络的家庭网络系列技术要求和基于电信网络的家庭网络系列设备技术要求，它们分别是《基于电信网络的家庭网络总体技术要求》和《基于电信网络的家庭网络设备技术要求——家庭网关》。这两份标准中详细定义了基于电信网络的数字家庭网络体系结构和数字家庭网络的功能，标准也探讨了家庭网络能支持的业务等。

18. 联盟和标准的小结

各种标准化组织在制定数字家庭相关的技术规范的时候，其背后通常都有企业推动以及地域需求，然后根据它们的行业背景来推出相关的标准，所以互相之间的技术接口、消息格式、数据传输方式通常是不兼容的，甚至可能有比较大的差异。例如，大多数的标准都有自己定义的物理层和数据链路层的消息格式，如果它们申明是开放性的平台，一般是指在物理层或者数据链路层上向应用层提供开放接口。这些标准通常不会提供应用层的兼容性或访问接口，因为标准组织中的成员希望能在各自的行业中保持对应用和服务的控制权。

本节开头提到的DLNA和UPnP在现有的家庭网络或数字化设备中已经得到了广泛的应用。它们没有要求开发新的技术，而是在目前很多已有的成熟技术上建立一个互联互通的规范体系，所以它们在行业和家庭中的应用没有受到很多局限。但DLNA和UPnP是基于较高处理器性能的，所以对于家庭中低成本和低功耗的设备控制来说并不是理想的技术系统。

LonWorks的技术和相应的设备成本适用于家电控制网络，物理层的传输媒介以中低速率为主，但LonWorks并不是家庭网络的高速率数据传输的合适方案。

EchoNet主要是由日本家庭设备厂商组成，所以它们的关注点是家庭电器设备控制和管理，在物理层上没有包括已经广泛应用的IEEE 802.11等传输标准，支持的是电源线、蓝牙、红外及早期日本自己的控制传输标准HBS等。它有明显的地域性特点，并不是全球普遍应用的标准。

这些联盟组织的标准和规范各自有相应的适用场景，还没有一套完整的技术体系能涵盖家庭应用的所有需求，即从网络连接到应用服务的所有环节。另外，国际上的这些家庭网络和控制标准并没有在国内得到高度关注和大规模使用，国内做家庭网络的行业其实对这些标准不是非常熟悉。即使国内已经有了闪联和e家佳，不过国内的家庭网络本身没有得到全面发展，所以这些标准的应用目前还有很大的发展空间。

本节讨论的企业标准和联盟主要是以数字家庭方案为主的产业联盟，没有涵盖后面章节中要介绍的具体的通信技术标准及其组织，例如第2章将要详细讨论的Wi-Fi、ZigBee、Z-Wave等技术和它们的技术联盟，这些技术在IEEE或其他标准组织完成技术规范定义后，由相应的芯片或设备厂家组成的企业联盟来推广产品的规格认证、互通性和商业化。

在后面的章节中可以看到技术联盟或企业联合是通信或互联网行业发展过程中的典型特征之一。通信或互联网技术都会牵涉到芯片研发、设备制造、应用服务或运行维护等多方面，没有一家公司或运营商能涵盖产业链的所有领域，必然需要不同的企业互相配合，才能推动一项新技术从研究到标准规范定义、从研发设计到生产制造、从应用服务到运行维护的过程，新技术诞生到规模商业化的过程至少需要两三年甚至有寒窗十年以上的爬坡经历。行业中的旗舰公司有能力投资新技术领域，但要形成产品让人们受益，既要提前做好战略决策和产品生命周期的计划，也要有产业链的合作伙伴推动技术的演进和产品化的支持。家庭智能化得到发展是多种技术交融的结果，例如宽带接入、家庭网络、物与物相连的通信技术以及人工智能最近十年的耕耘。除了技术的汇聚以外，作为商业化的产品方案，家庭智能化发展的背后可以看到需要有技术联盟和企业联合的不断推动。

本书每章节的技术讨论大多数都离不开技术联盟和企业联合，为了能更好地理解行业内的技术联盟，在此将它们的特征简要概括如下。

1. 技术联盟有非常明确的技术目标和企业利益

不管是Wi-Fi联盟、蓝牙特别兴趣小组、ZigBee联盟、Z-Wave联盟等无线技术联盟，还是家庭电话网络联盟、宽带网络论坛等有线连接的技术联盟，它们要推进的技术标准规范和方向都非常明确，也都符合企业产品主战场的盈利要求。这样它们才能有兴趣和动力促进技术标准不断升级换代，从1.0版本到2.0版本再到更高的版本，持续研发自己的芯片或设备，从产品中获利，然后又反过来继续对技术进行改进和发展。

