互聯(lián)網(wǎng)新時(shí)代的智慧家庭思考

◎ 中國聯(lián)通集團(tuán)研究院副總工 劉紅旗

互聯(lián)網(wǎng)新時(shí)代的智慧家庭思考

◎ 中國聯(lián)通集團(tuán)研究院副總工 劉紅旗

在對(duì)智慧與智能概念進(jìn)行辨析的基礎(chǔ)上，深度分析了互聯(lián)網(wǎng)新時(shí)代技術(shù)及業(yè)務(wù)的發(fā)展?fàn)顩r，詳細(xì)探討了智慧家庭的內(nèi)涵及應(yīng)用需求，最后，根據(jù)目前智慧家庭的技術(shù)發(fā)展?fàn)顩r，對(duì)智慧家庭未來的組網(wǎng)方式及技術(shù)發(fā)展進(jìn)行了預(yù)測(cè)與探討。

智慧；智能；智慧家庭；未來發(fā)展

智慧與智能的概念辨析：信息-智能模型

前一段時(shí)間看到《中國科學(xué)報(bào)》在討論，質(zhì)疑現(xiàn)在智能的泛在化，什么都是智能，現(xiàn)在又開始熱炒智慧，智慧城市、智慧醫(yī)療、智慧交通，從家庭來講又有智慧家庭、智能家居及數(shù)字家庭等概念，究竟這些詞用起來是否準(zhǔn)確，這里進(jìn)行了一些思考，首先對(duì)智慧和智能的概念進(jìn)行辨析，見圖1。

智能本來是人作為高級(jí)動(dòng)物所具有的能力，由于人類科學(xué)技術(shù)及信息技術(shù)的發(fā)展，開始出現(xiàn)人工智能和機(jī)器智能，但這種智能是人賦予的，因?yàn)閺娜四X的結(jié)構(gòu)來講，大約有500到1 000億個(gè)細(xì)胞，現(xiàn)在計(jì)算機(jī)的發(fā)展要趕上人腦的話，需要100年的時(shí)間，業(yè)界也有這種說法，未來機(jī)器智能可能會(huì)超過人的智能。但不管怎么說，智能從信息技術(shù)解決的角度來分析，所謂的智能離不開信息和數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)是客觀事物直接的描述，是信息的載體。一個(gè)智能的形成離不開信息，對(duì)客觀事物直接或者間接的表述就是信息，它是數(shù)據(jù)的內(nèi)核。

圖1 智慧與智能的概念辨析：信息-智能模型

再往上一層需要有知識(shí)，什么是知識(shí)？就是對(duì)客觀事物確信的成果，可通過信息的手段來獲取、使用及傳播。而智能是利用信息和知識(shí)解決問題的能力，智在漢字里是聰明的意思，能是能力，智能即聰明的能力。智是聰明，慧也是聰明，在現(xiàn)在的背景下去理解這兩個(gè)概念即綜合運(yùn)用知識(shí)系統(tǒng)解決深、大、難、雜問題的能力是智慧，而智能僅是利用簡單的知識(shí)去解決問題。

互聯(lián)網(wǎng)新時(shí)代：智能泛在化

互聯(lián)網(wǎng)新時(shí)代主要表現(xiàn)為以下兩大特征：

1）通信技術(shù)快速演進(jìn)，表現(xiàn)形式為泛在互聯(lián)，泛在連接。

寬帶網(wǎng)絡(luò)與通信：通信技術(shù)解決了用一些共用的資源來解決任何人、任何事，在任何時(shí)間及地點(diǎn)之間進(jìn)行通信。通信網(wǎng)的泛在連接，不僅是地點(diǎn)、時(shí)間、空間的問題，還有媒體形式的問題，要適配這些需求，通信網(wǎng)也在不斷演進(jìn)。從目前來看，底層的傳輸層為智能光網(wǎng)絡(luò)，接入層采用PON技術(shù)，從核心網(wǎng)絡(luò)來說則采用SDN，從無線接入網(wǎng)來說有3G，現(xiàn)在已進(jìn)入4G時(shí)代，5G也正在制訂規(guī)范。

移動(dòng)互聯(lián)：信息的交互擺脫了時(shí)間空間限制。

萬物互聯(lián)：信息交互的對(duì)象擴(kuò)展到人、物、事（流程）。

制造互聯(lián)：信息交互進(jìn)入到生產(chǎn)細(xì)節(jié)。

以上均是互聯(lián)網(wǎng)新時(shí)代泛在智能發(fā)展的必要條件。

2）信息技術(shù)蓬勃發(fā)展，表現(xiàn)形式為泛在計(jì)算。

本文中,各DG單元初始虛擬阻抗值相等,僅利用本地和鄰居的虛擬阻抗和電流信息調(diào)節(jié)。另外,負(fù)荷迅速變化且等效輸出阻抗仍然存在差異時(shí),為了確保電流的均勻分配,在下垂控制中添加電流控制器,進(jìn)一步調(diào)節(jié)輸出電流,使各DG單元控制中實(shí)現(xiàn)相同的電流增量。

