智慧城市和光无线城市

赵焕东， 张新民

（浙江省通信产业服务有限公司咨询设计院，浙江 杭州 310013）

0 引言

城市是人类进步的标志，也是人类文明突飞猛进的场所。城市通常是区域的政治、经济、文化中心，在区域经济发展中占有重要的位置。一个城市的发展不在于有多少地区生产总值。而在于能够吸引多少人在这里居住，所以人口是衡量城市好坏、大小的主要标准。

中国改革开放三十多年来，随着经济发展和工业化的推进，城市化进程始终以数倍于世界同期平均速度的步伐高速发展。 据国家统计局第六次全国人口普查数据，至2010年11月1日，全国总人口数（不含港澳台）为13.4亿人，其中，居住在城镇的人口占到了总人口的49.68%。与2000年第五次人口普查相比，城市化率上升了13.46%，这意味着10年间有近2亿人从农村进入城市，到2010年底，中国已经形成16座国际性的都市。根据预测，到2011年底，中国城市人口将首次超过农村人口，到2030年，中国城市化率更将高达65%。

作为区域政治、经济、文化、教育、科技等中心的现代城市，物资流、人流、信息流高度交汇，尤其随着社会经济高速发展，城市化进程的进一步推进，城市的规模越来越大，人口越来越多，城市的设施也越来越多。以往传统的城市管理体系已经难以适应21世纪城市现代化管理的需要，因此要建立一个崭新的、迅速的、高效的现代化、信息化、智能化的城市管理系统，来全面提升城市管理效率。

1 智慧城市

从国内外发达国家城市管理情况来看，城市管理的发展可归纳为2种趋势：

①城市管理更多地借助于科学技术，尤其是数字化、信息化管理手段，来实行智能化的管理，这是城市管理的重要趋势之一，一些管理水平较高的城市通过采用科技化信息化管理手段，使城市管理的效能大大提高，例如北京市东城区整合多项数字城市技术，创建了数字化城市管理新模式。新模式通过搭建城市管理信息平台，采用“万米单元网格管理法”和“城市部件管理法”相结合的方式，实现了城市管理的信息化、标准化、精细化和动态化；②现代城市管理来引领城市发展，这也是城市发展的重要趋势之一，而且这一趋势在近年来表现的更加明显。

2008年，IBM首席执行官彭明盛第一次提出了“智慧地球”的名称[1]。随后，这一名称在全球得到了认同，被广泛扩展应用到智慧城市、智慧社区、智慧交通等领域。目前，全球许多城市都在进行智慧城市的实验，中国国内也已有近50个城市或地区提出了建设智慧城市的要求，大量城市的新城区建设均以智慧城市作为规划和建设的目标。

智慧城市的定义：在城市 “自然、社会、经济、管理、服务”5大系统中，充分应用物联网、传感网、RFID技术等去有效实现M2M目的，达到智能查询、有效获取、机器自动识别和管理海量数据、具有高分辨率和高逻辑自洽、具有既能虚拟现实又能直接参与城市规划、城市、城市决策和城市服务、集成了自我学习、优化运行、预测预警和安全防护等诸多于一体的城市综合信息工程的总集合。

智慧城市可从由4个层次来组成（见图1）：

①物联网设备层：这一层是智慧城市的神经末梢，包括手机、个人数码助理（PDA，Personal Digital Assistant）、电脑、射频标签，各类传感器节点、家用电器、监控摄像等；②基础网络支撑层：这一层是泛在的融合的网络通信技术保障，体现出信息化和工业化的融合，具体包括无线传感网、网格计算网、云计算网；③基础设施网络层：这一层包括IP网络、光纤物理网、有线电视网、无线局域网络（WLAN，Wireless Local Area Networks）、3G/4G等通信网络；④应用层：这一层主要包括了各类面向用户的应用，包括视频、音频、集群调度、数据采集等的应用。

