物联网与广播电视概述

1物联网与广播电视概述秦龙1广播电视规划院（北京，100866）孙国兵江苏省广电有线信息网络股份有限公司（无锡，214061）姚琼广播电视规划院（北京，100866）徐辉江苏省下一代广电网物联网研究中心（无锡，214061）谢锦辉广播电视规划院（北京，100866）摘要本文从物联网的基本定义出发，提出了一个新观点：广播电视网络就是一个高端物联网，可以实现基于高速视音频业务、以人为中心、以家庭为基础、人与物智能相连的高端物联网应用。这个新观点大大提升了广播电视在新兴物联网产业发展中的地位和作用，拓宽了一般认为广播电视网络仅仅提供物联网中网络层功能的狭隘看法，从而有助于在更高的层面认识和开发下一代广播电视（NGB）的业务。关键词：物联网，广播电视，NGB，应用示例1引言物联网（InternetofThings，IOT）是指依托射频识别（RadioFrequencyIdentification，RFID）技术和设备，将任何物品按照约定协议与互联网进行连接和通信，从而构成“物物相连的互联网”，实现物品信息的智能识别和管理[1]。随着技术和应用的不断发展，物联网的内涵也在不断扩展。目前，业界普遍认可的物联网是指利用RFID、红外感应器、全球定位系统、激光扫描器等信息传感设备，依托通信网络进行传输和互联，利用计算设施和软件系统进行信息处理和知识挖掘，最终实现人与物、物与物的信息交互和生产生活信息的无缝链接，进1第一作者：秦龙，男，广播电视规划院有线研究所所长，高级工程师，硕士。电话：[phone]，传真：[phone]，Email：[e-mail]2而达到对物理世界的实时控制、精确管理和科学决策。从以上物联网的概念可以知道，物联网是一个分层的系统架构，包括用户端的感知设备（或者终端接收设备）、传输网络、后端处理与分析平台（或者业务平台）和应用，参与者不仅包括物，同时还包括人，即物联网最终要实现的是一个人与人、人与物、物与物实现信息交互的无缝链接，为人提供各种各样的业务需求，满足广大人民群众的物质文化生活需求。从这个角度分析，广播电视网络就是一个高端的物联网，它将上千万个数字电视机顶盒、家庭网关、多媒体终端、移动终端通过广播电视网络连接起来，为广大用户提供交互视频、视频共享、实时多媒体通信、数字家庭、智能家居等各种应用，最终实现高端物联网应用。本文正是基于这样一种发展趋势，结合我国下一代广播电视网（NGB）的发展，将NGB与物联网溶为一体，基于NGB即高端物联网这一基本事实，探讨和分析了基于广播电视网络开展各种物联网应用的场景、技术架构以及未来的发展。同时，作者也希望通过本文的描述，可以拓展物联网应用的空间和概念，为广播电视网的发展注入全新的活力，以适应未来我国信息化发展的需求。本文后续内容安排如下：第2节介绍物联网与广播电视概况；第3节提出了本文的主要观点——广播电视网络就是一个高端的物联网，并对这一观点作出论述；第4节介绍基于高速交互视音频业务的高端物联网应用，包括交互视频业务、多媒体通信、视频监控、智能家居、家庭医疗、数字家庭等业务；第5节主要介绍江苏省广播电视信息网络股份有限公司开展的物联网应用实例；第6节为本文的结束语。2物联网与广播电视网概况2.1物联网物联网是利用无所不在的网络技术建立起来的，是继计算机、互联网与移动通信网之后的又一次信息产业浪潮。由于其重要性，世界各国都将物联网技术上升到国家发展战略，得到了充分的重视，并已作了大量研究开发和应用工作。2.1.1物联网现状3物联网在全球广泛受到关注。1999年，在美国召开的移动计算和网络国际会议提出，“传感网是下一个世纪人类面临的又一个发展机遇”；2003年，美国《技术评论》提出传感网络技术将是未来改变人们生活的十大技术之首；美国把物联网技术作为重振经济的法宝，以“智慧地球、物联网和云计算”为其信息技术的发展方向，核心是利用信息通信技术（ICT）来改变美国未来产业发展模式和结构（金融、制造、消费和服务等），改变政府、企业和人们的交互方式以提高效率、灵活性和响应速度。