孫玉院士：數(shù)字家庭研究進展

編者按：2013年11月，由東莞市科協(xié)主辦，東莞科技進修學(xué)院和東莞市工程師協(xié)會承辦的東莞市云計算產(chǎn)業(yè)發(fā)展院士論壇暨智慧城市發(fā)展峰會順利召開，中國工程院孫玉院士應(yīng)邀出席，并圍繞“數(shù)字家庭研究進展”做了主題報告。政府相關(guān)部門領(lǐng)導(dǎo)、科研院所知名專家學(xué)者、骨干企業(yè)高層、數(shù)字家庭產(chǎn)業(yè)鏈各環(huán)節(jié)資深專業(yè)人士齊聚一堂，交流和總結(jié)東莞市云計算產(chǎn)業(yè)實現(xiàn)創(chuàng)新突破發(fā)展的寶貴經(jīng)驗，見證智慧城市技術(shù)進步的成果，探討數(shù)字家庭產(chǎn)業(yè)實現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展的戰(zhàn)略布局，共同推動云計算產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。

孫玉院士

院士簡介：孫玉，男，1936年出生，黑龍江省肇東市人，軍事通信網(wǎng)絡(luò)技術(shù)專家，1962年畢業(yè)于清華大學(xué)，1995年當(dāng)選中國工程院院士。中國電子科技集團公司第54研究所科技委主任，研究員、首席專家。長期從事軍事戰(zhàn)略通信系統(tǒng)研制工作，承擔(dān)了我國第一顆原子彈試驗遙控系統(tǒng)設(shè)備、火箭試驗遙控系統(tǒng)研制和洲際導(dǎo)彈飛行安全控制系統(tǒng)總體設(shè)計。作為技術(shù)負(fù)責(zé)人或總設(shè)計師主持了散射數(shù)字傳輸系統(tǒng)研制、電信網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)技術(shù)研究、我國第一代程控交換技術(shù)攻關(guān)、我國第一代ISDN試驗/ 試用網(wǎng)總體設(shè)計、三峽工程通信網(wǎng)總體設(shè)計、專項工程電信類系統(tǒng)總體概要設(shè)計和電信網(wǎng)絡(luò)總體概念研究；發(fā)表論文和撰寫報告100余篇；出版《數(shù)字復(fù)用技術(shù)》等專著6部。

我從2009年7月以來在廣聯(lián)研究院開始數(shù)字家庭研發(fā)工作，期間，在各級政府的支持下，與中國電子科技集團第54研究所等單位開展合作，在數(shù)字家庭技術(shù)裝備研制方面取得了一些進展?，F(xiàn)在，我給大家做一個簡單的匯報，主要從數(shù)字家庭概念、數(shù)字家庭技術(shù)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)、互動電視網(wǎng)絡(luò)平臺和應(yīng)用系統(tǒng)研究進展、小區(qū)及家庭網(wǎng)絡(luò)平臺和應(yīng)用系統(tǒng)研究進展、物聯(lián)網(wǎng)平臺和應(yīng)用系統(tǒng)研究進展、網(wǎng)絡(luò)電視支持系統(tǒng)預(yù)先研究、數(shù)字家庭應(yīng)用試點方案、數(shù)字家庭應(yīng)用領(lǐng)域、數(shù)字家庭產(chǎn)業(yè)鏈正在形成八個方面進行介紹。

一、數(shù)字家庭的概念

第一，什么叫數(shù)字家庭？2005年的“廣東省數(shù)字家庭計劃”在全國來說是第一個。起因是2005年，比爾 . 蓋茨在深圳提到數(shù)字家庭的概念，于是，廣東省發(fā)改委等六部門就馬上將其提上行動計劃并帶頭展開了具體的工作。

數(shù)字家庭是什么意思呢？直觀地說，就是利用數(shù)字技術(shù)來裝備家庭，也就是說利用數(shù)字技術(shù)把電話機、電視機、計算機、家用電器等設(shè)備在家庭網(wǎng)絡(luò)上連接起來，以便簡明有效地支持更為完善的家庭服務(wù)。

