物联网与广播电视概述

物联网与广播电视概述秦龙 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：010-86091825，传真：010-86091824-826，Email：qinyanlong 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（Internet of Things，IOT）是指依托射频识别（Radio Frequency Identification，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（Internet of thingsAn action plan for Europe）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(Internet of Things)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、ZigBee、IEEE 1451（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；11)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(Smart earth)”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4045。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(Global positioning system，GPS)的智能配送可视化管理网络、全自动的物流配送中心以及基于智能配货的物流网络化公共信息平台。中国2009年全社会物流总费用与GDP的比例为18.3，相当于每年因物流与供应链管理不畅损失高达2.5万亿元。中远物流公司采用信息化管理成功地将分销中心的数量从100减少至40，分销成本降低了23，燃料使用量降低了25，也将碳排放量减少了1015。物联网在生态监视中主要应用于饮用水源地、城市大气、危废品转移及流域管理与生态补偿。日本NTT DoCoMo于2009年底将环境传感器大规模地安装在移动基站，覆盖日本东京附近关东地区300个区域，来测量碳排放和其他大气条件。思科公司与美国国家航空和宇宙航行局(national aeronautics and space administration，NASA)2009年提出“星球皮肤”(planetary skin)合作项目，针对全球气候变化的挑战，通过开发遍布全球的空中、海洋和陆地传感器网络来获取、分析和报告环境变化情况，建立全球范围的实时环境检测平台。中国移动利用M2M技术在广州市部署近4000个监控点，重点监控污染源生化数据移动采集，包括餐馆排气、工厂排污、工地噪音等，在厦门利用嵌入传感器的TD-SCDMA终端实现对噪声的检测。电子医疗应用于电子病历、病房管理、产房管理、药品跟踪和医疗设备管理。电子病历是由医疗机构以电子化方式创建、保存和使用的，重点针对门诊、住院(或保健对象)临床诊疗和指导干预信息的数据集成系统，是居民个人在医疗机构历次就诊过程中产生和被记录的、完整的、详细的临床信息资源。2010年10月14号中国卫生部公布电子病历试点工作方案，选取22个省市的29家医院和3个区域试点一年。将药品名称、品种、产地、批次及生产、加工、运输、存储、销售等环节的信息都存于RFID标签中，当出现问题时，可以追溯其全过程。此外，利用物联网可实现智能家居，对家庭进行安保和监视。视频监控摄像头已广泛应用于国内多个城市的主要道路、热点地区、地铁和居民小区的安全监视。嵌入学生证的RFID可检测学生进入和离开学校的时间，及时通知家长。生产与运营安全监控，推动生产性服务业发展。2.2 广播电视网经过多年的发展和建设，我国已经建成了世界上覆盖人口最多，有线、无线、卫星等多种手段并用，中央与地方结合的广播电视网，已成为我国最为普及、最为便捷的宣传工具、信息工具和娱乐工具，是人们获取资讯信息、享受文化娱乐的主要渠道，是人们日常生活中不可缺少的组成部分。随着我国经济、社会、文化以及信息技术的快速发展，广播电视网络尤其是有线电视网络正飞速发展。2.2.1 广播电视发展概况目前我们已建成世界上覆盖人口最多的广播电视网，全国广播、电视人口综合覆盖率分别达到96.31%和97.23%5。