孙玉院士：数字家庭研究进展

孙玉院士：数字家庭研究进展

编者按：2013年11月，由东莞市科协主办，东莞科技进修学院和东莞市工程师协会承办的东莞市云计算产业发展院士论坛暨智慧城市发展峰会顺利召开，中国工程院孙玉院士应邀出席，并围绕“数字家庭研究进展”做了主题报告。政府相关部门领导、科研院所知名专家学者、骨干企业高层、数字家庭产业链各环节资深专业人士齐聚一堂，交流和总结东莞市云计算产业实现创新突破发展的宝贵经验，见证智慧城市技术进步的成果，探讨数字家庭产业实现可持续发展的战略布局，共同推动云计算产业的发展。

孙玉院士

院士简介：孙玉，男，1936年出生，黑龙江省肇东市人，军事通信网络技术专家，1962年毕业于清华大学，1995年当选中国工程院院士。中国电子科技集团公司第54研究所科技委主任，研究员、首席专家。长期从事军事战略通信系统研制工作，承担了我国第一颗原子弹试验遥控系统设备、火箭试验遥控系统研制和洲际导弹飞行安全控制系统总体设计。作为技术负责人或总设计师主持了散射数字传输系统研制、电信网络基础技术研究、我国第一代程控交换技术攻关、我国第一代ISDN试验/ 试用网总体设计、三峡工程通信网总体设计、专项工程电信类系统总体概要设计和电信网络总体概念研究；发表论文和撰写报告100余篇；出版《数字复用技术》等专著6部。

我从2009年7月以来在广联研究院开始数字家庭研发工作，期间，在各级政府的支持下，与中国电子科技集团第54研究所等单位开展合作，在数字家庭技术装备研制方面取得了一些进展。现在，我给大家做一个简单的汇报，主要从数字家庭概念、数字家庭技术产业结构、互动电视网络平台和应用系统研究进展、小区及家庭网络平台和应用系统研究进展、物联网平台和应用系统研究进展、网络电视支持系统预先研究、数字家庭应用试点方案、数字家庭应用领域、数字家庭产业链正在形成八个方面进行介绍。

一、数字家庭的概念

第一，什么叫数字家庭？2005年的“广东省数字家庭计划”在全国来说是第一个。起因是2005年，比尔 . 盖茨在深圳提到数字家庭的概念，于是，广东省发改委等六部门就马上将其提上行动计划并带头展开了具体的工作。

数字家庭是什么意思呢？直观地说，就是利用数字技术来装备家庭，也就是说利用数字技术把电话机、电视机、计算机、家用电器等设备在家庭网络上连接起来，以便简明有效地支持更为完善的家庭服务。

2009年，广州国家基地对“数字家庭”的理解有所改变和拓展，他们认为“数字家庭”是利用电子和信息技术装备人类活动的基本空间，框架与之前相比变大了。为什么要把它扩大了呢？因为从信息化的角度来看，在家庭、办公室、指挥所、车间、车辆中，遇到的问题和解决的办法都是类似的。所以，这样就有理由把家庭这一套扩大到人类基本活动的空间，因为人要么在家里，要么在办公室，要么就在车间里面等。这样一扩展以后就有个好处，就是把家庭和城市联系起来，因为城市是人类基本活动空间的集合，而“数字家庭”就成了“数字城市”的基础，“数字城市”又是“智慧城市”的基础。

二、数字家庭技术产业结构

那么，数字家庭产业结构是什么样的结构呢？在数字家庭的范围内，我们从图1可以看到，从底下往上数，底下是三层网络平台，但这个网络平台可能分几层，有小区网络、家庭网络，但这些都存在一个网络安全的问题，所以最下面的网络安全保障是核心网络。小区网络是接入网络，家庭网络就是用户驻地网络。如果再通过电信等运营商的介入，它上面就可以支持各式各样的服务平台，比如说电视机、计算机、手机、电话机、物联网等服务平台，每一种平台它又能支持电视业务服务系统、数据业务服务系统、电话业务服务系统、物联网服务系统等很多方面的应用，比如电视机可以支持50多种具体的应用系统，计算机、手机也都是如此。

