1.2 通信技術和互聯網對家庭數字化和智能化的影響

隨著中國的通信技術發展逐漸出現了三網并存的局面，即電信的銅線網、計算機的數據網絡和有線同軸電視網，這為后面的“三網融合”埋下了伏筆，也是21世紀初討論的熱點。到了2010年，國務院公布了第一批“三網融合”試點城市，標志著三網融合開始進入正式的軌道。

這樣的融合不僅僅是三網的物理融合，更重要的是業務的融合。“三網融合”在2010年被放到日程表，也是寬帶接入發展到一定階段水到渠成的結果。在2010年，光纖到戶/光纖到建筑物（FTTH/FTTB）成為中國寬帶接入的新起點和焦點，在之后的9年，三大運營商持續把光纖到戶作為重要的發展戰略和寬帶接入的主要方式。

光纖通信以高錕在1966年發表的光纖傳輸可行性的論文為起點，到目前的全球的大規模商用普及，前后不過僅僅50年左右，但它的傳輸速度和帶寬都比銅線高了很多。雖然銅線的數據傳輸也在發展，2016年也有了支持千兆速率的商用G. Fast。但光纖的成本和發展速度在短短的幾十年就把百年歷史的銅線拋在了后面。在中國，三大運營商推進光纖到戶的決心和速度也是國外任何一個運營商都不能相比的。

光纖到戶對于家庭用戶來說，就是看到一個光終端放到了家里，它能提供以太網接口、語音接口和Wi-Fi功能，是通信網絡和互聯網在家庭中數據的“水龍頭”。例如，截至2018年12月底，中國電信的光纖寬帶（FTTH）用戶數達到1.4066億戶，2018年凈增1449萬戶。就是因為寬帶接入的快速發展，小米等互聯網企業才能夠把智能路由器通過光終端連入互聯網，給家庭提供室內組網、遠端控制家庭設備等功能。

從最初的調制解調器撥號上網，到ISDN的128kbit/s的數據接入，接著是ADSL和VDSL的相繼發展，再到最近10年“光進銅退”的全民寬帶接入，數據傳輸速率幾乎是每5年翻一番，這極大地促進了互聯網寬帶接入在中國家庭的大規模普及。

通信技術和互聯網發展是數字家庭能夠智能化發展的基本前提。沒有寬帶接入的速率，家庭上網的業務就有很大的局限，在線視頻、數據文件下載等都不會有讓人滿意的用戶體驗；家庭中的設備如果沒有寬帶接入，其電器就沒有統一的網關接入互聯網。消費者現在可以通過手機遠程控制家庭中的智能攝像頭，可以進行遠程存儲和遠程智能家電的控制，所有這些都是因為寬帶已經進入了家庭，把各個獨立的家庭網絡孤島連接到信息和數據共享的互聯網海洋。

后面提到的智能化轉型需要的大數據和云計算，以及物聯網的萬物相連，這些都是基于通信網絡的基礎設施，都需要互聯網的接入作為基本條件。

寬帶接入為智能家庭搭建了室外管道，同時各種網絡技術的發展使得室內的各種數字化設備能夠快速進行連接。目前主流的技術有現場總線技術、短距離無線通信技術、電力線載波技術、同軸或電話線組網技術等。現場總線技術在智能家庭中相對應用得比較早，例如消費電子總線（Consumer Electronics Bus，CEBus）、LonWorks總線等，這些在本章的1.4節會做簡要介紹。

短距離無線通信技術一直是智能家庭的熱點技術之一，目前使用最廣泛的是Wi-Fi，它在21世紀初已經規模商用，傳輸距離可以達到百米。經過多個標準的迭代演進后，Wi-Fi技術目前已經相對比較完善，例如IEEE 802.11a/b/g/n/ac，以及2019年已商用的802.11ax等，其后續標準的主要發展方向還是家庭中的高速帶寬和更高密度連接下的性能。Wi-Fi是短距離通信中最普及的技術。