随着数字技术发展，电视拍摄、制作、播出已基本实现数字化，传输覆盖网络和接收终端的数字化正在进行，从而实现广播电视从节目内容、传输覆盖网络到接收终端的系统性协调发展。全国已有160多个地市、460多个县市实现有线电视数字化整体转换，有线数字电视用户超过6500万，双向化网络覆盖用户超过3000万。全国100多个城市开通了地面数字电视。广播电视节目内容日益丰富、节目形态不断拓展、服务方式更趋完善，手机电影、网络短剧等新型视听节目成为传统节目的有力补充，满足不同终端观众的多样化内容需求。2.2.2 广播电视内容制作我国广播电视在节目套数、生产数量、播出时间、用户规模等方面都位居世界前列。全国共开办3985套广播电视节目、178套付费广播电视节目，开播16套高清电视节目。广播、电视年播出总量分别达1227万小时和1578万小时。2010年我国电视剧产量达1.4万集，稳居世界第一；电影故事片产量达到526部，进入世界前三名；影视动画产量达22万分钟，比2005年增长4倍以上6。2010年，全国广播电视播出机构制作广播节目672万小时、电视节目265万小时。2009年，全国已开办13套高清节目，包括中央电视台综合频道和北京卫视、上海东方卫视、江苏卫视、湖南卫视、黑龙江卫视、浙江卫视、广东卫视和深圳卫视进行高、标清同播。2.2.3 广播电视传输网络我国广播影视网采用有线、无线、卫星等多种手段并用，中央与地方结合，形成了规模宏大、门类齐全、混合覆盖的广播影视体系。我国人口众多、地域辽阔、地形复杂、经济发展和人们的收入水平不均衡，有4.12亿户家庭，其中约4亿户电视家庭用户分散在全国的城市农村、山区村寨，须统筹无线、有线、卫星、互联网等多种技术手段进行混合覆盖。因此，近年来国家实施了村村通工程、西新工程、无线覆盖工程、有线电视数字化工程、移动多媒体广播电视工程、地面数字电视工程等。村村通工程已完成全国11.7万个行政村“盲村”、10万个50户以上自然村“盲村”村村通建设任务，解决了近1亿多人听广播、看电视难的问题7。2010年底全部完成全国71.66万个20户以上自然村“盲村”村村通建设任务，其中，通过直播卫星方式将解决1230万户、近5000万人听广播看电视难的问题。西新工程经过十年的建设，从根本上改变了西藏、新疆、内蒙古、宁夏等边远少数民族地区广播电视薄弱的问题。无线覆盖工程已完成6626部发射机的更新改造和运行维护任务，使中一广播、中一电视、中七电视的人口无线覆盖率从2005年底的61%、38%、0%，提高到目前的85%、85%、69%以上，无线覆盖人口分别超过11亿、11亿、9亿，初步建立了中央广播电视无线覆盖体系，保证了人们打开电视机、收音机就能免费听到广播、看到电视，享受公共服务。全国有广播电视发射台转播台3万多座，卫星上行站30多座，有线电视网络400多万公里，2009年底我国广播电视人口综合覆盖率分别为96.31%和97.23%，全国电视用户约4亿、有线电视用户约1.74亿，都占全球的1/3。多媒体广播电视（CMMB）是我国自主创新的移动多媒体技术和标准，已经形成完整的产业链。全国已有300多个城市开通了CMMB信号，30个省份完成了业务运营支撑系统建设和运营签约，并与中国移动一道，推动我国自主创新的TD+CMMB的融合发展。地面数字电视工程方面，全国已有100多个城市开通了地面数字电视，2010年底所有地市都开通地面数字电视。为了保证公共服务，我国地面电视实行模拟与数字同播、标清与高清同播的方针。总之，我国已建成了针对城市、农村、山区等不同地区，针对电视机、收音机、手机、车载等不同终端，无线、有线、卫星、互联网等多种技术手段并用的广播电视现代传播体系。2.2.4 数字化后广播电视网络双向化有线电视数字化工程方面，全国已有160多个地市、460多个县市完成了数字化整体转换，广西、海南、宁夏、江苏等省区所有城市已完成整体转换。目前，全国有线电视用户数1.74亿，其中，有线数字电视用户数超过6500万，占用户总数的1/3以上，有线数字电视呈快速发展势头7。到2010年底，全国有线电视光缆干线达333万公里，有线电视用户达1.87亿，其中，数字电视用户8799万，双向覆盖用户近5000万。到2011年底，全国大中城市城区要力争基本完成双向网络覆盖。到2015年，全国县级以上城市有线广播电视网络全面实现数字化，80%基本实现双向化6。