那么，中国数字家庭为什么从互动电视做起？其实，不仅中国这样，整个世界也都是如此。首先，因为正好赶上20世纪初，适逢电视数字化；其次，国际数字家庭发展都是从互动电视做起的；第三，2005年比尔 . 盖茨在深圳，针对中国有一亿部电视机，提议发展互动电视，称为数字家庭；第四，广东省发改委等六部门推出“数字家庭行动计划”很快得到国家主管部门的支持；第五，广州市番禺区被选为基地，当地政府也非常支持。

图1

广州为什么首选研制家庭网络平台？第一个原因是烟筒式的家居信息系统迅速发展，出现了简化家居系统设备的需求；第二个原因是国家执行接入网络的“三网融合”政策，但是接入网络的网络融合遇到重重困难，于是人们把视线转入家庭网络，寻求融合出路；第三个原因是无源光网络技术取得突破性进展，用户驻地网（家庭网络）成了国家研发重点；第四个原因是国家工信部和广州基地的大力支持。

广联为什么研制家居物联网？一是从2011年以来，国家把物联网作为重点课题予以支持，因为物联网技术产业遇到普遍性困难；二是家居物联网发展比较快，推广应用前景比较明朗，所以，专家预测认为物联网很可能在家庭网络基础上得到推广应用；三是广州国家基地和广联研究院取得了国家专项，即“智能家居无线物联网设备研发与验证”课题；四是得到国家工信部和广州基地支持。

广联为什么主攻系统集成？这跟国家政策有关，2013年8月8日，国务院发布了《国务院关于促进信息消费扩大内需的若干意见》；2013年9月30日，发改委等十二部门又发布了《十个物联网专项行动计划》。随着这些政策的发布，广联已经率先完成了电信网络平台研发，且具有系统集成的技术基础和实践经验。

广联数字家庭工作部署包括，一是CATV/VOD数字电视（DCAS研发）；二是家庭和小区电信网络平台研制；三是家居物联网平台和应用系统研发；四是支持网络电视的网络平台设计；五是小区和数字家庭系统集成。（如图2）

三、互动电视网络平台和应用系统研究进展

目前，广州国家基地的研发成果包括成功研究了互动电视系统；形成了互动电视产业；建设了10万户互动电视示范区域；提供了50种基于电视机的服务内容：基本业务有广播电视；增值业务有点播电视和时移电视；扩展增值业务有互动游戏、商务电视、信息电视、服务电视。（如图3）

四、小区及家庭网络平台和应用系统研制进展

当前，多种多样的烟筒式应用系统陆续进入家庭，多种系统分立，设施复杂、成本过高、使用不便。为此，2010年，广联提出“家庭网络和多业务平台”概念，意在建立统一的家庭网络平台，支持各种业务平台，进而支持所有的业务系统（如图4，图5，图6）。

对于家庭网络支持的信息业务平台，其包括互动电视机信息业务平台、网络电视机信息业务平台、计算机业务平台、固定电话机业务平台、移动手机业务平台、视频终端业务平台。

而对于家庭网络支持的信息系统方面，目前，已经推广应用多种通信类信息服务系统。例如：网络购物、电子邮件、信息查询与浏览、短消息和微信、网络聊天、游戏娱乐、撰写微博、远程教育、电子商务。所以，通信类信息系统是一个有着看不到边际的创新空间。

重视施工现场调查，详细掌握PPP投资型项目建设基本情况。然后根据工期目标、施工人员综合素质、施工机械设备性能、资金投入等情况，制定科学的施工进度计划。加强施工进度动态管理，重视对比分析，对存在的不足作出适当调整，确保施工进度计划得到有效落实，提高进度管理水平，防止延误工期现象发生，让PPP投资型项目取得更好效果。