微電子與普適計(jì)算：從信息發(fā)展的角度來進(jìn)，泛在計(jì)算就包括微電子、普適計(jì)算技術(shù)、傳感器、智能終端、智能消費(fèi)電子和智能穿戴設(shè)備，它的計(jì)算能力進(jìn)入到方方面面。

云計(jì)算：云計(jì)算實(shí)際上是一種基于網(wǎng)絡(luò)計(jì)算資源集約化的服務(wù)模式，它主要的特點(diǎn)是彈性高效，通過云計(jì)算，通過網(wǎng)絡(luò)可把超級(jí)計(jì)算能力不受時(shí)間、不受地點(diǎn)約束送到各個(gè)方面。

大數(shù)據(jù)：大數(shù)據(jù)主要體現(xiàn)為幾個(gè)大，一個(gè)是數(shù)據(jù)量的大，一個(gè)是數(shù)據(jù)種類的多，但信息量的單體價(jià)值量低，因?yàn)橛辛舜髷?shù)據(jù)處理能力，就能夠捕捉到整體的信息，并挖掘內(nèi)在的知識(shí)。

軟件技術(shù)：開源軟件作為一種開放創(chuàng)新的模式，不僅加快軟件開發(fā)速度，同時(shí)加快了開發(fā)周期，是一種互聯(lián)網(wǎng)的模式。

總結(jié)：這個(gè)時(shí)代是信息高效傳播、高效創(chuàng)新、ICT深度融合、泛在智能的時(shí)代，是一個(gè)正在進(jìn)入以創(chuàng)新2.0為特征知識(shí)社會(huì)的時(shí)代，最近有人提出一個(gè)新的觀點(diǎn)，未來智慧城市是以知識(shí)社會(huì)形態(tài)為背景，最大的特點(diǎn)是創(chuàng)新的2.0，即用戶創(chuàng)新、群體創(chuàng)新、開放創(chuàng)新、協(xié)同創(chuàng)新。

智慧家庭的內(nèi)涵

智慧家庭是以家庭為載體，以家庭成員為對(duì)象，利用新一代信息技術(shù)實(shí)現(xiàn)健康、安全、舒適、低碳、智能、充滿親情和關(guān)愛的生活方式，智慧家庭是智慧社區(qū)、智慧城市理念在家庭層面的應(yīng)用和體現(xiàn)，智慧家庭也是智慧城市的最小單元。從技術(shù)層面來講主要包括三個(gè)方面：一個(gè)是連接。在家庭里上連通信網(wǎng)、互聯(lián)網(wǎng)、物聯(lián)網(wǎng)和廣播網(wǎng)，通過家庭網(wǎng)關(guān)，下連家庭泛在網(wǎng)絡(luò)；第二個(gè)要素是智能化終端。包括可以連網(wǎng)的通信、娛樂、家電、生活服務(wù)、穿戴等設(shè)備。第三是智能化的服務(wù)與應(yīng)用，這一類應(yīng)用可以分為兩類，一類是本地的，一類是云端的。其內(nèi)涵如圖2所示。

智慧家庭的應(yīng)用需求

全世界各地對(duì)智慧家庭的理解各不相同，以北美和歐洲為例，北美人把被動(dòng)式安全放在第一位，遠(yuǎn)程家庭監(jiān)控放在第二位，家庭管理自動(dòng)化、能源管理是第三、四位，最后是家庭健康。而歐洲把能源管理和家庭健康放在第一位和第二位，其次為家庭管理自動(dòng)及遠(yuǎn)程監(jiān)控，而把被動(dòng)式的安全管理放在最后一位。

