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智慧家庭综合标准化体系及认证评价研究

作者:田晨燕 刘华益时间:2017-03-29来源:电子产品世界收藏
编者按:随着宽带技术、云计算、移动互联及智能家电等技术的快速发展,智慧家庭市场进入快速发展时期。但是我国智慧家庭存在生态体系尚未建立、产品互联互通程度不足、标准体系不完善等问题。研究适合我国智慧家庭产业发展状况的智慧家庭综合标准体系,推动智慧家庭在重点领域的认证评价,是促进我国智慧家庭产业发展的重要手段。

作者/ 田晨燕 刘华益 中国电子技术标准化研究院(北京 100007)

本文引用地址:http://www.eepw.com.cn/article/201703/345934.htm

  田晨燕,女,高级工程师,研究方向:宽带通信网技术;刘华益,男,高级工程师,研究方向:视音频处理、编码与传输技术。

摘要:随着宽带技术、云计算、移动互联及智能家电等技术的快速发展,市场进入快速发展时期。但是我国存在生态体系尚未建立、产品互联互通程度不足、标准体系不完善等问题。研究适合我国产业发展状况的智慧家庭综合标准体系,推动智慧家庭在重点领域的,是促进我国智慧家庭产业发展的重要手段。

引言

  2016年11月14日,工业和信息化部联合国家标准化管理委员会发布了《智慧家庭建设指南》(工信部联科【2016】375号)。《指南》提到,目标到2020年,初步建立符合我国智慧家庭产业发展需要的标准体系,形成基础标准较为完善、主要产品和服务标准基本覆盖、标准技术水平持续提升、标准应用范围不断扩大,与国际先进标准水平保持同步发展的良好局面。若干重点标准在智慧家庭产业集聚区得到推广应用,取得较好的应用示范效果,形成一批可复制、可推广的经验。

1 智慧家庭及产业生态链

  1.1 智慧家庭概念

  智慧家庭指将家庭范畴内的设备和系统连接在一起组成局域网的基础上,借助互联网等信息技术实现网络化管理和服务,组成家庭信息、娱乐、控制的互联系统。智慧家庭基于新一代信息技术的智慧化家庭综合性服务平台,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,在感知消费者生活需求的基础上,与智慧社区、新型智慧城市服务对接,是健康管理、居家养老、信息服务、互动教育、智能家居、能源管理、社区服务及家庭安防等智慧家庭应用接入公共服务资源后的以家庭为单元的综合体。

  1.2 智慧家庭产业生态链

  在智慧家庭产业生态链中,应用服务牵引产业发展,标准化与公共服务平台贯穿整个生态。智慧家庭生态是基于家庭网络的众多产品门类以及信息系统的整合体,集成了多领域的前沿技术和广泛应用,具体业务横跨消费电子、半导体、软件、通信、IT、半导体照明、建筑、安防、网络运营、信息、内容与应用服务等多个行业和领域,业务融合度高、产品关联性强、行业牵涉面广。智慧家庭产业链集制造与服务为一体,涵盖研发、制造、运营、推广应用、典型服务全环节的生态链。完整的智慧家庭主要由智慧家庭组网设备、智慧家庭智能终端、智慧家庭应用平台及系统、智慧家庭典型应用服务等四类内容组成。智慧家庭生态链如图1所示。

2 智慧家庭技术发展情况

  数字电视与数字家庭产业“十二五”规划实施以来,经过持续推动和发展积累,我国数字家庭市场规模正在高速增长。我国多个地区和产业园区具备了发展数字家庭产业的较强实力,已建成或筹建包括广东基地、浙江基地、湖北基地、四川基地、福州基地、济南基地、厦门基地、大连基地、青岛基地等9个数字家庭产业示范基地。

  智慧家庭应用普及的关键是打通智能家庭设备信息流与服务流,研究互联互通技术标准体系。当前,智慧家庭互联互通技术创新活跃,成为智慧家庭核心企业研发的重点。在蓝牙、WiFi、Zigbee等无线通信协议基础上,e家佳、闪联、DLNA等组织均依据不同的应用场景,开发不同的应用协议,以满足业务发展需求。目前,因e家佳、闪联和DLNA的标准化和产业化工作起步较早,具有一定的产品基础。