藍牙是另一個在手機、無線耳機、計算機、智能手表等設備上常用的無線連接技術。它也經過了多輪技術標準的更新，已經發展到了5.0版本。它的傳輸距離通常不超過10 m。與Wi-Fi相比，它功耗低、體積小、成本低，適用于兩個設備直接的短距離數據傳輸，而Wi-Fi可以應用于較大距離范圍和較多數量的設備連接。

ZigBee、Z-Wave等都是目前已經成熟的互聯互通的智能家居無線連接方案。藍牙設備的電池使用壽命一般為2～10天，不適合作為物聯網設備的在線長期使用。當在家庭環境中使用無線監控或安防控制等功能的時候，例如燈泡、遙控器、門禁系統、無線報警、抄表系統、游戲機等，如果是少量數據和較低速率的傳送，更適合使用低功耗的Z-Wave和ZigBee的短距離通信技術。

這些短距離通信技術目前在家庭網絡中都得到了普及，也各有技術特點，有各自適應的應用場景。但它們互相之間是不能直接通信的，因為在數據鏈路層和物理層都遵循各自的標準，沒有統一的交互協議。支持不同底層技術的網絡之間需要有特定的網關進行協議的轉換后才能通信。

家庭中的有線技術，例如電力線連接、同軸電纜或電話線連接組網等都讓家庭中獨立的傳統家電有機會能組成網絡、共享信息、傳輸數據等。低壓電力線遍布城市和農村的所有普通家庭，不需要室內重新布線，并且成本低，可即插即用，是基礎設施薄弱地區的重要方案之一。

這些網絡技術本身也在不斷演進，從最初的基本連接到后面的速率提升、安全性的完善等，它們使得家里的設備組成網絡，然后通過寬帶接入的外部管道連到互聯網。家庭的智能化是系統級的轉型，至少需要設備之間能夠傳輸數據、共享信息，然后才是數據分析，做出智能的判斷和處理，并達到設備之間的聯動。所以家庭中的設備需要這樣的平臺進行互聯互通，如果互聯網的寬帶接入是智能化轉型的第一個條件，家庭網絡連接則是智能化演進的第二個條件。

運營商將互聯網通過寬帶管道連接到用戶家里，互聯網廠家和家電廠商利用寬帶接入作為出口打造自己的家庭聯網平臺和家庭智能化。但這并不是運營商所期望的最終結局和行業分工，因為這就意味著運營商就像傳統的電力公司、煤氣公司、自來水公司一樣只是提供資源的傳輸和供給，家庭中的一切業務和應用都和運營商無關，運營商之間的管道模式沒有差異化選擇。

在這種模式下，運營商提供的是數據流的管道，而互聯網設備廠家提供的是智慧家庭多樣化的設備和服務。運營商搭建基礎網絡已經做了大量投資，在智慧家庭的市場中不會甘于落后。“如果丟掉了家庭市場，就會失去一塊巨大的市場，家庭業務是我們的重中之重。”這是中國電信集團公司對家庭業務的態度。

實際上運營商在家庭網絡平臺上有天然的優勢。它們擁有數據流量入口和出口的網關平臺，利用網關來快速占領家庭的智慧控制中心的優勢是互聯網廠家和家電廠商不能比擬的。雖然國內的運營商在家庭智能化方面起步較晚，但發展速度反而比國外快。三大國內運營商都分別利用自己的網絡技術和家庭網關產品，建立各自的生態環境和平臺，廣泛聯合產業內的合作伙伴，推動家庭設備的互聯互通，提供影音娛樂和家庭生活綜合應用等服務，這兩年在智能家居的發展道路上穩步前進。