智慧城市的基础设施网络层把城市里零散的、互不相干的物联网系统、信息化系统联系并整合起来[2-4]，如不同的人、不同的设备、不同企业之间等，并且借助云计算、决策分析优化等智能信息技术，使这个系统成为可以作为城市快速指挥决策、实时反应、协调运作的“智慧大脑”系统。

从智慧城市的基本内涵来说，智慧城市是知识经济进一步发展和新一轮信息技术变革的产物，他是以互联网、物联网、电信网、广电网、无线网等网络的多样化组合为基础的。

智慧城市的关键技术很多，包括智慧城市基于传感网的协同观测服务技术、智慧城市时空数据仓库关键技术、智慧城市时空信息高效服务技术、智慧城市信息智能分析与辅助决策支持技术、智慧城市信息安全技术、智慧城市空间信息公共服务系统等。

智慧城市建设的5大战略要点包括

①数据基础设施总体规划，这是智慧城市城市建设的战略准备；②全方位物联网与M2M建设，这是智慧城市建设的战略核心；③基础数据采集与传输，这是智慧城市建设的战略基础；④加速数字生产、数字流通、数字消费建设，这是智慧城市建设的战略主导；⑤家庭智能生活建设，这是智慧城市建设的战略启动。

2 光无线城市

智慧城市对基础设施网络层的要求是高宽带、广覆盖、海量数据、移动状态、协同工作。基于光缆、WLAN、3/4G构筑的异构多融合的网络正是满足这一需求的基础网络。

2.1 光城市

未来网络的接入是无线化、宽带化，可是，有了无线接入、有了铜缆接入宽带，就能满足今后城市的需要了吗？并非如此。就像好车必须跑在高速公路上方能显示车子的性能一样，要想真正实现今后智慧城市数据的畅通无阻，满足未来智慧城市无处不在的在线业务带来海量的数据，还必须有高速的宽带支持。然而，传统的铜线电缆已不堪重负，其技术瓶颈限制了它的提升空间，基于光纤的接入是目前最合适的接入技术。

光纤接入和铜缆接入相比具有以下优势[5-8]：

①大容量。光纤工作频率比目前电缆使用的工作频率高出8～9个数量级，故所开发的容量大；②低损耗。光纤每公里衰减比目前容量最大的通信同轴电缆每公里衰减要低一个数量级以上；③重量轻、体积小。便于施工和运输；④抗干扰能力强。光纤不受强电、电气信号和雷电干扰，抗电磁脉冲能力也很强，保密性好；⑤绿色环保。光纤本身是非金属，一般通信电缆择需要大量的铜、铅或铝等有色金属，光纤通信将节约大量有色金属。

随着近年来光纤传输的成本逐步下降，网络的光纤化已越来越有优势，尤其在接入网络这一层面。

实现光纤接入的技术有可以分为几种，其中，无源光网络技术在各类接入技术中优势明显，这类技术从区域中心局到用户网之间不存在任何有源设备，而是采用了了无源的光分路器，网络通过光分路器来分离光信号功率来引导传输的流量，这种无源接入网络使得运营商不再需要向接入网中的器件或设备提供机房、电源、空调等，大大节约了运营商的建设和运营成本，降低了网络的故障率。无源的分光器和耦合器只起到传递和限制光的作用，不需要供电和信息处理，而且具有不受限制的平均故障间隔时间），可以全面降低服务供应商的维护成本。基于无源光网络技术的最后一公里接入也是目前实现三网融合的最佳解决方案。

2.2 无线城市

无线城市就是使用高速宽带无线技术覆盖城市，向公众提供利用无线终端或无线技术获取信息的服务，提供随时随地接入和速度更快的无线网络。

2009年的调查显示，在线阅读、手机阅读、手持式阅读器阅读等方式的数字图书阅读开始在国内普及，各类数字媒介阅读率达到24.5%，全国约有2.8%的成年人只阅读各类数字媒介而不读纸质书。实际上，在物联网里面，不但有无线的传感器，也有一些无线的摄像头的需求，未来大量的物联设备会采用无线连接方式，这就要求无线网络将无处不在，尤其是在一些公共场合。只有实现了高速的无线上网，才能使更多家庭信息化应用变得简单起来。比如目前流行的智能家居概念，其中一项应用就是用手机或电脑远程遥控家中的家用电器等统，通过在各种各样的日常用品上嵌入一种短距离的移动收发器，就可以实现任何时间、任何地点的人与电器、电器与电器之间的连接与沟通。