同时，国家级有线电视网络公司的组建方案也在制订过程中。网络整合和双向化改造将打破各地有线网络分散、独立的局面，实现全程全网、互联互通和双向、交互、多功能，为有线电视网络参与三网融合工作打下良好基础。2.2.5 下一代广播电视网（NGB）2008年12月4日，科技部与国家广电总局正式签署了国家高性能宽带信息网暨中国下一代广播电视网自主创新合作协议书，标志我国已经正式启动下一代广播电视网（NGB）的建设。下一代广播电视网（NGB）是一个基于IP技术、新媒体技术、新型终端技术等基础上的新型综合业务网络，能够传输和容纳各种信息，在统一的管理平台下实现音频、视频、数据等信号的传输、分发和管理，实现全程全网并提供跨域服务。下一代广播电视网具有宽带、双向、可控的特点，能够提供高清电视、数字视音频节目、移动多媒体、高速数据接入和语音等“一站式”服务，实现“看”电视向“用”电视的转变。2009年6月，广电总局与科技部、上海市政府已经在上海共同启动了下一代广播电视网示范区的工作。面对经济全球化、全球信息化发展趋势，我国提出推进三网融合，并将其列入国家“十五”计划和“十一五”规划。2010年6月9日，国务院办公厅印发三网融合试点方案，并于2010年6月30日正式公布确定了第一批三网融合12个试点地区（城市）名单，三网融合至此进入了实质性推进阶段。国民经济和社会发展第十二个五年规划纲要明确要求推动文化产业成为国民经济支柱性产业，同时要求在“十二五”期间实现电信网、广播电视网、互联网三网融合，构建宽带、融合、安全的下一代国家信息基础设施。2011年要在12个三网融合试点地区（城市）实现有线网络互联互通、资源共享，统一标准、统一结算、统一管理跨网业务，提高集约化、规模化经营水平，并同步开展下一代广电网（NGB）示范区建设。2.2.6 广播电视终端广播电视终端包括模拟/数字电视机、数字标清/高清机顶盒（包括单向/互动）、智能家庭终端等。从世界范围来看，全球高清电视市场增长迅速。与标准清晰度电视相比较，高清电视的图像分辨率成倍提高，宽色域、16:9的大屏幕和立体声或5.1环绕声播映，使得电视节目具有前所未有的临场感、逼真性和感染力，可以极大地满足观众对节目欣赏水平日益增长的需求和期待。根据通讯与媒体信息咨询公司的报告，到2013年，全球将有2.14亿户家庭接收高清电视节目，占电视家庭总数的17%；而2008年这个数字为4200万户8。高清电视的制作、播出和传输已经成为当今世界广播电视行业发展的必然趋势。从国内来看，经过十年发展，特别是北京奥运会，许多电视台高清节目采集制作能力不断提高，节目内容储备持续增加；截至2009年二季度，国内有线数字电视用户规模达5370万户，高清平板电视机日益普及，各方面都具备了大力推广高清电视的条件。3 广播电视网络就是一个高端的物联网有关物联网的文章很多，关于物联网的概念也有很多论述。本节从三个方面展开讨论，希望阐明广播电视网络就是一个高端物联网这样一个新观点。3.1 以人为中心、以家庭为基础的物联网应用一般认为，物联网是现在的互联网的进化和延伸，而且利用传感器和定位设备，将任何物品互联，实现信息交换通信。扩展开来，各种各种各样的下一代网络，包括下一代广播电视网络（NGB）都是将来发展成熟的物联网的一个组成部分。换句话说，广播电视网络也是物联网的一部分。但是，笔者不同意一种狭隘的看法，认为广播电视网络仅仅提供物联网中网络层功能。我们认为，广播电视网络将千家万户连在一起，提供包括电视在内的大量业务，例如，远程医疗、远程教育、视频会议等业务，下一节还会详细讨论，给出示例来说明这些业务就是无可争议的物联网应用。特别是，这些应用的主要特点是以人为中心、以家庭为基础。互联网在我国家庭的普及率仅30%多，绝大部分集中在城市，用户主要是年轻人，老年人和文化水平较低的人群基本不太会用。而我国电视机的普及率高达150160%9，几乎每家都有一个或者两个电视机，不论年龄或地域，有相当大比例的受众群体，广播电视有天然的直接面向普通用户开展物联网服务业务的优势。电视的高普及率以及一些传统收视习惯，通过有线电视网渠道，可促进物联网简单地渗入人们的生活中去。因此，我们认为，广播电视网络就是一个高端的物联网，提供以人为中心、以家庭为基础的物联网应用。3.2 视音频业务为核心的物联网应用我们认为，通过传感器，将一些数据信息相连的网络，是一种典型的低端物联网应用。特点是数据量少，通信带宽不大。例如：对车辆、飞机、船舶、乘客采用RFID标签的交通运输监控，环境保护中对废弃物的监控，水、电、煤气抄表等应用。