Sæmundur E. Þorsteinsson, Nathan Ólafur Richardsson og Halldór Matthías Sigurðsson

Notkun internetsins til miðlunar hvers kyns skemmtiefnis hefur vaxið mjög á undanförnum misserum. Margir nýta sér öflugar kóðunaraðferðir eins og mp3 til að geyma tónlist á tölvum og senda hana milli staða. Með þessari tækni getur fólk nú notið tónlistar á fleiri stöðum og auðveldari hátt en áður.

Svipaðir hlutir hafa þegar gerst með myndefni, kóðunaraðferðir leyfa nú geymslu og fjarskipti með ljós- og kvikmyndir. Fjöldi ljósmynda sem rúmast á hörðum diski telst í tugum þúsunda og hægt er að geyma tugi kvikmynda á slíkum diski.  Með ADSL eru fjarskiptin orðin nægilega hraðvirk svo að hægt er að senda hljóð, myndir og kvikmyndir milli fjarlægra tölva. Tölvur eru orðnar mikilvæg hljómgeymslu og -flutningstæki jafnframt því að vera myndgeymslu- og sýningartæki. Algengast er að fólk vilji horfa á sjónvarp og hlusta á tónlist annars staðar en þar sem heimilistölvan er stödd, t.d. í stofu. Fjarskiptainntak (t.d. sími og ADSL) er venjulega ekki í stofu og þarf ekki að vera þar sem mönnum hugnast best að setja heimilistölvuna sem er jafnframt sjaldnast sett upp í stofunni þar sem menn vilja njóta tónlistar og kvikmynda.  Það er því þörf að tengja saman herbergi íbúðarinnar með neti. Til viðbótar koma hugmyndir manna um notkun tölvutækninnar til hvers kyns stýringa og vöktunar í íbúðum. Þetta gerir t.d. kleift að kveikja ljós eða hækka hita þótt menn séu staddir langt frá íbúðinni. Notkunarmynstur heimilistækja mun breytast á komandi árum.  Dæmi um það eru nettengdar þvottavélar sem gefa m.a. kost á því að notendur greiði fyrir hvern þvott fremur en að greiða allt verð vélarinnar við kaup.

 
Hugtakið heimanet (HAN, Home Area Networking) innifelur tæknileg verkefni á mörgum ólíkum sviðum, þ.e. fjarskiptatækni, stjórn- og stýritækni, mælitækni, tölvu- og hugbúnaðartækni, lagnatækni og fl. Markaður fyrir lausnir á sviði heimaneta er vaxandi og mikil þörf er fyrir spennandi og hugvitsamlegar lausnir.  Á mynd 1 er sýnd hugmynd að heimaneti og þeim hlutum sem það getur tengt saman [1].

                   
Mynd 1. Heimanet tengir saman margs konar tæki og hefur tengingu við ytri net um heimagáttina. Þar með er hægt að stýra tækjum heimilisins úr fjarlægð. Fjarstýringin er öflug tölva, t.d. Philips iPronto [2].

Þjónusta á heimanetum

Á heimanetum er hægt að veita magvíslega þjónustu og eru væntanlega ekki allar hugmyndir komnar fram enn þá. Þjónustuna á heimanetum má setja í nokkra megin flokka:

• Fjarskipti

   

• Upplýsingar

   

• Skemmtun

   

• Stýringar og vöktun húskerfa

   

• Önnur þjónusta

   

Undir fyrsta flokkinn fellur þjónusta eins og tenging við internetið, tengingar um þráðlaus og/eða þrædd staðarnet, hvers kyns þjónusta til að auka öryggi og leynd fjarskipta og hefðbundin símaþjónusta með eða án myndar. Fjöldi lausna er þegar fyrir hendi til að mæta kröfum fólks um háhraða fjarskiptaþjónustu við heimilin. Nú ber þar hæst ADSL þjónustuna sem getur veitt allt að 8 Mb/s gagnahraða á símalínum.  Síðar tekur VDSL við þar sem geta fengist yfir 50 Mb/s.  Aðrar lausnir felast í notkun kóax strengja í kapalsjónvarpskerfum, háhraða radíósambanda t.d. skv. stöðlunum IEEE 802.16a eða HIPERMAN[3] að ógleymdum þeim kostum sem bjóðast í farsímakerfum 2. og 3. kynslóðar.  Innanhúss bjóðast einnig margar leiðir en þar ber Ethernet hæst (IEEE 802.3).  Ethernet merki má senda eftir strengjum með allt að 1 Gb/s hraða en algengast er að nota 100 Mb/s.  Einnig fæst nú þráðlaust Ethernet skv. IEEE 802.11b á 11 Mb/s og skv. IEEE 802.11a og IEEE802.11g á 54 Mb/s.  Á þræði má einnig nota staðalinn IEEE 1394 sem nefndur er “FireWire”. Þessi staðall nær allt að 800 Mb/s hraða og einnig er USB staðallinn orðinn geysilega hraðvirkur eða allt að 480 Mb/s. Fyrir fjarskipti yfir mjög stuttar vegalengdir hentar vel staðallinn sem nefndur er Blátönn (Bluetooth).  Blátönn er spáð bjartri framtíð sem fjarskiptamáti sem hefur þann megin tilgang að losna við tengisnúrur. Blátönn er ódýr og notar afar lítið afl.