“无线城市”包括“无线覆盖”和“无线应用”2个层面：首先是要实现基于3G及WLAN等无线接入技术的全方位无线网络覆盖，为客户提供方便、高速的无线宽带上网服务；其次是“无线应用”，即汇聚与政府工作、企业运营、群众生活密切相关的信息化应用，提供安全高效的无线应用服务。

对政府而言，无线城市是创新社会管理的重要手段。通过无线城市搭建的随时随地随身信息平台，建立信息共享平台，面向市民提供政务公开、交通出行、车辆违章、医疗就诊、水电煤气、就业求职、娱乐休闲等信息服务，成为帮助政府实现创新社会管理的好推手。

对企业而言，无线城市是促进产业转型的有力引擎，对于改善城市的商务投资环境，促进商贸、旅游、会展等产业的发展，降低电子政务和电子商务建设成本方面具有重要意义，也有助于推动“信息化和工业化融合”的深入发展，进一步提升城市核心竞争力。

对个人而言，无线城市将有助于改善和服务民生。作为一个综合信息服务平台，无线城市通过满足市民在电子信息查询、社保、医保、公共事务办理、随时随地上网、手机视频、手机游戏等全方位的信息化需求。

物联网设备是智慧城市的末梢神经，则高带宽、高可靠的光纤网络以及无处不在的无线网络则是智慧城市的主干神经，离开了这些神经，智慧城市的上层应用就发挥不出作用。

3 结语

要实现智慧城市必须要有性能优良的基础设施网络作为基础,没了基础信息设施网络的支撑，智慧城市就象“空中楼阁”，中看不中用 ，采用基于光纤接入和无线接入构筑的”光无线城市”是实现智慧城市的最佳基础设施网络解决方案。智慧城市应该是一个构筑在“光无线城市”基础之上的智慧之城。

中国电信多年来一直致力于光.无线城市的打造，早在2008年，中国电信浙江公司宣布投入10多亿元，在浙江全省启动“光无线城市新生活工程”[9]，推进了通信网络革命性的转型升级，让普通百姓体验到光纤入户、无处不在的无线带来的精彩数字生活。时至今日，在“光无线城市计划”提出两周年之际，浙江电信已在全省推出上千个实现了光纤入户全面覆盖“光小区”，以及无处不在的高速3G接入。

[1] 申明.IBM：以“智慧城市”助力经济转型[N].科技日报,2011-09-14(04).

[2] 童隆俊,陈铭.构建“智慧南京” 提升城市功能——南京构建“智慧城市”的若干思考[J].信息化建设,2010(05):27-29.

[3] 凌翔, 殷栋.开放式架构的物联网驱动智慧城市长效发展[J]. 电信技术,2011(07):71-73.

[4] 金江军.对智慧城市的理解和发展建议[J]. 信息化建设, 2011(06):18-19.

[5] 林刚.FTTx无源光网络路在何方[J].通信技术,2011,44(05):91-93.

[6] 王映康,刘孝先. EPON智能小区光纤接入分析[J].电信技术, 2011(07):66-67.

[7] 齐文鹏. 加快光纤FTTH发展推动三网融合[J]. 科技传播, 2010(17)：237-238.

[8] 朱凌众, 朱云洁.中国移动在高教园区的宽带接入策略[J]. 通信技术, 2010,43(11):45-47.

[9] 冯洁,宋英姿.“光·无线城市新生活工程”全面启动[N].今日早报，2008-05-27(B11).