但是，广播电视网络主要承载的数据流是高速的音视频码流。无论是家庭视频监控、远程教育等物联网应用，只有以音视频为核心，才能真正发挥应用效果。一般认为，视频就是最高端业务，能够处理视频业务的网络，一般就可以处理任何种类的数据。我国有线电视网络在用户数量和系统规模上列世界第一位，已将千家万户连在一起。在此基础上构建的NGB有别于电信网和互联网，是以视音频服务为主的多功能、多业务、全程全网、安全可控的广播电视网络。NGB将可实现传输带宽超过1000Gbps，保证每户接入速率超过40Mbps，单用户实际接入速率可达100Mbps，可提供包括电视在内的大量业务，例如，远程医疗、远程教育、视频会议等业务。此外，“可视化”的业务相比文字信息更适合广大家庭，也更容易使人接受。因此，NGB在对物联网的支撑上有着不可替代的优势。因此，我们认为，广播电视网络就是一个高端的物联网，提供视音频业务为核心的物联网应用。3.3 物联网与广播电视的天然联系一般认为，典型的物联网内必须要有很多传感器与网络相连。广播电视网络在这一点上，与物联网有天然的联系。例如，视频会议、视频聊天、视频社区等广播电视网络应用，采用了话筒和摄像头等音视频传感器。当然，由于广播电视网络深入家庭，以人为中心，还可以将很多家庭内使用传感器采集到的数据体现的物联网应用当中（例如，家庭成员的健康数据，血压、体温等）。因此，即使是从经典物联网定义出发，由于物联网与广播电视的天然联系，我们仍然可以得出结论：广播电视网络就是一个高端的物联网。这使我们想起多年前，当计算机、信源编码等技术进步时，IT业界高呼：终于可以进入多媒体时代了。对于我们广播电视技术人员而言，并没有特别的兴奋，因为从一开始，我们广播电视就是多媒体。物联网是物物相联的互联网，主要解决物与物、人与物、人与人之间的互联，因此物联网的参与者不仅是物，最终是人。广播电视网已经通过终端把物与物，人与物连在一起，NGB的目标和物联网的最终目标是一致的。3.4 广播电视网的演进路线我国有线电视网络用户数已经达到1.87亿，在用户数量和系统规模上列世界第一位。从2001年开始，有线电视网络依靠科技创新，积极推进数字化整体转换、网络双向化改造、交互多功能业务开发。2008年12月4日，科技部与广电总局共同签署了国家高性能宽带信息网暨中国下一代广播电视网自主创新合作协议书，共同推动建设下一代广播电视网（NGB）。NGB以有线电视网数字化整体转换和移动多媒体广播电视（CMMB）的成果为基础，以自主创新的“高性能宽带信息网”核心技术为支撑，构建的适合我国国情的、“三网融合”的、有线无线相结合的、全程全网的下一代广播电视网络，可以向用户提供高清、标清、数字视音频、高速数据接入和话音等“三网融合”的“一站式”服务，使家家户户的电视机成为多媒体信息终端。NGB融合广播电视网络和互联网的技术优势，是具有中国特色的、以视音频服务为主的多功能、多业务、全程全网、安全可控的广播电视网络，是适应三网融合要求的“中国广电互联网”。NGB建成后，实现的各种基于视音频服务的新业态包括交互视频、多媒体通信、视频共享、数字家庭、智能交通、远程医疗、智能家居、视频监控等，与物联网的发展趋势是一致的，实现一个人与人、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。在广电总局编制的NGB自主创新发展战略研究报告中指出，广播电视网络是国家重要的信息基础设施，是三网融合的基础网络之一，加快建设下一代广播电视网对推动社会主义市场经济条件下文化繁荣、推动国家信息化发展、满足人民日益增长的精神文化需求、维护我国信息和文化安全、促进战略性新兴产业发展、加快推进三网融合具有十分重要的意义。物联网发展战略是我国十二五发展的重要战略，隶属于国家信息化基础平台的广播电视网作为高端物联网应用的载体，必将成为未来物联网在我国进行应用和推广的主战场。4 基于高速交互视音频业务的高端物联网应用广播电视网络，其作用就是一个高端物联网。基于广泛存在的广播电视网络，以其深度覆盖的高速交互视音频业务为数据载体的物联网应用，例如城市管理、服务业、金融业等，必然是多种技术，多种业务，多种商业模式的交叉融合的产物。通过广播电视网构建的物联网，可以实现交互视频业务、多媒体通信、视频监控、智能家居、家庭医疗、数字家庭等高速物联网业务，本节将分别对应用实例作一介绍。4.1 交互视频业务如果想与家人一起在电视机上观看电影大片，可使用音视频点播服务。