2009年，廣州國家基地對“數(shù)字家庭”的理解有所改變和拓展，他們認(rèn)為“數(shù)字家庭”是利用電子和信息技術(shù)裝備人類活動的基本空間，框架與之前相比變大了。為什么要把它擴大了呢？因為從信息化的角度來看，在家庭、辦公室、指揮所、車間、車輛中，遇到的問題和解決的辦法都是類似的。所以，這樣就有理由把家庭這一套擴大到人類基本活動的空間，因為人要么在家里，要么在辦公室，要么就在車間里面等。這樣一擴展以后就有個好處，就是把家庭和城市聯(lián)系起來，因為城市是人類基本活動空間的集合，而“數(shù)字家庭”就成了“數(shù)字城市”的基礎(chǔ)，“數(shù)字城市”又是“智慧城市”的基礎(chǔ)。

二、數(shù)字家庭技術(shù)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)

那么，數(shù)字家庭產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)是什么樣的結(jié)構(gòu)呢？在數(shù)字家庭的范圍內(nèi)，我們從圖1可以看到，從底下往上數(shù)，底下是三層網(wǎng)絡(luò)平臺，但這個網(wǎng)絡(luò)平臺可能分幾層，有小區(qū)網(wǎng)絡(luò)、家庭網(wǎng)絡(luò)，但這些都存在一個網(wǎng)絡(luò)安全的問題，所以最下面的網(wǎng)絡(luò)安全保障是核心網(wǎng)絡(luò)。小區(qū)網(wǎng)絡(luò)是接入網(wǎng)絡(luò)，家庭網(wǎng)絡(luò)就是用戶駐地網(wǎng)絡(luò)。如果再通過電信等運營商的介入，它上面就可以支持各式各樣的服務(wù)平臺，比如說電視機、計算機、手機、電話機、物聯(lián)網(wǎng)等服務(wù)平臺，每一種平臺它又能支持電視業(yè)務(wù)服務(wù)系統(tǒng)、數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)服務(wù)系統(tǒng)、電話業(yè)務(wù)服務(wù)系統(tǒng)、物聯(lián)網(wǎng)服務(wù)系統(tǒng)等很多方面的應(yīng)用，比如電視機可以支持50多種具體的應(yīng)用系統(tǒng)，計算機、手機也都是如此。

那么，中國數(shù)字家庭為什么從互動電視做起？其實，不僅中國這樣，整個世界也都是如此。首先，因為正好趕上20世紀(jì)初，適逢電視數(shù)字化；其次，國際數(shù)字家庭發(fā)展都是從互動電視做起的；第三，2005年比爾 . 蓋茨在深圳，針對中國有一億部電視機，提議發(fā)展互動電視，稱為數(shù)字家庭；第四，廣東省發(fā)改委等六部門推出“數(shù)字家庭行動計劃”很快得到國家主管部門的支持；第五，廣州市番禺區(qū)被選為基地，當(dāng)?shù)卣卜浅ＶС帧?/p>

圖1

廣州為什么首選研制家庭網(wǎng)絡(luò)平臺？第一個原因是煙筒式的家居信息系統(tǒng)迅速發(fā)展，出現(xiàn)了簡化家居系統(tǒng)設(shè)備的需求；第二個原因是國家執(zhí)行接入網(wǎng)絡(luò)的“三網(wǎng)融合”政策，但是接入網(wǎng)絡(luò)的網(wǎng)絡(luò)融合遇到重重困難，于是人們把視線轉(zhuǎn)入家庭網(wǎng)絡(luò)，尋求融合出路；第三個原因是無源光網(wǎng)絡(luò)技術(shù)取得突破性進展，用戶駐地網(wǎng)（家庭網(wǎng)絡(luò)）成了國家研發(fā)重點；第四個原因是國家工信部和廣州基地的大力支持。

廣聯(lián)為什么研制家居物聯(lián)網(wǎng)？一是從2011年以來，國家把物聯(lián)網(wǎng)作為重點課題予以支持，因為物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)產(chǎn)業(yè)遇到普遍性困難；二是家居物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展比較快，推廣應(yīng)用前景比較明朗，所以，專家預(yù)測認(rèn)為物聯(lián)網(wǎng)很可能在家庭網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)上得到推廣應(yīng)用；三是廣州國家基地和廣聯(lián)研究院取得了國家專項，即“智能家居無線物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備研發(fā)與驗證”課題；四是得到國家工信部和廣州基地支持。

