金 海，劉文超，韓建亭，丁英麗

（中國電信股份有限公司上海研究院 上海 200122）

1 前言

隨著IT技術、互聯網技術和電信技術的不斷融合，對于全社會生態(tài)系統(tǒng)的智能化，即所有物品的智能化識別和管理，以實現人類社會與物理系統(tǒng)的整合的需求日益強烈，在此背景下物聯網孕育而生。

2 物聯網現狀

2005年11月17日，在突尼斯舉行的信息社會世界峰會（WSIS）上，國際電信聯盟（ITU）發(fā)布了《ITU互聯網報告2005：物聯網》，正式提出了“物聯網”的概念。目前，多個發(fā)達國家已將發(fā)展物聯網提升為國家戰(zhàn)略。溫家寶總理2009年在無錫考察傳感網產業(yè)時對促進物聯網發(fā)展做出了重要指示：“著力突破傳感網、物聯網關鍵技術，及早部署后IP時代相關技術研發(fā)，使信息網絡產業(yè)成為推動產業(yè)升級、邁向信息社會的發(fā)動機?！?/p>

現階段物聯網的發(fā)展，是基于特定終端，以IP/CDMA等為接入手段，為行業(yè)和家庭客戶提供機器到機器的解決方案，滿足客戶對生產過程/家居生活監(jiān)控、指揮調度、遠程數據采集和測量、遠程診斷等方面的信息化需求。它有以下幾個主要特征。

· 全面感知：即利用RFID、傳感器、二維碼等隨時隨地獲取物體的信息。

· 可靠傳遞：通過各種電信網絡與互聯網的融合，將物體的信息實時、準確地傳遞出去。

· 智能處理：利用云計算、模糊識別等各種智能計算技術，對海量的數據和信息進行分析和處理，對物體實施智能化的控制。

基于此，對物聯網的研究應聚焦在民生應用和行業(yè)應用方面，而民生應用，也就是家庭物聯網，是與人類的日常生活息息相關、密不可分的。家庭物聯網應用的發(fā)展對未來構建數字家庭起到了決定性的作用。

3 家庭物聯網應用的研究與展望

3.1 家庭物聯網的業(yè)務需求

在互聯網技術迅猛發(fā)展的今天，用戶對家庭網絡的需求已經體現出更為系統(tǒng)化的轉變。對于家庭網絡中的信息、通信、娛樂和生活4類子網，所包含的各類消費電子產品、通信產品、信息家電及智能家居等設備，需要通過不同的互連方式進行通信及數據交換，以實現各子網間的互聯互通。

然而，現階段的家庭網絡中的4類子網分別處于孤島狀態(tài)，互聯互通非常有限，這使得它們之間迫切需要一個信息匯聚及核心控制單元，通過該單元以各種無線方式實現子網設備以及子網之間的互聯，再以統(tǒng)一的IP方式實現家庭網絡與外部網絡的互聯。該單元可提供集成的語音、數據、多媒體、傳感控制和管理等功能，達到信息在家庭內部終端之間以及與外部公網的充分流通和共享的目的。

作為綜合信息服務提供商，中國電信希望通過提供完整的家庭物聯網實現方案，在未來的家庭物聯網應用領域占有一席之地，甚至在該領域處于主導地位。

3.2 家庭物聯網實現方案

家庭物聯網主要包括家庭物聯網網關和家庭物聯網應用服務體系兩大部分。

（1）家庭物聯網網關

家庭物聯網網關是家庭物聯網中最核心的信息匯聚和控制單元，在中國電信現有“e家”終端中間件的基礎上，通過UPnP協(xié)議擴展，結合DLNA架構，實現各類家庭物聯網應用。家庭物聯網網關的架構如圖1所示，包含以下幾項核心功能。

·協(xié)議轉換：家庭子網間及家庭子網和家庭物聯網平臺間的協(xié)議消息頭封裝與解包。

·狀態(tài)控制：收集家庭子網內各終端狀態(tài)和下發(fā)控制指令。

·信息匯聚：收集、處理、轉發(fā)家庭子網內各終端上報的數據。

·終端尋址：為家庭子網內各終端分配地址。

·終端認證：為家庭子網內各終端提供接入認證。

實現上述架構的家庭物聯網網關的關鍵點有以下幾個。

·完善家庭網關原有UPnP AC應用：家庭網關代理認證及終端/業(yè)務參數代理配置。子網終端自動接入認證及配置流程如圖2所示，家庭物聯網網關通過UPnP擴展協(xié)議實現對子網終端的基礎服務發(fā)現并進行接入的響應，將子網終端上報的認證請求以代理方式提交至上層管理系統(tǒng)，隨后把認證信息反饋給子網終端，網關進而從管理系統(tǒng)獲取相關軟件、業(yè)務的更新數據，并對子網終端進行相應的參數配置。