老人也可以点播他们爱看、而普通的电视频道很少再播的老电影或节目。观看电视时突然电话响起，您可以将电视节目暂停，接完电话后，电视节目再从暂停的地方继续播放。这就是节目时移服务提供的功能。如果想把最近播过的电视剧一起补上，可以使用频道回放服务，选择想看的电视剧的播放频道及名称即可。如果对电视节目中出现的物品或者主角的服装感兴趣，您可以查阅节目或频道提示的关联信息，了解物品信息、价格，购买相关的商品，或点播有关联的节目。这些可以用内容/频道关联业务实现。体育比赛、文艺演出等直播节目中，您可以尝试自己做导播，选择关注的运动员或演员等镜头，切换到大屏幕播放。这是多视角镜头切换业务。观看竞技、娱乐竞选等直播节目，您可以通过遥控器在电视机上投票或竞猜，也可以参与到电视台主持人和导播的实时交互中。这是互动实时投票提供的功能。假如你在旅行中用DC、DV拍摄了照片、视频，可以用遥控器将视频文件分发到家里所有的接收、存储、多媒体播放终端，并控制音响、电视机等播放出来，全家人一起观看；也可以将图片、视频等内容传到微博上，或发送给好友共享。 图1 多视角镜头切换 图2 电视投票NGB交互视频业务涵盖了音视频点播服务、节目时移服务、频道回放服务、内容/频道关联、多视角镜头切换、互动实时投票、内容分发与共享等，基于广播电视网构建物联网，将用户家中的摄像头、电视机等终端，通过机顶盒或家庭网关连接NGB网络，使用户化被动收看为主动参与，实现人与物、以及人与人的互联和互动。基于NGB交互视频业务，可以点播收看全国各地广播电视播出机构和各主流媒体播放的视音频节目和资讯，也可以通过点播、回放、时移随时观看和收听不同地区的电视节目和广播。用户还可以通过多镜头/视窗、内容/频道关联、投票、搜索等应用，参与广播电视互动问答、投票打分、查阅资料、订购有关产品，得到个性化、高品质的体验。4.2 多媒体通信设想以下一些场景：您在家里看着一个有趣的综艺节目，想邀请朋友和你一起看，您可以用遥控器拨通朋友的号码，得到应答后，消息便可传送，您也可以边看电视边和朋友聊天；您可以通过机顶盒或可视电话机与父母进行视频聊天，还能让父母看到宝宝的笑脸。如果您在家时需要工作，可以在书房与同事召开视频会议。这样的场景都可以通过NGB多媒体通信业务来实现。NGB多媒体通信业务以视/音频采集终端作为感知设备，显示终端作为终端接收设备，由NGB宽带网络实现用户与各感知设备、终端接收设备的互联，由多媒体通信业务平台提供后台服务。视/音频采集终端可以是高/标清摄像头、麦克风、手机、电脑、可视电话机，显示终端可为电视机、手机、电脑、可视电话机、网真设备等。NGB多媒体通信业务涵盖话音业务、高/标清视频通信（可视电话）、高/标清视频会议等。话音业务指广电宽带多媒体网络用户通过外网与电信用户进行话音通信，用户对通信全过程有完备的交互控制能力。高清视频会议和视频通信通过把网内两个或者多个用户连接起来，可以实现多点间话音、图像和数据的实时通信。高清视频会议可支持16:9的画面比例，19201080的高清晰度分辨率进行编码和传输视频信号，可以通过国内所有支持高清显示的电视机显示收看。图3 视频会议架构4.3 视频监控出门在外或在办公室里上班时，如果您不放心家中的安全，可以用NGB视频监控功能检查家中是否有陌生人闯入，小孩是否在写作业，或者老人是否健康、活动正常。如果您要开车出门，也可以用视频监控功能查看需要途径的道路的路况，选择畅通的道路行驶。NGB的视频监控业务通过在用户家中或城市里安装的摄像头采集视频数据，由广播电视宽带网络实现用户与各监控摄像头的互联，还可提供加密视频监控及录像存储回放功能，保障信息数据的安全。另外，NGB视频监控业务还可以与安防业务配合，在收到安防系统的报警短信或提醒后，再远程查看家中摄像头，观察报警位置的情况。视频监控功能为政府、企业、小区、家庭等用户提供监控信息采集、监控信息传输，提供监控信息存储、监控信息分析、监控信息共享、智能报警等安全监控服务，可以应用于平安城市、平安社区、企业安防、家庭安防、城市交通、城市管理、环境监测、气象监测等领域。 图4 视频监控列表 图5 路况实时监控4.4 智能家居在智能家居环境中，可以设想：每天早上窗帘自动打开，播放音乐，您拥有愉悦的心情起床上班；下班前，您可以通过电脑或手机开启空调，并远程遥控家中的电饭煲做饭，到家时已是室温舒适，饭菜飘香；晚上，冰箱提示有食品即将过期，请尽快食用，您可以提前安排好明天的食谱；家中的烟雾、煤气、门窗探测器在发生异常情况或有陌生人闯入时，可立即报警、通知物业、发送报警短信给家庭成员10。