Með heimanetum opnast fólki nýir kostir við hvers kyns upplýsingaöflun. Maður sem horfir á sjónvarp getur fundið hvers kyns ítarefni um það sem glæðir áhuga hans hverju sinni hvaðan sem er úr íbúðinni. Upplýsingaþjónusta sem er aðlöguð áhugasvið hvers heimilismanns verður til reiðu. Dæmi um þetta er fjarkennsla. Með heimanetum er hægt að setja upp myndsímafundi og þannig að taka þátt í kennslustundum þótt menn séu staddir heima hjá sér. Í verkefninu Elena sem styrkt er af Evrópusambandinu undir 5. rammaáætluninni á svið upplýsingatækni er nú unnið að smíði vitvera (e. agents) sem hægt er að setja upp með sérþarfir hvers og eins um námsefni. Vitveran fer síðan um netið og leitar að námsefni í samræmi við þær kröfur sem hafa verið upp settar [4]. Ýmis önnur upplýsingaþjónusta mun tengjast heimanetum. Má þar nefna fjargeymslu upplýsinga (e. Storage Area Networking, SAN) þar sem menn geyma mikilvæg gögn á fjarlægum stað, t.d. hjá símafyrirtæki. Þetta eykur gagnaöryggið til muna. t.d. eyðileggjast ekki fjölskyldumyndirnar þótt vá beri að höndum á heimilinu. 

Með heimanetum opnast nýjar víddir í því að framreiða skemmtiefni inni á heimilum. Fjarskiptafélög telja mikla framtíð fólgna í því að bjóða sjónvarpsþjónustu á netum sínum þar sem kvikmyndaveitu (e. Video on Demand, VoD) ber hæst. Stafræn upptökutæki (Personal Video Recorder, PVR) eru afar spennandi kostur. Tölva tekur við stafrænu sjónvarpsmerki og getur skráð það á harða diskinn. Með stafræna merkinu koma upplýsingar um efnið (e. Electronic Programme Guide, EPG) sem tölvan notar m.a. til að ákveða hvenær upptaka skuli hefjast. Ef eigandi tölvunnar hefur gefið henni upp hvers konar sjónvarpsefni hann hefur mest yndi af getur tölvan tekið sjálfstæða ákvörðun um hvort taka skuli upp eða ekki. Þetta getur hún gert fyrir allar þær sjónvarpsrásir sem tiltækar eru á heimanetinu. Einnig getur hún sniðgengið allar auglýsingar. Með þessu móti verður í raun til ný sjónvarpsrás sem er sniðin að smekk hvers og eins. Með núverandi tækni er vel hægt að koma einnar klst. efni fyrir á 1 GB af diskrými. Miðað við núverandi verð á diskrými kemst efni sem tekur á annað hundrað klst á disk sem kostar um tíu þúsund kr. 

Stýringar og vöktun ýmissa húskerfa verður hluti af því sem fellur undir verksvið heimaneta. Þar á meðal eru hitastýrikerfi húsa sem þykja spennandi kostur í útlöndum en óvíst hvort fjárfesting í slíkum kerfum á Íslandi geti nokkru sinni skilað sér. Öðru gildir um stýringu á lýsingu þar sem t.d. er hægt er að láta netið kveikja ljós á kvöldin þótt enginn sé heima, opna fyrir útvarpið eða draga gardínur frá og fyrir. Öryggisvöktun verður mikilvægur þáttur í þjónustu heimaneta. Auðvelt er að setja upp myndavélar í húsum sem geta vaktað dyr eða herbergi. Myndavélarnar geta verið þráðlausar og senda myndir sýnar inn a netþjón heimanetsins. Hann hefur hugbúnað með hreyfiskynjun og byrjar að taka upp kvikmynd þegar hreyfing skynjast. Þessa kvikmynd er hægt að senda á fjarlægan netjþjón til geymslu, kerfið getur hringt í farsíma húseigandans, nágranna eða öryggisvarðar. Þegar þriðju kynslóðar farsímakerfi verða komin í notkun getur kerfið einnig sent kvikmyndina í farsíma sömu aðila. Kerfi af þessu tagi nýtist ekki eingöngu til þjófavarna heldur gæti það skynjað óæskilegt vatnsrennsli, eld og aðra óáran sem hreyfist. Hægt er að hugsa sér að nota farsíma sem lykla að heimilum manna. Þar sem farsíminn hefur SIM-kort sem er einstakt fyrir hvern einstakling er hægt að nota farsímann sem lykil. Hægt er að senda upplýsingar af SIM-kortinu um Blátönn inn á heimanetið sem getur þá opnað dyrnar fyrir viðkomandi.