廣聯(lián)為什么主攻系統(tǒng)集成？這跟國家政策有關(guān)，2013年8月8日，國務(wù)院發(fā)布了《國務(wù)院關(guān)于促進信息消費擴大內(nèi)需的若干意見》；2013年9月30日，發(fā)改委等十二部門又發(fā)布了《十個物聯(lián)網(wǎng)專項行動計劃》。隨著這些政策的發(fā)布，廣聯(lián)已經(jīng)率先完成了電信網(wǎng)絡(luò)平臺研發(fā)，且具有系統(tǒng)集成的技術(shù)基礎(chǔ)和實踐經(jīng)驗。

廣聯(lián)數(shù)字家庭工作部署包括，一是CATV/VOD數(shù)字電視（DCAS研發(fā)）；二是家庭和小區(qū)電信網(wǎng)絡(luò)平臺研制；三是家居物聯(lián)網(wǎng)平臺和應(yīng)用系統(tǒng)研發(fā)；四是支持網(wǎng)絡(luò)電視的網(wǎng)絡(luò)平臺設(shè)計；五是小區(qū)和數(shù)字家庭系統(tǒng)集成。（如圖2）

三、互動電視網(wǎng)絡(luò)平臺和應(yīng)用系統(tǒng)研究進展

目前，廣州國家基地的研發(fā)成果包括成功研究了互動電視系統(tǒng)；形成了互動電視產(chǎn)業(yè)；建設(shè)了10萬戶互動電視示范區(qū)域；提供了50種基于電視機的服務(wù)內(nèi)容：基本業(yè)務(wù)有廣播電視；增值業(yè)務(wù)有點播電視和時移電視；擴展增值業(yè)務(wù)有互動游戲、商務(wù)電視、信息電視、服務(wù)電視。（如圖3）

四、小區(qū)及家庭網(wǎng)絡(luò)平臺和應(yīng)用系統(tǒng)研制進展

當(dāng)前，多種多樣的煙筒式應(yīng)用系統(tǒng)陸續(xù)進入家庭，多種系統(tǒng)分立，設(shè)施復(fù)雜、成本過高、使用不便。為此，2010年，廣聯(lián)提出“家庭網(wǎng)絡(luò)和多業(yè)務(wù)平臺”概念，意在建立統(tǒng)一的家庭網(wǎng)絡(luò)平臺，支持各種業(yè)務(wù)平臺，進而支持所有的業(yè)務(wù)系統(tǒng)（如圖4，圖5，圖6）。

對于家庭網(wǎng)絡(luò)支持的信息業(yè)務(wù)平臺，其包括互動電視機信息業(yè)務(wù)平臺、網(wǎng)絡(luò)電視機信息業(yè)務(wù)平臺、計算機業(yè)務(wù)平臺、固定電話機業(yè)務(wù)平臺、移動手機業(yè)務(wù)平臺、視頻終端業(yè)務(wù)平臺。

而對于家庭網(wǎng)絡(luò)支持的信息系統(tǒng)方面，目前，已經(jīng)推廣應(yīng)用多種通信類信息服務(wù)系統(tǒng)。例如：網(wǎng)絡(luò)購物、電子郵件、信息查詢與瀏覽、短消息和微信、網(wǎng)絡(luò)聊天、游戲娛樂、撰寫微博、遠程教育、電子商務(wù)。所以，通信類信息系統(tǒng)是一個有著看不到邊際的創(chuàng)新空間。

重視施工現(xiàn)場調(diào)查，詳細(xì)掌握PPP投資型項目建設(shè)基本情況。然后根據(jù)工期目標(biāo)、施工人員綜合素質(zhì)、施工機械設(shè)備性能、資金投入等情況，制定科學(xué)的施工進度計劃。加強施工進度動態(tài)管理，重視對比分析，對存在的不足作出適當(dāng)調(diào)整，確保施工進度計劃得到有效落實，提高進度管理水平，防止延誤工期現(xiàn)象發(fā)生，讓PPP投資型項目取得更好效果。

