江小平

（中國電信股份有限公司東莞分公司，廣東 東莞 523123）

0 引 言

智慧家庭是以高帶寬網(wǎng)絡(luò)為基礎(chǔ)，綜合運(yùn)用云計算、大數(shù)據(jù)、物聯(lián)網(wǎng)等技術(shù)，通過感應(yīng)與控制技術(shù)實(shí)現(xiàn)家庭設(shè)施的智能化聯(lián)動，滿足用戶智慧化的家庭生活方式。智慧家庭已成為智能領(lǐng)域的發(fā)展重點(diǎn)，電信運(yùn)營商、家電及終端企業(yè)等產(chǎn)業(yè)鏈各方均在積極布局，意圖在智慧家庭這個藍(lán)海市場中搶占先機(jī)。中國電信在網(wǎng)絡(luò)建設(shè)和運(yùn)營以及家庭客戶服務(wù)的多觸點(diǎn)方面的經(jīng)驗(yàn)，有利于在智慧家庭產(chǎn)業(yè)鏈中發(fā)揮優(yōu)勢。智慧家庭的發(fā)展將呈現(xiàn)出業(yè)務(wù)多元化、終端多樣化、管理智能化等特征，對支撐網(wǎng)絡(luò)的承載需求提出了更高的要求。擴(kuò)大高速寬帶網(wǎng)絡(luò)及移動網(wǎng)絡(luò)覆蓋，提升家庭網(wǎng)絡(luò)接入能力，是推動智慧業(yè)務(wù)發(fā)展的基礎(chǔ)保障[1-2]。

1 智慧家庭主要應(yīng)用場景

智慧家庭發(fā)展進(jìn)程分為3個階段：第1階段為單品智能化，聚焦產(chǎn)品重在培養(yǎng)智能單品使用習(xí)慣；第2階段為多智能產(chǎn)品互聯(lián)階段，聚焦場景實(shí)現(xiàn)智能場景的轉(zhuǎn)換；第3階段為系統(tǒng)化智能階段，聚焦用戶、體現(xiàn)個性化和全屋設(shè)施的智能協(xié)同。目前第1階段的產(chǎn)業(yè)發(fā)展方興未艾[2-3]。

1.1 智慧家庭單品應(yīng)用

AI語音技術(shù)在智能終端和傳統(tǒng)家電領(lǐng)域的應(yīng)用，使得智能單品的種類和體驗(yàn)更加豐富，“萬物互聯(lián)”進(jìn)入發(fā)展快車道。智能控制類比如智能音箱、萬能遙控器、多功能網(wǎng)關(guān)；智能安防類比如智能攝像頭、智能門鎖、傳感器；智能家居類比如智能電視、智能家電、智能燈泡、智能插座、智能窗簾、掃地機(jī)器人；家庭娛樂類比如高清音視頻、AR/VR游戲等。

1.2 智慧家庭場景化應(yīng)用

通過智能單品培養(yǎng)用戶使用習(xí)慣并完成用戶積累，加之AI語音助手的增強(qiáng)、智能設(shè)備的不斷推出，智慧家庭人機(jī)交互模塊構(gòu)建系統(tǒng)逐步形成。隨著交互方式的多元化，任一智能設(shè)備都可能成為交互接口，去網(wǎng)關(guān)化、去中心化使得家庭中心消失，向區(qū)域場景過渡。

游戲娛樂方面：在重大新聞事件、體育比賽、演唱會和發(fā)布會等大型全景視頻直播活動中，借助VR技術(shù)及頭戴設(shè)備，在家收看也能獲得親臨現(xiàn)場的虛擬現(xiàn)實(shí)體驗(yàn)。通過與“電視陪看機(jī)器人”智能互動，可以獲得多人一起看電視時的感受，避免獨(dú)自看電視時的孤獨(dú)感。

家居醫(yī)療保健方面：物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在醫(yī)療保健行業(yè)的深入運(yùn)用，正在延伸現(xiàn)在居家護(hù)理和求醫(yī)問診的服務(wù)方式，也即在家也可以方便地享受到醫(yī)院等傳統(tǒng)的醫(yī)療環(huán)境的便捷服務(wù)。當(dāng)然，目前人們的接受程度及AI助手的技術(shù)局限在一定程度上限制了家居醫(yī)療保健的使用范圍，僅限于風(fēng)險較低的護(hù)理服務(wù)，比如遠(yuǎn)程監(jiān)測在家患者的治療、休養(yǎng)狀況，通過智能護(hù)理應(yīng)急響應(yīng)系統(tǒng)，使得被護(hù)理人在緊急情況下只需一個按鍵便能呼救[4-5]。

1.3 智慧家庭系統(tǒng)化應(yīng)用

AI正在語音和視像技術(shù)方面突飛猛進(jìn)，智能產(chǎn)品的細(xì)分場景越來越豐富，并從細(xì)分場景向整體方案、系統(tǒng)化集成等方向發(fā)展。AI技術(shù)在越來越多的設(shè)備上得到應(yīng)用，智慧家庭產(chǎn)業(yè)鏈將在智能化的趨勢下完成迭代升級。

