智慧家庭網(wǎng)絡(luò)需求與技術(shù)問(wèn)題研究

方文斌

摘 要：隨著光網(wǎng)絡(luò)建設(shè)的快速推進(jìn)，網(wǎng)絡(luò)帶寬及業(yè)務(wù)承載能力得到了高速發(fā)展，以此為基礎(chǔ)的互聯(lián)網(wǎng)家庭新業(yè)務(wù)、新應(yīng)用也日趨豐富。未來(lái)家庭業(yè)務(wù)主要呈現(xiàn)出業(yè)務(wù)多元化、服務(wù)對(duì)象精確化、終端多樣化、管理智能化等特征，準(zhǔn)確把握業(yè)務(wù)現(xiàn)階段以及未來(lái)業(yè)務(wù)對(duì)支撐網(wǎng)絡(luò)的承載需求，是發(fā)展家庭網(wǎng)絡(luò)，保障智慧業(yè)務(wù)落地的重要前提。

關(guān)鍵詞：智慧家庭；業(yè)務(wù)需求；接入網(wǎng)

一、家庭業(yè)務(wù)分類

家庭業(yè)務(wù)分為傳統(tǒng)電視、寬帶業(yè)務(wù)和新興的智慧家庭業(yè)務(wù)，其中智慧家庭業(yè)務(wù)依托于新一代智慧化、綜合性的家庭服務(wù)系統(tǒng)，是家庭智能設(shè)備、物聯(lián)網(wǎng)、高速信息網(wǎng)絡(luò)和應(yīng)用服務(wù)的有機(jī)融合。從技術(shù)角度講，家庭業(yè)務(wù)以寬帶網(wǎng)絡(luò)、物聯(lián)網(wǎng)為基礎(chǔ)，依托移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)、云計(jì)算等新一代信息技術(shù)，實(shí)現(xiàn)服務(wù)的智能化，提供人與家庭設(shè)施的雙向智能互動(dòng)。家庭業(yè)務(wù)可看作是信息技術(shù)在家庭環(huán)境的應(yīng)用落地，按照業(yè)務(wù)類型家庭業(yè)務(wù)分為視頻類業(yè)務(wù)、應(yīng)用類業(yè)務(wù)以及智慧家庭類業(yè)務(wù)，其中視頻類業(yè)務(wù)主要包括大屏電視業(yè)務(wù)、移動(dòng)視頻業(yè)務(wù)；應(yīng)用類業(yè)務(wù)主要包括頁(yè)面瀏覽業(yè)務(wù)、視音頻通信業(yè)務(wù)、家庭云業(yè)務(wù)、游戲業(yè)務(wù)；智慧家庭類業(yè)務(wù)主要為家庭物聯(lián)網(wǎng)業(yè)務(wù)。

二、業(yè)務(wù)需求分析

1.大屏電視業(yè)務(wù)

目前高清視頻類業(yè)務(wù)已經(jīng)逐步普及，未來(lái)隨著4K、8K、VR/AR技術(shù)的加速發(fā)展，將會(huì)給大屏電視業(yè)務(wù)帶來(lái)新的活力。通過(guò)對(duì)電視業(yè)務(wù)指標(biāo)參數(shù)分析，得到其對(duì)網(wǎng)絡(luò)的承載需求如下。（1）帶寬需求：高清需求為8Mbps 帶寬，準(zhǔn)4K 至少需要30Mbps帶寬，標(biāo)準(zhǔn)4K 至少需要50Mbps 帶寬，極致4K 需要接近百兆帶寬，8K 電視對(duì)帶寬需求達(dá)到百兆以上，VR 對(duì)帶寬需求達(dá)到幾百兆。（2）時(shí)延要求：點(diǎn)播網(wǎng)絡(luò)時(shí)延一般為400 ms 以內(nèi)。（3）泛在性要求：終端相對(duì)固定，對(duì)泛在性要求不高。（4）抖動(dòng)要求：組播抖動(dòng)小于5ms，點(diǎn)播抖動(dòng)小于50 ms。（5）丟包要求：對(duì)于高清，丟包率不超過(guò)0.1%；對(duì)于準(zhǔn)4K，丟包率不超過(guò)0.01%；對(duì)于標(biāo)準(zhǔn)4K，丟包率不超過(guò)0.001%；8K 電視及VR 對(duì)丟包要求更高。（6）安全性要求：為確保電視的傳輸內(nèi)容，該業(yè)務(wù)對(duì)安全性要求高。