五、家居物聯(lián)網(wǎng)平臺和應(yīng)用系統(tǒng)研究進展

信息系統(tǒng)應(yīng)用可以分為：用于人與人之間的信息系統(tǒng)，即通信系統(tǒng)；用于人與物之間的信息系統(tǒng)，即遙控系統(tǒng)；用于物與人之間的信息系統(tǒng)，即遙測系統(tǒng)；用于物與物之間的信息系統(tǒng)，即物聯(lián)網(wǎng)。通常，人們習(xí)慣把前三類稱為“通信類信息系統(tǒng)”；把后三類稱為“物聯(lián)網(wǎng)類信息系統(tǒng)”，但兩者之間有一個模糊地帶。

圖2

圖3

圖4 廣聯(lián)研制成功經(jīng)濟型家庭網(wǎng)絡(luò)

圖5 廣聯(lián)研制成功基本型家庭網(wǎng)絡(luò)

圖6 廣聯(lián)研制成功標(biāo)準(zhǔn)型家庭網(wǎng)絡(luò)，并榮獲2011全國數(shù)字家庭整體解決方案特等獎

應(yīng)用系統(tǒng)研究包括有家居物聯(lián)網(wǎng)支持的抄表類應(yīng)用系統(tǒng)研制，包括：基于ZigBee網(wǎng)絡(luò)的電表、水表、汽表抄表系統(tǒng)；基于電源線網(wǎng)絡(luò)的電表、水表、汽表抄表系統(tǒng)；基于五類線網(wǎng)絡(luò)的電表、水表抄表系統(tǒng)。對于家居物聯(lián)網(wǎng)支持的安防類應(yīng)用系統(tǒng)研制，主要是采用低速傳感器：門磁、窗磁、煙感、溫感、紅外、漏水和震動等構(gòu)造室內(nèi)安防應(yīng)用系統(tǒng)；采用高速傳感器：監(jiān)視器和視頻設(shè)備等構(gòu)造室內(nèi)安防應(yīng)用系統(tǒng)；采用低速和高速傳感器：對講機和監(jiān)視器等構(gòu)造室外安防應(yīng)用系統(tǒng)。(如圖7)

六、網(wǎng)絡(luò)電視支持系統(tǒng)預(yù)先研究

近年，交互電視(Internet Protocol TV-IPTV)與互聯(lián)網(wǎng)電視（Over The Top TV-OTT TV）迅速興起。IPTV/OTT TV電視業(yè)務(wù)，強烈沖擊國際電視市場：傳統(tǒng)的廣播電視用戶越來越少，采用各種便攜終端的交互電視用戶越來越多。

OTT TV與IPTV至今沒有統(tǒng)一規(guī)范，OTT TV與IPTV兩者沒有機理區(qū)別，都是采用統(tǒng)一IP格式的數(shù)據(jù)信號。IPTV傳輸采用特定電信運營商的專用封閉網(wǎng)絡(luò)，OTT TV傳輸采用任何電信運營商的公用開放互聯(lián)網(wǎng)。（如圖8）

2014年及未來一段時間內(nèi)，網(wǎng)絡(luò)電視支持系統(tǒng)研制課題考慮由廣電研究院牽頭，河北廣電網(wǎng)絡(luò)公司、中電科54所、廣聯(lián)研究院等單位參加，準(zhǔn)備研究網(wǎng)絡(luò)電視系統(tǒng)的基本技術(shù)體制問題。在應(yīng)用方面，目前國家基地在試點數(shù)字家庭實驗室系統(tǒng)。試點的目的在于推廣應(yīng)用，試點方案總體工程設(shè)計必須達到國家先進水平。因此，試點的各個分系統(tǒng)或設(shè)備選型必須是國內(nèi)技術(shù)先進、設(shè)備成熟、成本低廉的。數(shù)字家庭應(yīng)用試點內(nèi)容分為三個層次：第一，小區(qū)網(wǎng)絡(luò)平臺及支持的綜合應(yīng)用系統(tǒng)，例如：小區(qū)可視對講系統(tǒng)、小區(qū)視頻監(jiān)視系統(tǒng)；第二，家庭網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)級支持信息類應(yīng)用系統(tǒng)，例如：電視機支持的應(yīng)用系統(tǒng)、計算機支持的應(yīng)用系統(tǒng)、電話機支持的應(yīng)用系統(tǒng)、視頻終端支持的應(yīng)用系統(tǒng)；第三，家居物聯(lián)網(wǎng)平臺支付的物聯(lián)網(wǎng)類應(yīng)用系統(tǒng)，比如遙測類應(yīng)用系統(tǒng)和遙控類應(yīng)用系統(tǒng)，例如：遙測類應(yīng)用系統(tǒng)、遙控類應(yīng)用系統(tǒng)。