通過硬件設(shè)備的自動化集成，智慧家庭應(yīng)用逐步向家居自動化、節(jié)能控制、系統(tǒng)集成方向拓展，轉(zhuǎn)型為數(shù)字化運(yùn)營控制。聚焦用戶的系統(tǒng)化智能時代，注重個性化舒適體驗(yàn)和全屋設(shè)施的智能協(xié)同。如通過手機(jī)終端在外也能方便監(jiān)控家中，查看家庭數(shù)據(jù)中心等；設(shè)置雨天自動關(guān)上窗戶，查看冰箱存貨情況及時補(bǔ)充，到家之前預(yù)先打開空調(diào)；在家起床后窗簾自動打開，走進(jìn)客廳電視打開，智能鏡子會檢測人們的身體健康狀況、出門自動關(guān)燈等。這些都將為用戶提供更完善的智慧家庭體驗(yàn)。

2 智慧家庭網(wǎng)絡(luò)建設(shè)方案

2.1 網(wǎng)絡(luò)需求分析

隨著智慧家庭新業(yè)務(wù)、新應(yīng)用的日趨豐富，對接入家庭的網(wǎng)絡(luò)速率要求也將越來越高[6]。幾種主要智慧家庭業(yè)務(wù)的帶寬要求見表1。近期智慧家庭業(yè)務(wù)對接入帶寬要求應(yīng)不低于100 Mb/s，中遠(yuǎn)期接入帶寬要求應(yīng)不低于1 000 Mb/s。

表1 幾種主要智慧家庭業(yè)務(wù)的帶寬要求

智慧家庭業(yè)務(wù)的應(yīng)用與網(wǎng)絡(luò)能力是密不可分的，運(yùn)營商應(yīng)把握好網(wǎng)絡(luò)建設(shè)與業(yè)務(wù)拓展的時機(jī)。千兆寬帶、千兆5G及千兆WiFi的“三千兆”網(wǎng)絡(luò)組合，可實(shí)現(xiàn)室內(nèi)室外、有線無線的全場景、全觸點(diǎn)、無縫覆蓋的“沉浸式千兆體驗(yàn)”。

2.2 千兆寬帶網(wǎng)絡(luò)建設(shè)

目前10G PON主要有10G-EPON及10G-GPON兩種技術(shù)，工程建設(shè)上可對現(xiàn)網(wǎng)PON網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行改造或新建ODN網(wǎng)絡(luò)[7-9]。

（1）對于原EPON小區(qū)，OBD分光比大都為1∶64，主要提供100M/200M的寬帶。主要通過對現(xiàn)網(wǎng)改造或新建10G-EPON PON口：依據(jù)OBD端口冗余度，ODN網(wǎng)絡(luò)利舊或者新建。實(shí)現(xiàn)場景為EPON和10G-EPON ONU共存于同一ODN網(wǎng)絡(luò)，10G-EPON PON口兼容原EPON下帶的ONU。10G-EPON OLT可以兼容現(xiàn)網(wǎng)EPON終端，原EPON端口下帶用戶可以割接到10G-EPON端口。

（2）對于原GPON小區(qū)，OBD分光比大都為1∶64，主要提供200M/500M的寬帶。主要通過用Combo PON板卡替換現(xiàn)網(wǎng)的GPON OLT上的板卡。在Combo PON板卡上可實(shí)現(xiàn)GPON和10G-GPON的共存，一個Combo端口向下兼容多種ONU，實(shí)現(xiàn)GPON和XG-P0N混合組網(wǎng)，以及GPON向XG-P0N平滑演進(jìn)。ODN網(wǎng)絡(luò)利舊，用戶終端根據(jù)后續(xù)實(shí)際需求更換。

2.3 5G網(wǎng)絡(luò)建設(shè)

5G網(wǎng)絡(luò)可采用獨(dú)立組網(wǎng)（SA）或非獨(dú)立組網(wǎng)（NSA）。NSA是基于4G網(wǎng)絡(luò)在高流量4G基站區(qū)域部署5G系統(tǒng)，通過雙連接方式實(shí)現(xiàn)5G與4G聯(lián)合組網(wǎng)；有利于運(yùn)營商在5G建網(wǎng)初期快速、高效推進(jìn)5G信號覆蓋。SA組網(wǎng)具有獨(dú)立、完整的5G無線接入網(wǎng)和核心網(wǎng)功能，支持網(wǎng)絡(luò)切片、邊緣計算等5G新特性，在eMBB、低時延、高可靠等多種場景的靈活應(yīng)用，從而滿足垂直行業(yè)的差異化需求，是未來5G商用網(wǎng)絡(luò)發(fā)展的長遠(yuǎn)目標(biāo)[10-11]。