五、家居物联网平台和应用系统研究进展

信息系统应用可以分为：用于人与人之间的信息系统，即通信系统；用于人与物之间的信息系统，即遥控系统；用于物与人之间的信息系统，即遥测系统；用于物与物之间的信息系统，即物联网。通常，人们习惯把前三类称为“通信类信息系统”；把后三类称为“物联网类信息系统”，但两者之间有一个模糊地带。

图2

图3

图4 广联研制成功经济型家庭网络

图5 广联研制成功基本型家庭网络

图6 广联研制成功标准型家庭网络，并荣获2011全国数字家庭整体解决方案特等奖

应用系统研究包括有家居物联网支持的抄表类应用系统研制，包括：基于ZigBee网络的电表、水表、汽表抄表系统；基于电源线网络的电表、水表、汽表抄表系统；基于五类线网络的电表、水表抄表系统。对于家居物联网支持的安防类应用系统研制，主要是采用低速传感器：门磁、窗磁、烟感、温感、红外、漏水和震动等构造室内安防应用系统；采用高速传感器：监视器和视频设备等构造室内安防应用系统；采用低速和高速传感器：对讲机和监视器等构造室外安防应用系统。(如图7)

六、网络电视支持系统预先研究

近年，交互电视(Internet Protocol TV-IPTV)与互联网电视（Over The Top TV-OTT TV）迅速兴起。IPTV/OTT TV电视业务，强烈冲击国际电视市场：传统的广播电视用户越来越少，采用各种便携终端的交互电视用户越来越多。

OTT TV与IPTV至今没有统一规范，OTT TV与IPTV两者没有机理区别，都是采用统一IP格式的数据信号。IPTV传输采用特定电信运营商的专用封闭网络，OTT TV传输采用任何电信运营商的公用开放互联网。（如图8）

2014年及未来一段时间内，网络电视支持系统研制课题考虑由广电研究院牵头，河北广电网络公司、中电科54所、广联研究院等单位参加，准备研究网络电视系统的基本技术体制问题。在应用方面，目前国家基地在试点数字家庭实验室系统。试点的目的在于推广应用，试点方案总体工程设计必须达到国家先进水平。因此，试点的各个分系统或设备选型必须是国内技术先进、设备成熟、成本低廉的。数字家庭应用试点内容分为三个层次：第一，小区网络平台及支持的综合应用系统，例如：小区可视对讲系统、小区视频监视系统；第二，家庭网络系统级支持信息类应用系统，例如：电视机支持的应用系统、计算机支持的应用系统、电话机支持的应用系统、视频终端支持的应用系统；第三，家居物联网平台支付的物联网类应用系统，比如遥测类应用系统和遥控类应用系统，例如：遥测类应用系统、遥控类应用系统。

七、数字家庭应用领域

数字家庭对于现实消费类电子的支持。消费类电子产品是指用于个人和家庭的电话、计算机、广播电视相关产品的总称。信息家电产品是指，能够通过电信网络交互信息的电话、计算机、广播电视相关产品的总称。数字家庭提供家庭网络平台，支持“消费类电子产品”提升为“信息家电产品”。

数字家庭对于智能建筑的支持。智能建筑是利用电子和信息技术装备建筑，数字家庭是利用电子和信息技术装备家庭，这是不同行业的、不同时期的称呼，其基本内容类似(如图9)。建筑电子，是指用于建筑的电子和信息设备简称，2010年，广东东莞市建筑电子占建筑成本的1.5%，国外同期为5%，可见建筑电子具有很大发展空间。2010年上半年建筑业总产值34193亿元，按1.5%计算，建筑电子年度产值超过1000亿元。可见，建筑电子是一个巨大市场。有人预言，建筑电子会如同汽车电子那样逐步扩展。目前，现代汽车电子占汽车总成本的60%。