·完善DLNA互操作應用：細化UPnP AV應用，作為DMS實體與DLNA設備實現互操作。

·打通模塊接口：打通高清媒體下載與DLNA互操作模塊之間的接口，實現遠程下載媒體、本地遙控播放。

·家電管理設備自動加載：以USB Dongle方式自動加載家電管理網橋，實現對信息家電的管理。

上述功能均通過網關中間件進行加載，實現對家庭各子網終端設備的接入、控制、信息處理和本地維護管理等。

（2）立體化家庭物聯網應用服務體系

以家庭物聯網網關為核心，充分融合家庭內部4類子網，依托家庭物聯網平臺，構建圖3所示的立體化家庭物聯網服務體系，為用戶提供豐富的家庭物聯網應用。

家庭物聯網服務平臺負責對家庭內部網絡與外部網絡交互的信息進行匯聚處理，實現對家庭物聯網應用及終端的集中管控、信息的存儲和轉發(fā)等。依托于該平臺構建的家庭物聯網應用服務體系，可以提供的典型應用有以下幾類。

· 基于短信、語音、視頻的融合安防和視頻監(jiān)控聯動應用：通過家庭物聯網網關的無線射頻模塊、告警信息處理模塊，實現對安防前端探測器射頻信號的接收、告警信息的編碼、SIP協(xié)議轉換、指令接收與上報等管理；通過物聯網平臺實現基于SIP協(xié)議的網關告警信息的接收，遠程管理設置與查詢，告警后平臺聯動控制攝像頭視頻監(jiān)控、拍照、錄像等，并以語音、短信方式發(fā)送告警及視頻信息。

· 基于Internet、短信等方式進行智能家電遠程控制/查詢/管理等應用：通過家電管理網橋（USB Dongle方式），實現對家庭內部信息家電的接入、信息處理和本地維護管理（包括全時監(jiān)控、場景與模式管理等）；通過物聯網平臺，實現基于Internet、短信方式對家庭內部家電終端的遠程控制、狀態(tài)查詢和管理（包括全時監(jiān)控、場景與模式管理等）等功能。

·基于UPnP AV架構的家庭媒體資源共享應用：通過支持UPnP AV的 Wi-Fi網絡 U盤（USB Dongle方式），實現對IPTV機頂盒、PC、數碼相框等多屏資源的共享。

綜上所述，家庭物聯網實現方案結合了信息、通信、娛樂和生活4類子網的應用，還可通過平臺的能力開放整合第三方服務集成商，提供更多的物聯網應用，滿足用戶個性化的需求。

3.3 實施難點及建議

從技術、應用環(huán)境、商業(yè)模式等角度分析，上述實現方案在具體實施過程中主要存在以下難點。

（1）關鍵技術尚需突破

以二維碼、RFID、傳感器以及云計算為核心的關鍵技術的融合應用，傳感網絡與寬帶網絡、CDMA等移動通信網絡的融合，這些方面的技術研發(fā)還有待深入。目前關鍵技術的研發(fā)力量較分散，需要聚集各方的力量，加快技術研發(fā)。

（2）體系架構仍未建立

對于立體化家庭物聯網應用服務體系而言，共性平臺體系架構的建立是一個關鍵的環(huán)節(jié)。由于其涉及眾多的行業(yè)，而現階段各行業(yè)的應用以閉環(huán)應用居多且都有進入的門檻，因此行業(yè)壁壘的突破對體系架構的建立起到了決定性的作用。

（3）缺乏完整的標準體系和成熟的商業(yè)模式

完整的標準體系是家庭物聯網規(guī)模發(fā)展的前提，而目前國際上傳感網的標準尚在制定之中，相關標準體系的建立仍需要較長的一段時間。另外，家庭物聯網產業(yè)尚處發(fā)展初期，規(guī)模經濟不夠，成本相對較高，整個產業(yè)鏈的上中下游都在尋找一個穩(wěn)定、可靠的商業(yè)模式來推動產業(yè)的發(fā)展。

（4）政策環(huán)境不夠完善，共贏模式需做進一步探索

國家相關政策和設施的推動作用有待提高，產業(yè)界在發(fā)展動向方面還缺乏一定的共識，與IT業(yè)發(fā)展初期階段類似，需在國家政策的支持下進一步挖掘產業(yè)共贏的模式。

針對這些難點，中國電信應充分發(fā)揮自身在產業(yè)鏈中的優(yōu)勢，在整合產業(yè)的技術資源、建立完善的共享機制的同時，推動標準化工作，挖掘合適的商業(yè)模式，促進產業(yè)健康發(fā)展，最終達到產業(yè)共贏、服務社會的目標。

4 結束語

在當前城市光網快速推進的背景下，中國電信通過對家庭物聯網相關技術和應用的研究，推動家庭物聯網的發(fā)展，開展融合接入的家庭物聯網業(yè)務，實現信息價值在家庭的延伸，從而讓用戶可以享受全方位、立體化、高品質的數字家庭新生活。