Fleiri þjónustutegundir koma til greina á heimanetum. Má t.d. hugsa sér að kerfið fylgist með heilsufari heimlismanna. Hægt er að koma fyrir nemum sem nema hjartslátt, blóðþrýsting og aðrar stærðir sem lúta að heilsufari. Þessar upplýsingar má senda með Blátönn inn á heimanetið eða jafnvel á farsíma viðkomandi og þannig væri hægt að fylgjast með heilsufari hans hvar sem er. Þetta opnar meðal annars nýjar víddir í heimahjúkrun og getur gert öldruðum kleift að búa lengur á eigin heimili.

Hér hafa verið rakin nokkur dæmi um þá þjónustu sem hægt er að veita með heimanetum.  Í næsta kafla verður farið yfir tækni og staðla sem notaðir eru á heimanetum. 

Heimagátt

Hjartað í heimanetum er heimagáttin (e. residential gateway). Ef litið er þannig á að tölva með internettengingu myndi frumstætt heimanet má líta á mótaldið sem heimagátt.  Tengsl heimanetsins við umheiminn fara um heimagáttina. Heimagáttin hefur þróast frá því að vera upphringimótald tengt við eina tölvu, upp í að vera ADSL mótald með innbyggðum beini (e. router), með Ethernet skiptistöð sem hefur bæði þráðlausa tengingu (802.11 a,b,g) og 100 Mb/s tengingu um þráð. Jafnframt er innbyggður eldveggur, DHCP þjónusta, vefþjónn og kostur á tali yfir IP, VoIP. Nýjustu gáttir hafa innbyggð hugbúnaðarkerfi þannig að þær verða þjónustugáttir fyrir heimanet jafnframt því að vera fjarskiptagáttir. Þetta er skýrt nánar á mynd 2. 

Mynd 2. Á heimagáttinni er fjarskiptagátt og þjónustugátt. Forrit sem veita margs konar þjónustu geta keyrt á heimagáttinni.

Á heimilum nútímans eru margar tegundir tækja sem er fjarstýrt á ýmsan hátt og stýranleikinn er algerlega óstaðlaður.  Nettengdar tölvur eru einnig orðnar mjög útbreiddar. Þjónustugáttin hefur það hlutverk að samtengja nemana og tækin á heimilinu og gera þau stýranleg á einn samhæfðan hátt. Þar með kemur einnig fram sá kostur að tækin eru fjarstýranleg þaðan sem fjarskiptasamband er til staðar, jafnvel langt fjarri heimilinu. Þjónustugáttin er eins konar miðstöð heimanetsins.  Þangað koma mælingar frá nemum á heimilinu, t.d. ljós- og hitanemum, nemum sem skynja hvort dyr séu opnar eða lokaðar og s. frv. Þangað eru tengd hljómflutningstæki, stafræn myndbands- og sjónvarpstæki, nettengdar þvottavélar, ísskápar, vöktunarmyndavélar og myndarammar svo að fá dæmi séu nefnd. Þjónustugáttin þarf að vera hönnuð skv. opnum stöðlum svo að sem flestir geti notað hana til að bjóða þjónustu sina. Með þessu móti geta notendur gætt að og stjórnað ástandi heimilistækja gegnum notendaviðmót sem aðgengilegt er þeim sem til þess hafa tilskilin réttindi. Þar sem þetta viðmót má nálgast á hvaða nettengda búnaði sem er verður afar mikilvægt að stjórna réttindum. Réttindi koma í veg fyrir að óæskilegir aðilar nái stjórn á og öðlist aðgang að heimilum og persónulegum gögnum.

Samkvæmt rannsóknum Internet Home Alliance [5] hafa tveir þættir tafið fyrir áhuga almennings á þróun innleiðslu heimagátta: flækjustig tæknibúnaðar og vantrú á öryggi og réttindastjórnun. Með nýtilkomnum stöðlum í þráðlausum netum hefur notendum verið gert kleift að setja upp heimanet án mikillar tæknikunnáttu eða fyrirhafnar. Það næsta sem liggur fyrir er því að einfalda viðmót og öryggi þjónustugátta. Til þess að tryggja þetta og þar með gera notkun heimaneta mögulega þarf að nota opna staðla sem öll tæki á heimilinu skilja.