這里把智慧家庭應(yīng)用需求分為五類，一個(gè)是通信類，第二個(gè)是休閑娛樂類，第三個(gè)是智能控制類，第四個(gè)是智能安防類，這些是家庭范圍內(nèi)直接的需求。另外一些需求是在云里，即第五類的智慧城市及智慧社區(qū)的應(yīng)用。智慧家庭系統(tǒng)包括三個(gè)環(huán)節(jié)：云、管、端。端包括家庭的泛在網(wǎng)絡(luò)，在這個(gè)網(wǎng)絡(luò)里有幾種類型的媒體流，一個(gè)是媒體類的數(shù)據(jù)，一個(gè)是控制類數(shù)據(jù)，一個(gè)是通信類數(shù)據(jù)，其通過家庭網(wǎng)關(guān)連接；管即電信的網(wǎng)絡(luò)或其他承運(yùn)的網(wǎng)絡(luò)，主要體現(xiàn)在智能管道、智能互聯(lián)及智能的運(yùn)行維護(hù)；通過云端將智慧城市、社區(qū)等第三方應(yīng)用加進(jìn)去。智慧家庭應(yīng)用及系統(tǒng)架構(gòu)見圖3、圖4。

圖2 智慧家庭的內(nèi)涵

圖3 智慧家庭應(yīng)用類型

圖4 智慧家庭系統(tǒng)示意圖

現(xiàn)狀及發(fā)展

1.家庭寬帶技術(shù)

主要的家庭寬帶接入技術(shù)，一個(gè)是銅線，主要為DSL、ADSL，帶寬為4M～8M；一個(gè)是光纖，分為：光纖到路邊FTTC，光纖到大樓FTTB，光纖到家庭FTTH。光網(wǎng)絡(luò)最主要的技術(shù)為無源光網(wǎng)技術(shù)——PON，有兩種技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)EP?ON及GPON。其中EPON源于IEEE的標(biāo)準(zhǔn)，GPON是來自于ITU-T的標(biāo)準(zhǔn)，現(xiàn)在這兩種技術(shù)均有應(yīng)用，二者在家庭ONU市場(chǎng)各占50%，預(yù)計(jì)未來GPON的發(fā)展會(huì)更快。兩種技術(shù)的區(qū)別主要在于第二層，GPON考慮了一些不同業(yè)務(wù)類型的分裝。這兩個(gè)組織的特點(diǎn)，ITU是以電信組織為成員，因此考慮了運(yùn)營商的需求和思路較多，IEEE成員專家較多，主要考慮創(chuàng)新。

2）家庭智能網(wǎng)關(guān)技術(shù)

在網(wǎng)關(guān)技術(shù)層面，現(xiàn)在的智能網(wǎng)關(guān)（以某公司的技術(shù)產(chǎn)品為例）可以把傳統(tǒng)電視、視頻監(jiān)控、視頻會(huì)議、媒體服務(wù)等業(yè)務(wù)均放到一個(gè)平臺(tái)上，在硬件平臺(tái)方面，已可以支持非常豐富的接口技術(shù)。

2.智慧家庭終端與發(fā)展預(yù)測(cè)

智慧家庭的終端類型主要包括以下四大類：數(shù)據(jù)與通信終端、移動(dòng)便攜終端、消費(fèi)電子終端及家控節(jié)點(diǎn)。其中，移動(dòng)便攜終端、消費(fèi)電子終端及家控節(jié)點(diǎn)均呈現(xiàn)快速發(fā)展的態(tài)勢(shì)。

3.協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)

目前影響智慧家庭發(fā)展的最大瓶頸在于標(biāo)準(zhǔn)，在標(biāo)準(zhǔn)方面，影響最大的的為DLNA——數(shù)字生活網(wǎng)絡(luò)聯(lián)盟，其主要是解決幾個(gè)問題：規(guī)范了在家庭范圍內(nèi)網(wǎng)絡(luò)的的互聯(lián)、網(wǎng)絡(luò)的協(xié)議；媒體的傳輸、設(shè)備的發(fā)現(xiàn)、設(shè)備的控制及設(shè)備的管理及媒體的格式等。家庭組網(wǎng)方面主要技術(shù)包括PLC、WiFi、藍(lán)牙等。

目前最受關(guān)注的技術(shù)為IEEE802.11低功耗的WiFi。家庭組網(wǎng)案例見圖5。

劉紅旗，中國聯(lián)通研究院副總工程師，中國聯(lián)通科學(xué)技術(shù)委員會(huì)常務(wù)委員，教授級(jí)高工。長期從事通信技術(shù)及其管理工作。曾獲中國通信學(xué)會(huì)科學(xué)技術(shù)一等獎(jiǎng)、中國電子學(xué)會(huì)電子信息科學(xué)技術(shù)一等獎(jiǎng)；全國郵電特等勞動(dòng)模范，郵電部有突出貢獻(xiàn)技術(shù)管理專家。

圖5 家庭組網(wǎng)案例

TN915

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【本文獻(xiàn)信息】劉紅旗.互聯(lián)網(wǎng)新時(shí)代的智慧家庭思考[J].電視技術(shù)，2014，38（22）.