目前美国在RFID、FPCglobalE取得主导地位，而国防部开展的“智能微尘”更是在军事、民用两大方面对物联网进行全面控制。欧盟围绕物联网技术和应用作了不少创新性工作。在《欧盟物联网行动计划》（Internetofthings——AnactionplanforEurope）中，明确其目的是在“物联网”的发展上引领世界。在欧盟较为活跃的是各大运营商和设备制造商，他们推动了M2M（机器与机器）的技术和服务的发展。2009年，欧洲物联网研究项目工作组（CERP-IoT）在欧盟委员会资助下制订了《物联网战略研究路线图》、《RFID与物联网模型》等意见书。日本、韩国均在2004年启动泛在网国家战略，物联网被纳入国家整体发展重点规划内容，把物联网应用、基础设施和技术产业发展列入其优先行动议程。2009年日本制定了i-Japan计划，旨在到2015年实现以人为本，“安心且充满活力的数字化社会”，让数字信息技术如同空气和水一般融入每一个角落，并由此改革整个经济社会，催生出新的活力，实现积极自主的创新。我国在“物联网”的启动和发展上与国际相比并不落后，在2006年提出《国家中长期科学和技术发展规划纲要（2006-2020）》选择了新一代宽带无线移动通信等16个重大科技专项作为未来科技发展的战略重点。作为国家层面成立了《传感器的网络标准工作组》。中国的几大电信运营商积极投入“物联网”的技术开发和应用的工作：物流信息化、公交视频化、校讯通、农村信息化、渔牧业监控、水文水质等[2]。2009年8月，温家宝总理考察无锡高新微纳传感网工程技术研发中心时提出“感知中国”中心；同年12月，在国家7项战略方向部署中、物联网被列在第3项信息产业中。国务院总理温家宝在题为《让科技引领中国可持续发展》的讲话中明确指出，“我们要着力突破传感网、物联网的关键技术，及早部署后IP时代相关技术研4发，使信息网络产业成为推动产业升级、迈向信息社会的‘发动机’”。可见，加快物联网相关技术研究，是国家信息化发展战略的需要，对于在快速发展的信息产业中占据制高点，带动新产品开发、产业技术升级、催生和引领产业发展变革、培育和形成我国具有自主知识产权的物联网产业、增强国家核心竞争力具有重要意义。2.1.2物联网关键技术物联网(InternetofThings)基于互联网、传统电信网、有线电视网等信息承载体，让所有能够被独立寻址的普通物理对象实现互联互通。它具有普通对象设备化、自治终端互联化和普适服务智能化3个重要特征。关于物联网的体系结构，有企业和研究机构分成了3层、6层、8层及其它不等，其中最多的是美国IBM公司，分成了28层。表1-3中将物联网分解为感知、网络、信息处理、应用、运营管理共五层，并列出每一层都涉及到相应的关键技术。表1-3物联网体系结构和关键技术层级功能关键技术第5层运营管理运行，维护，计费，监管网管技术，计费技术，监测技术第4层应用解决方案各种行业应用第3层信息处理与感知终端有关的信息处理◇中间件系统；◇数据处理与分析；◇智能处理算法；◇云计算等第2层网络互联网、有线电视网络、电信网络、家庭网络等◇总线技术通信，如RS485总线、USB总线、现场总线、CAN总线等；◇RJ45（网口）接口通信，如双绞线；◇家庭网络技术；◇短距离无线通信，NFC、WAPI、WiFi、WiGig、Bluetooth、HomeRF、IRDA、UWB、5ZigBee、IEEE1451（网络化智能传感器标准）等；◇移动通信，GSM、GPRS、CDMA、3G（TD-SCDMA、CDMA2000、WCDMA）、4G（TD-LTE）等；第1层感知采集物体状态信号；模拟信号，数字信号传感器芯片及技术；二维码、条形码；MEMS等物联网的发展主要有以下支撑技术[3]：1)具有全球识别方案、识别管理、识别编码／加密、识别和寻址方案及其认证和存储管理、全球查号业务和发现