七、數(shù)字家庭應(yīng)用領(lǐng)域

數(shù)字家庭對于現(xiàn)實消費類電子的支持。消費類電子產(chǎn)品是指用于個人和家庭的電話、計算機、廣播電視相關(guān)產(chǎn)品的總稱。信息家電產(chǎn)品是指，能夠通過電信網(wǎng)絡(luò)交互信息的電話、計算機、廣播電視相關(guān)產(chǎn)品的總稱。數(shù)字家庭提供家庭網(wǎng)絡(luò)平臺，支持“消費類電子產(chǎn)品”提升為“信息家電產(chǎn)品”。

數(shù)字家庭對于智能建筑的支持。智能建筑是利用電子和信息技術(shù)裝備建筑，數(shù)字家庭是利用電子和信息技術(shù)裝備家庭，這是不同行業(yè)的、不同時期的稱呼，其基本內(nèi)容類似(如圖9)。建筑電子，是指用于建筑的電子和信息設(shè)備簡稱，2010年，廣東東莞市建筑電子占建筑成本的1.5%，國外同期為5%，可見建筑電子具有很大發(fā)展空間。2010年上半年建筑業(yè)總產(chǎn)值34193億元，按1.5%計算，建筑電子年度產(chǎn)值超過1000億元?？梢?，建筑電子是一個巨大市場。有人預(yù)言，建筑電子會如同汽車電子那樣逐步擴展。目前，現(xiàn)代汽車電子占汽車總成本的60%。

圖7 采用低速傳感器的室內(nèi)安防應(yīng)用系統(tǒng)

圖8

圖9

數(shù)字家庭對智慧城市的支持。那么，什么是智慧城市呢？眾說紛紜，我本人比較接受這種看法：智慧城市是一種具有綜合性、整體性的區(qū)域信息化發(fā)展過程，為城市運行和資源配置提供智能控制，為政府和公共服務(wù)提供智慧決策，為企業(yè)和個人提供智能信息。當(dāng)然，實現(xiàn)智慧的基礎(chǔ)是建設(shè)廣泛覆蓋和深度互聯(lián)的信息基礎(chǔ)設(shè)施，支持信息共享、智能處理和開放應(yīng)用的信息應(yīng)用系統(tǒng)，也就是說，要建設(shè)日益完善的信息系統(tǒng)。(如圖10)

圖10 智慧城市產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)

八、數(shù)字家庭產(chǎn)業(yè)鏈正在形成

目前，我國數(shù)字家庭產(chǎn)業(yè)鏈正在形成。

一是政府的組織和引導(dǎo)在當(dāng)前發(fā)揮的作用越來越大，國家數(shù)字產(chǎn)業(yè)基地越來越多。2009年，國家工信部在廣州市支持建立了第一個“國家數(shù)字家庭應(yīng)用示范產(chǎn)業(yè)基地”，數(shù)字家庭技術(shù)研發(fā)和試點應(yīng)用起了示范作用；2013年，國家工信部在浙江省杭州市支持建立了第二個“國家數(shù)字家庭應(yīng)用示范產(chǎn)業(yè)基地”，杭州市數(shù)字家庭工程應(yīng)用方面有其長處；同年，第三個“國家數(shù)字家庭應(yīng)用示范產(chǎn)業(yè)基地”在武漢成立。