NGB智能家居功能可实现这些功能，用户家中的智能家庭网关与冰箱、洗衣机、灯光、电动窗帘、水/电/煤量具、探测器等家用电器构成家庭内部联网环境，用户通过广播电视宽带网络实现对家庭电器设备的远程操控，实现家用电器之间、与家庭外部之间及与用户的互联互通。智能家居包含可视门铃、智能闹钟、智能化背景音乐、智能化窗帘等等。它以住宅为平台，兼备建筑、网络通信、信息家电、设备自动化，集系统、结构、服务、管理为一体的高效、舒适、安全、便利、环保的居住环境。智能家居支持多种家电远程监控及管理，包括智能家电设备控制、灯光控制、电动窗帘控制、空气清新系统、消防火灾监测和喷淋系统、空调系统，帮助人们有效安排时间，增强家居生活的安全性，甚至为各种能源费用节约资金。图6 智能家居4.5 家庭医疗通过NGB家庭医疗业务，老人可以每天在家测量心率、血压、血糖等指标，由医生查看测试数据，如果发现指标异常，通过可视电话进行问诊，提醒患者注意事项。此外，老人可用遥控器在电视上查找健康食谱，而不需用电脑输入搜索。家庭医疗业务将家中老人或者患者的各项自测生理指标等数据，利用无线传感器等设备，通过NGB网络将医疗数据传送给护理人或者医疗专家系统，实现用户与医疗检测仪表、医疗及护理人员的互联。家庭医疗功能将医疗检测仪器采集到的身体状态信息，如血压、心率、心电图、血糖等数据通过广播电视网络传输到社区医院或相关医疗机构的管理系统，通过管理系统的统计和分析，可以随时掌握病人情况，维持或及时调整治疗方案，延缓疾病的发展速度，并可使病人在突发疾病时能够得到及时救助和治疗。 图7 家庭医疗4.6 数字家庭数字家庭还没有完整的定义，一般来说，数字家庭是指以计算机技术和网络技术为基础，通过有线或无线网络在家庭范围内实现PC、电视、消费电子产品（CE）和通信设备的互联和管理，以及数字媒体信息共享的系统。数字家庭是未来生活的愿景，其主要功能包括信息、通信、娱乐和生活等机能。基于广播电视网络的数字家庭，是以电视机屏幕为中心，以针对家庭的多种服务为目标，以NGB网络为传输通道，整合物联网技术与电视业务平台，包括多媒体通信、家庭医疗、视频监控、智能家居、宽带上网、电视支付等业务,实现信息的传输、协同和处理，为家庭应用提供网络及业务平台，使人们足不出户就可以更加方便快捷地获取信息,从而极大提高居住的舒适性和娱乐性。基于广播电视网络的数字家庭系统主要包括前端业务平台、业务管理设备和业务终端，其中，前端业务平台包括安防监控平台、多媒体业务平台等，业务管理设备包括数字家庭网关、家庭媒体中心等，业务终端包括高清交互机顶盒、有线电视、电话、电脑、手机、摄像头、可视电话、智能家电等。图8 基于广播电视网络的数字家庭系统组成5 江苏有线网络物联网应用示例江苏省广播电视信息网络股份有限公司（以下简称“江苏有线”），是在整合南京、无锡等10个省辖市广电网络的基础上，组建的省属国有大型文化企业。公司已完成省级广电网络整合，实现全省“一张网”。江苏有线以无锡市建设国家传感信息中心为契机，在无锡成立了“江苏下一代广电网物联网研究中心”，负责下一代广电网络与物联网融合技术标准、规范以及新业务的研究与应用开发，以“家庭网络，智慧生活”为主题，开展家庭物联网平台开发及应用研究工作。智能家居是江苏有线进行广电网与物联网融合研究、家庭物联网项目建设的主要切入点。以广电网络为基础，融合物联网相关技术，不管在何时、何地，住户都可以通过三屏（电视/电脑/手机）互动实现对居家住宅的安全防护和智能化管理，畅想“安全、便利、舒适、愉悦”的高品质生活。同时，在智能家居建设基础上，进一步整合家庭、社区各类信息资源，打造具有广电网络特色的智能社区，通过将传感技术、智能控制技术、NGB网络技术、计算机技术进行有机融合，为社区居民提供全方位的精细化智能信息服务。社区居民足不出户即可完成电视购物、体征监测、远程辅助诊疗、社区服务、交通信息查询等操作，真正实现“家庭小网”、“社区中网”和“世界大网”的物物互联。5.1 总体方案基于广电网络的物联网系统架构建设将在遵从统一的技术规范、统一的技术框架、统一的交换标准、统一的应用规范原则下进行，从而保证系统建设的规范性、完整性、先进性和扩展性。整个系统架构根据功能划分，由四个主要部分组成：（1）感知层感知层由众多传感终端及智能控制网关构成，作为物联网的神经末梢用于感知万事万物，是物联网核心技术的体现，在智能家居及智能社区方案中具有广泛应用。