SA的主要優(yōu)勢為一次性建網(wǎng)，5G與4G無線設(shè)備不要求是同廠商；支持5G新特性，拓展垂直行業(yè)更方便。NSA的主要優(yōu)勢為建網(wǎng)初期網(wǎng)絡(luò)新建，改造難度相對較低，在5G未達(dá)到連續(xù)覆蓋時，網(wǎng)絡(luò)使用感知略優(yōu)。國外運(yùn)營商在建網(wǎng)初期也大多首選NSA。NSA與SA建網(wǎng)相關(guān)指標(biāo)對比見表2。從建網(wǎng)成本及網(wǎng)絡(luò)平滑升級考慮，5G網(wǎng)絡(luò)與4G網(wǎng)絡(luò)將長期共存，并協(xié)同組網(wǎng)實(shí)現(xiàn)4G網(wǎng)絡(luò)逐步向5G網(wǎng)絡(luò)過渡。

2.4 智慧家庭千兆WiFi網(wǎng)絡(luò)

家庭網(wǎng)絡(luò)的技術(shù)實(shí)現(xiàn)方式主要有3種：有線接入、電力載波接入和無線接入。其中應(yīng)用最廣泛的無線方式的傳輸協(xié)議主要有ZigBee、WiFi、藍(lán)牙等。幾種智慧家庭無線傳輸協(xié)議的技術(shù)指標(biāo)見表3。幾種無線傳輸協(xié)議將長期共存于智慧家庭中，實(shí)現(xiàn)短距離通信和數(shù)據(jù)傳輸，構(gòu)建家庭網(wǎng)絡(luò)，提供智能服務(wù)[12-13]。

表2 NSA與SA建網(wǎng)相關(guān)指標(biāo)對比

表3 智慧家庭無線傳輸協(xié)議的技術(shù)指標(biāo)

ZigBee協(xié)議具有傳播距離近、低功耗、可自組網(wǎng)等優(yōu)點(diǎn)，缺點(diǎn)是穿墻能力弱，適用于自動控制和遠(yuǎn)程控制領(lǐng)域，主要用于家庭自動化，比如智能開關(guān)、傳感器、燈和安防等。藍(lán)牙協(xié)議具有低功耗的優(yōu)點(diǎn)，缺點(diǎn)是傳輸距離近，無法進(jìn)行組網(wǎng)；在多種智能家居產(chǎn)品中使用普遍，如智能開關(guān)、家庭門鎖、窗簾、燈光照明等。WiFi是生活中最常見的無線協(xié)議，傳輸速率高，缺點(diǎn)是功耗大、穿墻弱。在一些無線傳輸大數(shù)據(jù)的智能單品上應(yīng)用，如電子門鈴和攝像頭等。三種無線協(xié)議，各有優(yōu)缺點(diǎn)，現(xiàn)階段可結(jié)合家庭具體使用的智能家居及終端來選擇合適的無線通信協(xié)議。為避免不同智能單品的無線協(xié)議不同或廠家不同等產(chǎn)生的不兼容的問題，兼容多種無線協(xié)議的智能平臺也已應(yīng)運(yùn)而生[14-15]。

從“雙千兆”到“三千兆”網(wǎng)絡(luò)的實(shí)現(xiàn)，解決了家庭中手機(jī)、智能家居、機(jī)頂盒等各種終端設(shè)備能在任意位置高速連接網(wǎng)絡(luò)，是智慧家庭實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)化智能的關(guān)鍵。通過智能組網(wǎng)，千兆WiFi無線信號能輕松覆蓋居所內(nèi)各個角落，使用戶全屋設(shè)施的智能協(xié)同和場景轉(zhuǎn)換有了可靠的網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)。

為全面滿足用戶的網(wǎng)絡(luò)接入及應(yīng)用需求，東莞電信推出了2 000個智慧工程師免費(fèi)上門的一對一服務(wù)，向用戶提供WiFi檢測、組網(wǎng)設(shè)計、施工服務(wù)等一站式全屋WiFi解決方案，定制家庭千兆WiFi個性化方案?，F(xiàn)階段百兆/千兆網(wǎng)絡(luò)較好地滿足了用戶天翼超高清、天翼云游戲、天翼看家、智慧家居等智慧家庭業(yè)務(wù)的接入需求。

3 結(jié) 語

網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展進(jìn)步、信息化技術(shù)的大力應(yīng)用和寬帶中國戰(zhàn)略的落實(shí)，智慧化信息服務(wù)正在進(jìn)入千家萬戶。智慧家庭作為新興競爭行業(yè)，國內(nèi)外電信運(yùn)營商及生態(tài)鏈的各方都在積極拓展其市場空間。本文針對智慧家庭3個階段的主要應(yīng)用場景，對幾種主要智慧家庭業(yè)務(wù)的帶寬需求進(jìn)行了分析和預(yù)測，提出滿足智慧家庭業(yè)務(wù)需求的“5G+寬帶+WiFi”的“三千兆”網(wǎng)絡(luò)建設(shè)方案，并在智慧工程師上門一站式全屋WiFi解決方案實(shí)踐中，百兆/千兆網(wǎng)絡(luò)能很好地滿足現(xiàn)階段的智慧家庭業(yè)務(wù)需求。未來網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展具有大容量、智能化、多業(yè)務(wù)的特點(diǎn)，5G大規(guī)模商用后，智慧家庭業(yè)務(wù)的發(fā)展有望迎來重要增長機(jī)遇。