二是數(shù)字家庭研發(fā)力量加速聚集。2005年，廣州執(zhí)行“數(shù)字家庭行動計劃”，開始支持和聚集數(shù)字家庭研發(fā)力量，至今已經(jīng)聚集了很多家數(shù)字家庭技術(shù)研發(fā)公司，包括國內(nèi)一些大型電信公司和科技公司已經(jīng)進入數(shù)字家庭產(chǎn)業(yè)鏈。

三是數(shù)字家庭已經(jīng)積累了很多研究成果和應(yīng)用經(jīng)驗。例如：廣州國家數(shù)字家庭應(yīng)用示范產(chǎn)業(yè)基地，數(shù)字家庭基礎(chǔ)技術(shù)研發(fā)和基礎(chǔ)產(chǎn)品生產(chǎn)初具規(guī)模；廈門市兩家從事可視對講擴展系統(tǒng)的公司年產(chǎn)值已經(jīng)超過1.6-4.5億，已經(jīng)占有全國百強房地產(chǎn)公司50%的市場。

四是數(shù)字家庭生產(chǎn)能力在加速形成。我國大量中小型電器加工型公司，他們具有極強的經(jīng)營能力和生產(chǎn)能力，其中不少企業(yè)家在尋找數(shù)字家庭技術(shù)支持。與此同時，不少成功的房地產(chǎn)企業(yè)家，已經(jīng)建立了自己的數(shù)字家庭裝備生產(chǎn)公司，他們也在尋找數(shù)字家庭技術(shù)支持。再加上目前我國已經(jīng)有了不少生產(chǎn)服務(wù)型公司，它們具有強大的配套和加工生產(chǎn)能力。所以，我國數(shù)字家庭生產(chǎn)能力在加速形成。

五是數(shù)字家庭應(yīng)用市場在加速擴大。杭州市某房地產(chǎn)公司，因為采用數(shù)字家庭裝備精裝修，所以每平米銷售價格比別家高出5000元。如果認(rèn)為“精裝修差價5000元/平米”是真實的話，那么，200平米精裝修價格應(yīng)當(dāng)是100萬元。如果其中用到的數(shù)字家庭裝備成本為5-10萬元，現(xiàn)在我國還有什么產(chǎn)業(yè)利潤如此豐厚？

六是國家政策的強大推動力。國家多個主管部門都在組織“智慧城市試點”，多個主管部門都在制定數(shù)字家庭相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)。與此同時，國家也在執(zhí)行“三網(wǎng)融合”政策，地方政府發(fā)現(xiàn)了“三網(wǎng)融合”帶來重大機遇。2013年8月8日與2013年9月30日，國家相繼發(fā)布了《國務(wù)院關(guān)于促進信息消費擴大內(nèi)需的若干意見》和《十個物聯(lián)網(wǎng)專項行動計劃》，其中，多處提到支持信息消費、物聯(lián)網(wǎng)、數(shù)字家庭、智慧城市等產(chǎn)業(yè)發(fā)展和推廣應(yīng)用。

圖11 支持智能建筑的數(shù)字家庭產(chǎn)業(yè)鏈

七是國家數(shù)字家庭產(chǎn)業(yè)鏈悄然形成。一方面國家提供了良好的政策環(huán)境；另一方面房地產(chǎn)集團感受到了豐厚的效益，各類電器公司也找到了新的切入點，各類當(dāng)年效益豐厚的公司發(fā)現(xiàn)了“轉(zhuǎn)型”點，各類研發(fā)單位看到了發(fā)展前途。(如圖11)

九、結(jié)語

幾十年來，中國信息產(chǎn)業(yè)起起落落，國家從電子政務(wù)、數(shù)字家庭、智慧城市、信息等各個角度來撬動這個龐然大物，但依然撬不動。為此，2013年8月8日與9月30日，國家發(fā)布了《國務(wù)院關(guān)于促進信息消費擴大內(nèi)需的若干意見》和《十個物聯(lián)網(wǎng)專項行動計劃》，這無疑是信息產(chǎn)業(yè)發(fā)展的難得機遇，當(dāng)然也是嚴(yán)峻挑戰(zhàn)，所以，面對機遇和挑戰(zhàn)，路漫漫其修遠兮，愿諸君上下而求索。

（編輯：劉啟強 羅麗冰）