2.移動(dòng)視頻業(yè)務(wù)

未來(lái)隨著用戶對(duì)音頻及畫(huà)面質(zhì)量要求的逐步提升，移動(dòng)視頻類業(yè)務(wù)的播放效果將日趨接近大屏電視。通過(guò)對(duì)移動(dòng)視頻業(yè)務(wù)指標(biāo)參數(shù)分析，得到其對(duì)網(wǎng)絡(luò)的承載需求如下。（1）帶寬需求：移動(dòng)視頻至少需要4Mbps 的帶寬，才可滿足大部分應(yīng)用的流暢播放，對(duì)于超高清視頻帶寬需求需達(dá)到10Mbps 以上。（2）時(shí)延要求：點(diǎn)播網(wǎng)絡(luò)時(shí)延小于400 ms。（3）泛在性要求：終端相對(duì)不固定，對(duì)泛在性要求較高。（4）抖動(dòng)要求：組播抖動(dòng)小于5ms，點(diǎn)播抖動(dòng)小于50ms。（5）丟包要求：要求丟包率低于千分之一。（6）安全要求：對(duì)于內(nèi)網(wǎng)節(jié)目安全要求高，對(duì)于互聯(lián)網(wǎng)視頻安全要求一般。

3.家庭云業(yè)務(wù)

家庭公有云系統(tǒng)由云存儲(chǔ)平臺(tái)、家庭網(wǎng)關(guān)、家庭云存儲(chǔ)接入網(wǎng)關(guān)以及各類智能終端（機(jī)頂盒、Pad、智能手機(jī)等）組成。通過(guò)對(duì)家庭云業(yè)務(wù)指標(biāo)參數(shù)分析，得到其對(duì)網(wǎng)絡(luò)的承載需求如下。（1）帶寬需求：考慮到用戶對(duì)家庭云業(yè)務(wù)的感知度，該業(yè)務(wù)對(duì)網(wǎng)絡(luò)帶寬要求較高。普通家庭用戶采用云存儲(chǔ)業(yè)務(wù)需要20Mbps 以上帶寬，對(duì)于多線程控制以及高清流媒體播放等業(yè)務(wù)，要求帶寬滿足100Mbps 以上。（2）時(shí)延要求：網(wǎng)絡(luò)延時(shí)小于150ms。（3）丟包要求：此項(xiàng)業(yè)務(wù)對(duì)丟包要求不高，不超過(guò)1%。（4）泛在性要求：由于考慮到多種類型終端共享業(yè)務(wù)內(nèi)容，因此此業(yè)務(wù)對(duì)泛在性要求較高，場(chǎng)景內(nèi)需要完成無(wú)線信號(hào)的全覆蓋。（5）安全要求：家庭云平臺(tái)及聯(lián)網(wǎng)設(shè)備需具有較高的安全保密性。

4.游戲業(yè)務(wù)