（2）网络层网络层作为感知层采集数据的传输平台，依托NGB实现广电网络、互联网、物联网的互联，完成感知层与业务上层的互通。（3）平台层平台层由各类信息服务系统组成，是物联网总体架构的基础部分，为社区业务的实现扫平技术障碍，提供底层技术支撑。（4）应用层应用层是业务应用平台，为家庭/社区住户完成业务处理、人机交互的工作，是整个系统的业务逻辑集中展现平台，提供智能家电控制、智能影音、智能安防、感知关怀等多种功能应用。这四层平台相互依托，有效配合，提供完整的技术支撑体系框架，结合广电网络在视频处理方面多年来积累的丰富经验，以及NGB网络传输架构在视频传输领域高带宽、高清晰的优势，将基于广电网络的物联网系统架构打造成以视频服务为主，以常规信息服务为辅的多样化、个性化平台。图9 总体架构5.2 主要技术5.2.1 广电网物联网云平台“云平台”是基于行业领先技术搭建的，集硬件、软件、网络基础设施、数据中心为一体的应用服务承载平台。“云平台”具有开放性、可扩展性，支持无缝升级，其标准化接口能够灵活对接多种应用服务，使服务内容能够不断扩展延伸。“云”中的资源对用户来说可以随时获取、按需选用、随时扩展、按使用付费。构建广电网物联网云平台，作为物联网相关需求与信息的数据交换、分析、存储平台，家庭监控、家庭控制、家庭通信和家庭人体体征监测数据汇聚到平台后，进行数据的整理、分析和挖掘，为家庭信息化和社区信息化提供信息技术支撑。通过广电网物联网云平台，实现与各行业的应用系统对接，提供鉴权控制、流量分析、路由控制、业务开发、业务发布、通信服务等功能，为行业应用系统提供业务受理、数据分析、在线支付等服务。广电网物联网云平台总体架构如下图所示：图10 广电网物联网云平台总体架构5.2.2 家庭内部有线无线组网技术采用现有成熟技术和新一代家庭内部有线网络通信技术相结合，研发家庭内部的有线组网技术。使用HINOC、HomePlug AV等基于同轴电缆的双向网络技术及以太网技术，通过家庭内部的有线同轴电缆、五类线及电力线实现独立组网或者混合组网，连接家庭内部的物联感知器件，在家庭内部组成稳定可靠的高速率智能通信网络，在用户家庭内实现音视频等多媒体信息的连接、承载和展现。图11 基于广电网络的家庭内部有线组网研发家庭内部无线组网技术，涉及节点自组网、信息安全、同频率干扰等方面，实现各感知节点之间有效、安全、实时的信息交互以及协同处理；研究开发调制方式多样、能适应复杂使用环境的网络通信接入技术。通过家庭有线无线组网技术相结合，实现对多种电器设备的控制，达到智能化场景的目的。以数字电视机顶盒为核心，设计家庭智能网关，以电视机为显示和控制界面，显示各种控制和影音画面。这种方式符合大多数用户的使用习惯，体现广电网络视频方面的优点并发挥广电网络家庭高渗透率的优势。5.2.3 家庭智能网关以数字互动机顶盒为核心，研究和开发适合于家庭应用的智能网关。作为家庭内部的数据处理中心，智能网关实现人体体征监测数据、家庭监控及设备控制信令的采集、分析、上传，实现内部设备之间的信息交互。同时，智能网关作为提供家庭内部网络与外部网络相互通信的桥梁，通过与广电网物联网云平台相连，协调完成智能家居、智能社区等多样化功能应用。 从形态上来说，基于广电网络的家庭智能网关可以采用两种形式：第一种是硬网关形式，家庭网关作为类似机顶盒伴侣或家庭智能信息终端等独立设备存在。通过提供丰富的有线无线接口（LAN、USB、WiFi、ZigBee、蓝牙等），实现与机顶盒实时通信；第二种是软网关形式，通过将相关应用程序移植到机顶盒内部，实现硬网关同等功能，控制部分通过如ZigBee、WiFi对等网完成。这种形式下，用户使用一个数字机顶盒就可以实现广电网物联网的所有应用功能。5.2.4 物联网相关标准体系的建立统一的协议标准和接口规范是建设物联网的重要内容。基于广电网络进行家庭物联网的关键技术、关键设备、解决方案与运营管理系统的研究和建设，提出并形成相关系统架构、传输协议以及接口规范建议，完成标准化工作。5.3 技术特点（1）以高清互动机顶盒为核心，设计了家庭智能网关，用电视机来显示各种控制和影音画面，符合大多数用户的使用习惯，体现广电网络视频方面的优点。（2）无线与有线相结合的家庭内部组网方式，包括蓝牙、WiFi、红外、ZigBee等多种无线技术。通过广电网络的双向传输，使得智能家居中视频信息的传输、存储、处理可以实现高清化，给用户带来舒适的视听享受。