业务的识别技术；2)设备发现、分布存储、定位、实际与虚拟实体的映射的发现与搜索技术；3)身份、关系和信誉管理、分布数据库、存储、网络设备的自动轮询、网络拓扑变化和流量的实时特性显示的网管技术；4)基于节点对等通信的无中心自治体系、事件驱动体系、断连操作与同步的体系技术；5)固定、无线和移动网及Ad-hoc网、自治计算与连网、网络级的口令和身份分配、匿名连网等的网络技术；6)为物联网提供通信手段的通信技术，能效优化的通信、多频无线前端和协议、通信频谱及频率分配、软件定义无线电与认知无线电、后IP的无连接通信；7)实现数据共享与合作、自治代理、人机接口、边缘处理、过滤和集成、QoS和流处理的数据和信号处理技术；8)为物联网提供硬件设施的硬件技术，包括纳米技术、自愈电路体系、天线、能效射频前端、嵌入传感器、激励器、低成本制造技术等；9)物联网信息处理过程中的软件与算法，能效操作系统、节能自管理技术、口令分配机理、优化资源分配的算法、库存管理、产品调度和数据挖掘的模型及算法等；10)降低能耗的功率与能量存储技术；611)涉及隐私保护、数据加密、云计算的安全和可信性等等的安全与隐私技术；12)标准化。2.1.3物联网发展目前全球物联网状况尚处于概念、论证与试验阶段，处于攻克关键技术、制定标准规范与研发麻用的初级阶段，我国物联网处于与国际同步地位。但是，在核心技术和生产规模方面都还有差距。2009年国务院将传感网和物联网上升为国家五大战略性的新兴产业[4]。当前物联网进展中，从技术发展趋势呈现出融合化、嵌入化、可信化、智能化的特征，从管理应用发展趋势呈现标准化、服务化、开放化、工程化的特征。面对物联网蓬勃发展的市场机遇，随着中国数字电视的产业的持续推进，广电运营商拥有广泛的受众和已逐渐形成Cable网络的优势，站在了和电信运营商同一起跑线上，所以广电运营商必须抓住这个历史机遇，利用自身优势，整合现有资源，形成可持续的竞争力。物联网的推广将会成为推进经济发展的又一驱动器，未来中国物联网行业发展前景十分广阔。2.1.4国内外物联网应用情况2008年底，IBM首席执行官彭明盛首次提出“智慧的地球(Smartearth)”新理念，“智慧地球”的核心是“更透彻的感知、更全而的互联互通和更深入的智能化”；其基础是传感网、物联网和因特网在各行各业的高效融合与综合应用。IBM还进一步推出其各种“智慧”解决方案，包括智慧能源系统、智慧交通系统、智慧金融和保险系统、智慧零售系统、智慧医疗保健系统与智慧城市系统等。智能电网将物联网运用在发电、输电、变电、配电和用电环节，使用健壮的双向通信、高级传感器和分布式计算机来改善电力交换和使用的效率，提高可靠性。我国的国网公司提出了智能电网2020发展战略，有3个发展阶段：从现在到2012年为前期准备阶段，开展规划工作、制订技术和管理标准，开展关键技术和设备研制，开展试点，全国一亿户电表实现智能化；2013-2015年为试点应7用阶段，加快特高压电网和城乡配电网建设，在5-10个城市建智能电网，初步形成智能电网运控和互动服务体系，产业规模2000亿元；2016-2020年为推广建设阶段，总投资累计达到4万亿元，清洁能源装机比例达到35％，分布式电源即插即用，智能电表普及，单位GDP的二氧化碳排放降低40％～45％。智能交通在中国的运用能降低交通事故致死率，减少堵塞率，加强交通的监管，减少尾气排放。北京全市各主要街道均埋设有感应线圈，通过无线传感技术优化交通管理，城市道路效率提高15％。上海延安高架路交通监控系统应用以来，在保持流量不变的情况下，全天的平均车速提高了15％。斯德哥尔摩在18个控制点用各种传感技术，探测车辆并按时段以不同费率收费，将流量、等待时间和尾气排放分别降低20％，25％和12％。在物流业中物联网主要应用在基于RFID的产品可追溯系统、基于全球定位系统(Globalpositioningsystem，GPS)的智能配送可视化管理网络、全自动