隨著AR/VR 技術(shù)的飛速發(fā)展，傳統(tǒng)家用游戲機(jī)已無(wú)法滿足用戶需求，基于虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的游戲，通過(guò)戴上頭盔，即可進(jìn)入一個(gè)可交互的現(xiàn)場(chǎng)場(chǎng)景，給用戶帶來(lái)更好的游戲體驗(yàn)。通過(guò)對(duì)游戲業(yè)務(wù)指標(biāo)參數(shù)分析，得到其對(duì)網(wǎng)絡(luò)的承載需求如下。（1）帶寬需求：對(duì)網(wǎng)絡(luò)的帶寬需求較高，一般性游戲?qū)捫枨笾辽贋?0Mbps，云游戲建議達(dá)到20M，VR 游戲至少達(dá)到百兆以上。（2）時(shí)延要求：游戲時(shí)延會(huì)極大地影響體驗(yàn)，因此對(duì)網(wǎng)絡(luò)時(shí)延要求較高，一般不超過(guò)100 毫秒級(jí)。VR 從傳感器采集，經(jīng)過(guò)線纜傳輸、游戲引擎處理、驅(qū)動(dòng)硬件渲染畫(huà)面、液晶像素顏色切換，到人眼看到對(duì)應(yīng)的畫(huà)面，中間經(jīng)過(guò)的每一個(gè)步驟都會(huì)產(chǎn)生延遲。要想達(dá)到理想的狀況，需要硬件和軟件優(yōu)化的緊密配合。目前公認(rèn)的可以被多數(shù)人接受的VR 延遲是20ms。（3）泛在性要求：對(duì)于電腦類游戲，終端位置相對(duì)固定，對(duì)泛在性要求不高，對(duì)于手機(jī)類游戲，有較高的泛在性要求。（4）抖動(dòng)要求：對(duì)網(wǎng)絡(luò)的帶寬需求較高，要求為毫秒級(jí)。（5）丟包要求：要求丟包率低于千分之一。（6）安全要求：高。

5.家庭物聯(lián)網(wǎng)業(yè)務(wù)

家庭物聯(lián)網(wǎng)業(yè)務(wù)是基于家庭物聯(lián)技術(shù)，其系統(tǒng)功能主要集中在智能照明控制、智能家電控制、智能安防、居家健康等，其對(duì)網(wǎng)絡(luò)的承載需求如下。（1）帶寬需求：由于物聯(lián)網(wǎng)業(yè)務(wù)傳輸需求主要為控制指令及采集的數(shù)據(jù)等，且大部分設(shè)備信息交流均屬于家庭內(nèi)部，因此對(duì)帶寬需求很低，一般來(lái)說(shuō)1M 以內(nèi)均可滿足要求。（2）時(shí)延要求：該業(yè)務(wù)對(duì)時(shí)延要求為秒級(jí)。（3）泛在性要求：該業(yè)務(wù)設(shè)計(jì)眾多智能傳感設(shè)備及智能家電，因此對(duì)網(wǎng)絡(luò)泛在性要求很高，要求無(wú)線網(wǎng)絡(luò)全覆蓋。（4）丟包要求：由于采用了等待確認(rèn)以及重復(fù)傳輸機(jī)制，因此對(duì)丟包的要求不高。（5）最大連接數(shù)量：要求最大連接數(shù)量不低于100 個(gè)。（6）安全要求：需要終端傳感設(shè)備及聯(lián)網(wǎng)設(shè)備具有較高的安全保密性。

三、業(yè)務(wù)需求總結(jié)

通過(guò)上述對(duì)承載需求的分析，未來(lái)中遠(yuǎn)期家庭融合業(yè)務(wù)對(duì)家庭內(nèi)部組網(wǎng)的技術(shù)要求主要為如下。（1）組網(wǎng)模式：綜合利用有線、無(wú)線融合技術(shù)，同軸電纜、網(wǎng)線、電力線多種有線傳輸介質(zhì)，實(shí)現(xiàn)家庭內(nèi)部組網(wǎng)解決方案多樣化。（2）帶寬需求：家庭接入帶寬不低于1000M，戶內(nèi)主干網(wǎng)絡(luò)帶寬不低于1000M，桌面帶寬不低于100M。（3）時(shí)延要求：最低時(shí)延要求不超過(guò)10ms。（4）泛在性要求：家庭內(nèi)部全面實(shí)現(xiàn)寬、窄帶無(wú)線信號(hào)的無(wú)縫覆蓋。（5）安全性要求：針對(duì)特定場(chǎng)景的組網(wǎng)設(shè)備及終端設(shè)備，要具有很高的安全特性。

參考文獻(xiàn)

[1]劉劍鋒.基于單片機(jī)的遠(yuǎn)程智能家居控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)[J].中國(guó)新通信，2015（5）.

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（作者單位：義烏市廣播電視臺(tái)）