（3）广电网络与社区、政府单位和第三方服务机构互相合作开展业务的模式，开创了政府支持与市场化手段相结合，解决医疗资源不足、人口老龄化等问题的新业务形态。（4）基于广电网物联网云平台，逐步建立居家保健医疗服务体系，为远程医疗、健康管理、特殊人群看护、医疗信息服务、心理咨询等业务的开展提供了可靠的软硬件平台。（5）灵活的系统结构，为后续业务的展开，新业务的拓广留下了足够的空间。5.4 应用实例/场景（1）社区一卡通智能社区触及每个人，每个人的消费触及众多社会领域，能否实现“一卡通用”，是对物联网应用服务的考验。广电网物联网的智能社区“一卡通”将以现有市民卡为基础，进行相关技术的研发，进一步整合门卡、缴费、公交、社区停车、社区购物等日常生活所需的各种功能，使其成为智能社区服务的主要载体。（2）社区信息发布通过广电网物联网云平台，可以发布社区信息，如天气预报、小区公告等信息。广电网物联网云平台可以提供多种角色（广电人员、小区物业、各种社区）的操作管理，完成编辑内容、审核内容、并将内容发布到网站、频道或者下发到终端用户的接收设备等功能，编辑的内容可以是文本、图片、声音、视频、以及各种内容的混合；用户的接收设备可以是电视、机顶盒、各种门户和平台。图12 社区信息发布（3）车辆自动识别智能小区车辆出入口的道闸能够远距离自动识别业主车辆，提前打开道闸，免去停车烦恼；当业主车辆离开或进入停车场时，业主停车位的车位锁能够自动升起或降落，杜绝车位被别人侵占的可能。（4）社区定位功能在社区范围内多点部署标签阅读器，通过远距离自动阅读携带身份认证的“一卡通”，可以实现社区居民或保安的实时定位。在必要情况下，当小孩或老人离开社区时，系统可以自动向家人发送提示信息，从而保障了业主的安全。图13 社区定位（5）实时体征监测及远程辅助诊疗服务通过家庭智能网关及多种无线体征监测设备，在用户家中建立健康监测网，为用户提供连续实时的体征监测服务。数据检测后通过家庭内部无线网络传输到广电网物联网云平台，平台分析上传数据后反馈健康建议，同时可以保存历史数据，进行周期查询。监测数据如有异常则发出报警，通知患者家属并就近实施救治，同时将数据通过云平台发送至医疗机构。结合无线体征监测设备，医疗机构医生及护理人员可以通过电视屏幕，直接与患者进行实时语音及图像交流，在数据基础上对患者进行初步诊断，给救治处理意见。对慢性病防控，手术后恢复等都具有积极作用。同时，通过在家庭内部固定区域部署红外探测器，可以监测家庭成员日常活动轨迹是否正常。如果在设定时间范围内没有捕捉到动态画面，系统自动报警，并通过家庭物联网将报警信息发送到指定的手机上。（6）远程医疗预约挂号服务用户通过在家中电视屏幕上输入医保号等信息可以足不出户完成挂号，解决患者挂号难的问题，省去排队之苦，合理分配医疗资源，使小病去社区卫生中心，大病去市级医院成为可能。（7）生活照料服务用户可以使用电视屏幕显示的“社区服务”功能，联系社区服务中心或者第三方服务机构，进行衣物清洗、水电维修、家政清洁、代订票等服务。同时，用户还可以通过社区平台发送陪伴服务请求或者心理咨询服务，社区服务中心将安排专人上门，提供专业的关爱陪伴和心理疏导服务。（8）电视缴费用户通过机顶盒，借助安全的电视专网，选择缴费类型，电视缴费系统根据用户选择，从各种合作伙伴（水利局、供电局、燃气公司、广电运营商、物业公司）系统获取用户的账单信息，在用户确认后，提供各种支付账户类型供用户选择，最终完成支付，为家庭生活的各种消费提供一个便捷的缴费通道。（9）家电控制住户可以根据自己的需求自由地增加/删减家电控制节点。为了方便住户的使用，系统将来通过全图形化的向导提示住户如何设置和使用家电控制。通过可学习的无线通信转发模块，住户可以很方便的实现对家中电器设备的集中管理。图14 家电控制界面图15 家电控制连接示意图家电控制主要实现了家庭智能网关对家庭各种设备的控制及设定。用户可以通过电视机顶盒、手持控制器或各种控制面板在家庭内部进行家电设备控制；住户也可以通过PC、移动终端等对家电进行远程控制。（10）智能影音智能影音功能主要通过家庭智能网关，实现了对影音设备的智能控制，为住户提供不同以往的影音视听体验。智能影音的控制，主要体现在电视机（投影幕布）、功放、DVD、光线和温度的整合控制。用户可通过多种控制终端来控制,如电视控制界面、控制面板、移动终端等。通过家庭智能网关，智能影音系统将会根据用户命令去执行相应的动作。住户只需按下“影音模