图7 采用低速传感器的室内安防应用系统

图8

图9

数字家庭对智慧城市的支持。那么，什么是智慧城市呢？众说纷纭，我本人比较接受这种看法：智慧城市是一种具有综合性、整体性的区域信息化发展过程，为城市运行和资源配置提供智能控制，为政府和公共服务提供智慧决策，为企业和个人提供智能信息。当然，实现智慧的基础是建设广泛覆盖和深度互联的信息基础设施，支持信息共享、智能处理和开放应用的信息应用系统，也就是说，要建设日益完善的信息系统。(如图10)

图10 智慧城市产业结构

八、数字家庭产业链正在形成

目前，我国数字家庭产业链正在形成。

一是政府的组织和引导在当前发挥的作用越来越大，国家数字产业基地越来越多。2009年，国家工信部在广州市支持建立了第一个“国家数字家庭应用示范产业基地”，数字家庭技术研发和试点应用起了示范作用；2013年，国家工信部在浙江省杭州市支持建立了第二个“国家数字家庭应用示范产业基地”，杭州市数字家庭工程应用方面有其长处；同年，第三个“国家数字家庭应用示范产业基地”在武汉成立。

二是数字家庭研发力量加速聚集。2005年，广州执行“数字家庭行动计划”，开始支持和聚集数字家庭研发力量，至今已经聚集了很多家数字家庭技术研发公司，包括国内一些大型电信公司和科技公司已经进入数字家庭产业链。

三是数字家庭已经积累了很多研究成果和应用经验。例如：广州国家数字家庭应用示范产业基地，数字家庭基础技术研发和基础产品生产初具规模；厦门市两家从事可视对讲扩展系统的公司年产值已经超过1.6-4.5亿，已经占有全国百强房地产公司50%的市场。

四是数字家庭生产能力在加速形成。我国大量中小型电器加工型公司，他们具有极强的经营能力和生产能力，其中不少企业家在寻找数字家庭技术支持。与此同时，不少成功的房地产企业家，已经建立了自己的数字家庭装备生产公司，他们也在寻找数字家庭技术支持。再加上目前我国已经有了不少生产服务型公司，它们具有强大的配套和加工生产能力。所以，我国数字家庭生产能力在加速形成。

五是数字家庭应用市场在加速扩大。杭州市某房地产公司，因为采用数字家庭装备精装修，所以每平米销售价格比别家高出5000元。如果认为“精装修差价5000元/平米”是真实的话，那么，200平米精装修价格应当是100万元。如果其中用到的数字家庭装备成本为5-10万元，现在我国还有什么产业利润如此丰厚？

六是国家政策的强大推动力。国家多个主管部门都在组织“智慧城市试点”，多个主管部门都在制定数字家庭相关标准。与此同时，国家也在执行“三网融合”政策，地方政府发现了“三网融合”带来重大机遇。2013年8月8日与2013年9月30日，国家相继发布了《国务院关于促进信息消费扩大内需的若干意见》和《十个物联网专项行动计划》，其中，多处提到支持信息消费、物联网、数字家庭、智慧城市等产业发展和推广应用。

图11 支持智能建筑的数字家庭产业链

七是国家数字家庭产业链悄然形成。一方面国家提供了良好的政策环境；另一方面房地产集团感受到了丰厚的效益，各类电器公司也找到了新的切入点，各类当年效益丰厚的公司发现了“转型”点，各类研发单位看到了发展前途。(如图11)

九、结语

几十年来，中国信息产业起起落落，国家从电子政务、数字家庭、智慧城市、信息等各个角度来撬动这个庞然大物，但依然撬不动。为此，2013年8月8日与9月30日，国家发布了《国务院关于促进信息消费扩大内需的若干意见》和《十个物联网专项行动计划》，这无疑是信息产业发展的难得机遇，当然也是严峻挑战，所以，面对机遇和挑战，路漫漫其修远兮，愿诸君上下而求索。

（编辑：刘启强 罗丽冰）