智慧家庭网络需求与技术问题研究

冯庆军　吴宁

摘 要：随着光网络建设的快速推进，网络带宽及业务承载能力得到了高速发展，以此为基础的互联网家庭新业务、新应用也日趋丰富。未来家庭业务主要呈现出业务多元化、服务对象精确化、终端多样化、管理智能化等特征，准确把握业务现阶段以及未来业务对支撑网络的承载需求，是发展家庭网络，保障智慧业务落地的重要前提。

关键词：智慧家庭；业务需求；接入网

一、家庭业务分类

家庭业务分为传统电视、宽带业务和新兴的智慧家庭业务，其中智慧家庭业务依托于新一代智慧化、综合性的家庭服务系统，是家庭智能设备、物联网、高速信息网络和应用服务的有机融合。按照业务类型家庭业务分为视频类业务、应用类业务以及智慧家庭类业务，其中视频类业务主要包括大屏电视业务、移动视频业务；应用类业务主要包括页面浏览业务、视音频通信业务、家庭云业务、游戏业务、家庭监控业务；智慧家庭类业务主要为家庭物联网业务。

二、业务需求分析

1 大屏电视业务

目前高清视频类业务已经逐步普及，未来随着4K、8K、VR/AR技术的加速发展，将会给大屏电视业务带来新的活力。通过对电视业务指标参数分析，得到其对网络的承载需求如下。（1）带宽需求：高清需求为8Mbps 带宽，准4K 至少需要30Mbps带宽，标准4K 至少需要50Mbps 带宽，极致4K 需要接近百兆带宽，8K 电视对带宽需求达到百兆以上，VR 对带宽需求达到几百兆。（2）时延要求：点播网络时延一般为400 ms 以内。（3）泛在性要求：终端相对固定，对泛在性要求不高。（4）抖动要求：组播抖动小于5ms，点播抖动小于50 ms。（5）丢包要求：对于高清，丢包率不超过0.1%；对于准4K，丢包率不超过0.01%；对于标准4K，丢包率不超过0.001%；8K 电视及VR 对丢包要求更高。

2.移动视频业务

未来随着用户对音频及画面质量要求的逐步提升，移动视频类业务的播放效果将日趋接近大屏电视。通过对移动视频业务指标參数分析，得到其对网络的承载需求如下。（1）带宽需求：移动视频至少需要4Mbps 的带宽，才可满足大部分应用的流畅播放，对于超高清视频带宽需求需达到10Mbps 以上。（2）时延要求：点播网络时延小于400 ms。（3）泛在性要求：终端相对不固定，对泛在性要求较高。（4）抖动要求：组播抖动小于5ms，点播抖动小于50ms。（5）丢包要求：要求丢包率低于千分之一。

3 家庭云业务

家庭公有云系统由云存储平台、家庭网关、家庭云存储接入网关以及各类智能终端（机顶盒、Pad、智能手机等）组成。通过对家庭云业务指标参数分析，得到其对网络的承载需求如下。（1）带宽需求：考虑到用户对家庭云业务的感知度，该业务对网络带宽要求较高。普通家庭用户采用云存储业务需要20Mbps 以上带宽，对于多线程控制以及高清流媒体播放等业务，要求带宽满足100Mbps 以上。（2）时延要求：网络延时小于150ms。（3）丢包要求：此项业务对丢包要求不高，不超过1%。（4）泛在性要求：由于考虑到多种类型终端共享业务内容，因此此业务对泛在性要求较高，场景内需要完成无线信号的全覆盖。

4 游戏业务

随着AR/VR 技术的飞速发展，传统家用游戏机已无法满足用户需求，基于虚拟现实技术的游戏，通过戴上头盔，即可进入一个可交互的现场场景，给用户带来更好的游戏体验。通过对游戏业务指标参数分析，得到其对网络的承载需求如下。（1）带宽需求：对网络的带宽需求较高，一般性游戏对带宽需求至少为10Mbps，云游戏建议达到20M，VR 游戏至少达到百兆以上。（2）时延要求：游戏时延会极大地影响体验，因此对网络时延要求较高，一般不超过100 毫秒级。（3）泛在性要求：对于电脑类游戏，终端位置相对固定，对泛在性要求不高，对于手机类游戏，有较高的泛在性要求。（4）抖动要求：对网络的带宽需求较高，要求为毫秒级。（5）丢包要求：要求丢包率低于千分之一。

5 家庭监控类业务

未来的家庭监控系统会越来越智能化、个性化，结合移动通信、智能、安防、大数据等技术，配合现有的增值业务支撑平台，融合可视通信、手机视频、电视娱乐、移动会议、电脑监控等多种业务，其对网络的承载需求如下。（1）带宽需求：视频监控主要为利用移动客户端实时调看监控图像，因此对上行流量要求较高。标清监控图像宽带要求为4Mbps 以上，高清及超高清宽带要求为20Mbps 以上。（2）时延要求：该业务对时延要求为秒级。（3）泛在性要求：对于一般监控摄像头，可采用有线连接至处理中心。对于有线不可达区域，可考虑采用无线传输，因此对泛在性具有要求。（4）丢包要求：为了保障远程监控图像的清晰性，业务对丢包要求相对较高，要求丢包率不得高于千分之一。

6 家庭物联网业务

家庭物联网业务是基于家庭物联技术，其系统功能主要集中在智能照明控制、智能家电控制、智能安防、居家健康等，其对网络的承载需求如下。（1）带宽需求：由于物联网业务传输需求主要为控制指令及采集的数据等，且大部分设备信息交流均属于家庭内部，因此对带宽需求很低，一般来说1M 以内均可满足要求。（2）时延要求：该业务对时延要求为秒级。（3）泛在性要求：该业务设计众多智能传感设备及智能家电，因此对网络泛在性要求很高，要求无线网络全覆盖。（4）丢包要求：由于采用了等待确认以及重复传输机制，因此对丢包的要求不高。（5）最大连接数量：要求最大连接数量不低于100 个。（6）安全要求：需要终端传感设备及联网设备具有较高的安全保密性。

三、业务需求总结

通过上述对承载需求的分析，未来中远期家庭融合业务对家庭内部组网的技术要求主要为如下。（1）组网模式：综合利用有线、无线融合技术，同轴电缆、网线、电力线多种有线传输介质，实现家庭内部组网解决方案多样化。（2）带宽需求：家庭接入带宽不低于1000M，户内主干网络带宽不低于1000M，桌面带宽不低于100M。（3）时延要求：最低时延要求不超过10ms。（4）泛在性要求：家庭内部全面实现宽、窄带无线信号的无缝覆盖。

参考文献

[1]刘剑锋.基于单片机的远程智能家居控制系统设计[J].中国新通信，2015（5）.

[2]何燕燕.物联网智能家居的发展及趋势研究[J].无线互联科技，2016（22）.

（作者单位：义乌广播电视集团有限责任公司）