2. 参与技术联盟的成员必须是涵盖产业链上下游的企业

这些产业链上下游的企业中特别要包含行业中有领先地位的企业的参与。相同领域的公司多数是市场竞争关系，而在产业链中上下游的公司彼此是合作或依赖关系。就像上面提到的，如果要尽快把技术产品化和商品化，在行业中进行长期合作的意愿远高于短期的竞争利益，优势互补和取长避短是行业联合的规律。以蓝牙技术联盟为例，1998年5月，爱立信、诺基亚、东芝、IBM与英特尔5家公司成立了蓝牙特别兴趣活动小组（Special Interest Group，SIG）来推动技术标准的研究和发展。根据各家公司所长，英特尔来负责芯片和传输软件，爱立信负责无线射频和移动电话软件，而IBM和东芝负责计算机接口规格的开发。这几家公司都发挥各自所长，从芯片到设备以及领域应用进行合作。1999年蓝牙特别兴趣小组的5家公司又与微软、摩托罗拉、3COM、朗讯共同发起并成立了蓝牙技术推广组织，从而在全球快速推进了蓝牙技术的研究以及应用产品的开发。产业链上下游企业的联合、全球化的分工与合作是当前行业得到发展的必经之路，寻求合作伙伴是新技术进行产业化的重要举措之一。

3. 技术联盟或企业联合寻求行业技术的全球化来最大程度地发挥作用和影响

把企业联盟的标准提交给IEEE或者ITU-T等，推动技术标准在全球行业范围内的标准化。例如，ZigBee联盟在2001年8月成立并开始定义技术规范，然后在2006年9月基于ZigBee技术的IEEE 802.15.4-2006标准正式发布。另一个例子，在2017年，国内的运营商、相关的设备商以及芯片厂家等产业链的合作伙伴对下一代PON技术进行深入研究，把50G固定波长作为下一代PON技术的演进方向，形成了PON演进的共识。然后在2017年12月ITU-T SG15Q2中间会议中，国内产业界正式联合提交了50G TDM-PON标准研究和立项建议并被批准立项。

也有IEEE或ITU-T的标准定义在先，然后由技术联盟或企业联合来推动技术的产业化。例如IEEE 802.11标准在批准之后，由Wi-Fi联盟联合企业通过认证的方式来推广技术在产品中的实现，并确保不同设备之间的互联互通。ITU-T的电信宽带接入标准制定之后，宽带论坛通过制定网络管理协议或者组织互通测试来推动ITU-T的标准在设备商和运营商的应用。

4. 联盟与联盟之间的互相依赖与协作

本书章节中讨论具体技术的时候有企业的技术联盟，但在应用领域的时候又有相应的行业联盟。例如本节中数字家庭方案为主的DLNA数字家庭工作组、“闪联”标准、e家佳联盟、中国数字家庭产业联盟、中国电信的智慧家庭产业联盟、中国移动的数字家庭合作联盟等，它们选取部分技术联盟提供的技术规范（Wi-Fi联盟的互通规范、宽带论坛的TR069管理协议等）作为各自的基础，它们可能只是以技术的集成与融合作为自己的应用，也有可能定义部分各自的技术规范（例如中国电信的e-Link，中国移动的And-Link等），然后把这些技术融合到家庭服务的领域中。可以看到，基础技术的标准联盟通过金字塔式的逐层叠加又形成了行业的应用联盟。行业的应用联盟又涵盖了产业链上下游的合作伙伴，共同为相同的领域定义产品规范和应用场景。作为企业来说，既可能是技术联盟的成员，又可能是应用联盟的成员，在技术联盟中讨论单个技术标准规范的定义，在应用联盟中讨论产品的协同配合。企业要想有更远目标的发展和发挥市场中的主导作用，选择合适的联盟进行合作是立足长久发展的战略之一。对于普通的消费者来说，正是不同类型的企业联盟的积极协作，不同技术的交融，才能看到智能家庭逐年的变化和发展，得到新的生活体验。