Staðlar fyrir þjónustugáttir

Fram hafa komið nokkrir staðlar fyrir þjónustugáttir. Meðal þeirra eru OSGi (Open Services Gateway initiative), MHP (Multimedia Home Platform) og Microsoft .NET.

OSGi eru samtök sem stofnuð voru 1999 með það markmið að að skilgreina opna staðla sem fjalla um flutning breiðbandsþjónustu yfir internetið inn á heimanet. Með OSGi fæst staðlað viðmót fyrir þá sem vilja forrita þjónustu fyrir heimanet. Slíkt viðmót er nefnt API (Applications Programme Interface). OSGi gerir ráð fyrir allri helstu nettækni sem áður er nefnd. Einnig er gert ráð fyrir að OSGi þjónustu sé hægt að keyra á mjög margvíslegum tölvum alveg frá litlum innbyggðum tölvum (e. embedded) upp í stóra netþjóna. Þetta geta verið farsímar, mótöld, þráðlausir aðgangspunktar, heimagáttir, myndtölvur (e. set-top box) og stjórnkerfi í bílum. Margir framleiðendur hafa nýtt sér OSGi staðlana þ. á m. hinn íslensk ættaði Homeportal  [6].

MHP (Multimedia Home Platform) [7] er opinn staðall þróaður af verkefni á sviði stafræns sjónvarps sem nefnt er DVB (Digital Video Broadcasting).  Staðallinn hefur verið gefinn út sem ETSI-staðall (European Telecommunications Standards Institute)[8]. Hann skilgreinir almennt forritunarviðmót (API) fyrir allar gerðir af búnaði sem spilar gagnvirkt sjónvarpsefni. Með því að nota MHP þarf ekki að endursemja (authoring) myndefnið fyrir hverja gerð búnaðar sem notaður er til spilunar. Búnaðurinn getur verið af margs konar tagi, t.d. myndtölvur, stafræn sjónvarpstæki og PC-tölvur.  Dæmi um þjónustu sem hægt er að veita með MHP eru rafræn dagskrá, (Electronic Programme Guide), textavarp af nýrri kynslóð, rafræn viðskipti og menntun. Í síðari útgáfum af MHP er áætlað að bjóða upp á geymslu myndefnis og aðgang að tölvupósti og veraldarvefnum.  

Microsoft .NET er hugbúnaðarumhverfi sem ætlað er til keyrslu á svonefndri vefþjónustu (e. web-services). Eins og OSGi og MHP er hægt að setja .NET umhverfið upp á margs konar tölvubúnaði, frá litlum handtölvum, farsímum og upp úr. Minni og sérhæfðari búnaður notar takmarkað stýrikerfi (embedded) sem styður Universal Plug and Play (UPnP) og tengist heimanetinu á sjálfvirkan hátt. Búnaður lætur þá sjálfvirkt vita hvaða eiginleikum hann býr yfir og hvaða þjónustu hann getur boðið notendum um leið og hann tengist heimanetinu. Forrit eru gjarnan skrifuð í XML-forritunarmálinu (Xtensible Markup Language) og keyra hvar sem .NET hefur verið sett upp. Um er að ræða lítil endurnýtanleg forrit sem geta skipst á gögnum yfir internetið.

Microsoft hefur sett á markaðinn stýrikerfi sem ætlað er sérstaklega fyrir heimanet og er nefnt Microsoft Windows XP Media Center Edition. Með þessu nýja stýrikerfi verða PC-tölvur þjónustugáttir fyrir stafrænt efni. Mikilvægur kostur er að efnisvalinu er hægt að stýra með fjarstýringu.

Lokaorð

Áhugi á heimanetum fer nú hraðvaxandi. Upplýsingaiðnaðurinn sér geysileg tækifæri á þessu sviði, allar tæknilausnir liggja fyrir og því er uppbygging heimaneta fyrst og fremst spurning um það hvernig best og hagkvæmast er að samþætta tæknilausnirnar. Sumar tæknilausnirnar eru þó ófullkomnar. Dæmi um það eru skjávarpar sem hafa svo háværa viftu og stuttan endingartíma peru að þeir koma varla til greina í stað sjónvarpstækis. Sama gildir um öflugar PC-tölvur þar sem viftum fer hraðfjölgandi. Reyndar eru komnar fram öflugar PC-tölvur sem eru nærri hljóðlausar og geta vel þjónað sem heimagáttir, mynd 3. Mörg fyrirtæki hafa komið upp framtíðarheimilum til að sýna viðskiptavinum sínum. Nokkur dæmi um slík heimili er að finna á netinu og er hægt að heimsækja þau í netheimi [9,...,17].

Mynd 3. Dæmi um PC-tölvu sem er nærri hljóðlaus og getur verið hluti af tækjastæðu í stofu

Tilvitnanir