中國電信的智慧家庭品牌是天翼智能網關、天翼高清機頂盒和智慧家庭APP。中國電信把這三件產品作為智慧家庭的三大入口。按照中國電信的規劃，天翼網關是智能網絡連接入口，天翼高清機頂盒是影音娛樂休閑入口，而智慧家庭APP是智慧生活入口，通過這三個關鍵產品，為家庭用戶提供網絡流量、影音娛樂和生活應用。通過這幾年的采集測試，天翼網關已經從原來1.0版本升級到2018年的3.0版本，而天翼高清機頂盒用戶已超過1億戶。通過智能網關，中國電信的方案融合了手機遙控家電、多屏互動、全球眼視頻監控等生活應用服務。另外中國電信還推出了智能音箱“小翼”，這是全國第一款內置運營商全4K機頂盒的智能音箱，它是天翼高清、視頻通話、家庭云等智慧家庭業務的語音入口。智能音箱是2018年的關鍵產品，是今后主推的電器控制入口。在天翼網關、天翼高清機頂盒和智慧家庭APP三大入口的基礎上，中國電信通過智能組網、天翼高清、家庭云、視頻通話、智能家居、智能音箱構建了生態的閉環，滿足用戶各層次的需求和加速數字家庭的生態建設。中國電信基于光寬帶的接入方式，建立了覆蓋全國的視頻服務專用網絡（CDN）來承載智慧家庭的業務，通過建設統一平臺，能夠提供標準化的接口，實現統一認證計費、開通服務以及支付等功能。

作為生態系統的開發，中國電信成立了智慧家庭產業聯盟，支持e-Link互聯互通的協議，能夠關聯具體的家庭設備，通過其平臺進行互聯互通的整合，具備了整體的聯動性。中國電信的生態環境能為家庭用戶提供影音娛樂、教育、健康、社區服務以及智能家居的應用等服務。

中國移動的寬帶接入晚于中國電信，但它發展和部署速度很快，利用廣泛的光纖接入到戶來給家庭提供4K電視服務和千兆接入等寬帶應用。中國移動的核心設備是智能網關和“魔百盒”，它是智能家庭解決方案的核心設備。中國移動提出以“1+1”（即家庭開放平臺+魔百盒）為家庭業務發展的總體思路，支持“3+X”產品體系，即國內的各個省市以高品質寬帶、家庭V網、魔百盒的“3”類產品為基礎，然后輔助發展自選推廣的產品“X”。在“1+1”的總體思路下，中國移動的“魔百盒”是“核心終端載體”并被定義為“統一服務入口”，面向家庭用戶的“和家庭”能夠提供視頻娛樂、智能家居、健康、教育等在內的智慧家庭解決方案和服務。

中國移動的家庭開放平臺的協議是And-Link，它聯手家電企業、互聯網公司、IT企業等建立了數字家庭合作聯盟，整合資源和優勢互補，解決數字家庭中設備互聯互通的問題，統一管理家庭業務和終端，實現端到端的服務支持，線上線下渠道整合，聯合實力雄厚的內容服務商，致力于生態系統的推廣和演進，家庭開放平臺可以讓合作伙伴獲得計費、網絡適配、終端適配等能力，讓合作伙伴共享中國移動覆蓋全國的硬件銷售渠道。另外中國移動聯合小米、海爾、南京物聯等企業，積極引入智能硬件產品，覆蓋智能家電、安防監控和節能控制領域。在數字化家庭服務方面，關注內容服務、連接服務、生活服務、親情服務，全力提升家庭用戶的體驗。

中國聯通則是以“智慧沃家”為核心提供智慧家庭業務，它建立了智慧沃家產業聯盟，推出了全系列的融合通信業務，包含了智能網關、應用商城、高清視頻通話、“隨心控”軟件和家庭云等服務，家庭成員之間可以實現寬帶、流量、語音和短信等業務的共享。

“智慧沃家”具體的家庭應用包含了沃家電視、沃家提速、沃家云盤、沃家總管等。其中沃家電視同時支持基礎電視業務和多款增值業務，例如云游戲的增值業務。沃家提速業務可以讓用戶在任意時間、任意場合、任意業務、任意終端，一鍵實現寬帶速率的提速。沃家云盤通過家庭云實現照片、視頻等內容在家里的遠程共享。沃家總管能夠通過手機APP實現對空調、攝像頭、燈光、門鎖、窗簾等的控制，讓用戶方便靈活地控制家庭中的設備，涵蓋了智能家庭生活和家庭安防兩個方面的應用。