  美国及一些欧洲国家在智慧家庭研发方面处于领先地位,日韩等国紧随其后。国外智慧家庭产业的发展主要包括三个维度,一是运营商整合资源、捆绑自有业务,如德国电信依托相互合作,建设智慧家庭业务平台,提供后端解决方案;二是终端企业发挥产品优势、力推平台化运作,如苹果公司的HomeKit平台、三星公司的Smart Home平台、谷歌收购Nest平台等;三是巨头公司建立联盟,如Intel、微软及三星主导的OCF联盟、高通主导的AllSeen联盟及谷歌主导的Thread联盟等。

  2.1 国外相关技术特点

  2.1.1 DLNA

  DLNA联盟于2004年底开始推广基于互操作性指南1.0 版的产品,现行有效版本为1.5版本。预计未来将发布2.0 版本,其中将包括远程访问等,这是DLNA实质性突破家庭范畴,以互联网作为信息共享资源的重要标志。

  DLNA定义了分3个种别(Category)的12类(Class)设备。每一类作为DLNA的一个可确认的实体,一个DLNA认证产品必须实现一个或多个设备类的功能。

  DLNA的底层技术采用的是比较成熟的传输方式和协议标准,在网络的物理层的传输、网络层的设备发现和控制、音视频解码都直接采用了现有成熟的技术,如物理层和链路层的以太网技术和WLAN技术,网络层的IP技术。在应用层上,DLNA基于UPnP技术进行了2次开发,实现了针对音视频等消费电子设备的自动互联应用。DLNA是目前产品成熟度较高的智慧家庭互联技术。

  2.1.2 HomeKit

  HomeKit是苹果公司2014年发布的智能家居平台,并且开放了API,该平台可以通过iPhone来统一控制家中的各种智能家居产品,2016年,建筑商开始支持HomeKit。

  2.1.3 Smart Home

  Smart Home是三星公司2014年部署的智慧家庭平台,最初在韩国市场面世,随后推广到美国和其他国家。该平台帮助用户通过统一的应用方便地管理家庭中各种信息设备和家用电器。

  2.1.4 Thread

  Thread是谷歌公司2014年牵头成立的智能家居联盟,该联盟主导制定一种基于IP网络的协议,用以连接家里的智慧家庭产品,Thread具有安全、低功耗的特点;谷歌公司同时收购了以制造智能温控装置而备受市场关注的Nest公司,致力于布局智慧家庭产业。

  2.1.5 OCF及Allseen

  在标准层面,OCF的宗旨是定义通用的通讯协议,从而实现个人计算与新兴网络设备产生的信息流的无线互联及智能管理,适用于不同形式、不同操作系统以及不同网络供应商提供的设备。随着OCF技术发展及会员扩大,OCF将专注于推进制定各种网络设备实现互联及互操作的技术规范及认证技术规范。Allseen是以开放源代码平台AllJoyn为基础的单纯协议规范,其基于TCP/IP网络协议,制定类似UPnP、DLNA的规范,让智慧家庭设备通过Wi-Fi等实现互联互通。目前OCF与Allseen已合并。

  2.2 国内外标准化组织工作情况

  国际上多个标准化组织在智慧家庭领域开展工作,主要包括IEC/TC100,ISO/IEC/JTC1/SC25,ITU-T/SG9及ETSI等国际标准化组织,分别从智慧家庭概念模型、互联互通等方面开展了标准化工作。其中,IEC/TC100将国际联盟DLNA的标准纳为IEC在智慧家庭领域的国际标准,我国企业牵头制定的家庭网关标准也被纳入IEC标准。ISO/IEC/JTC1/SC25侧重于家用电子系统的标准化工作,我国企业牵头制定的有关资源共享、协同服务的系列标准也被纳入该组织。ITU-T/SG9致力于以家庭网关为核心的网络架构、家庭网络的安全机制及家庭网络的电信业务的标准化工作,HomePNA联盟的标准化也被纳入该组织。ETSI在接入和终端技术委员会下成立了一个NGN@home的工作组,致力于开展家庭环境下的NGN技术的标准化工作,该组织同时开展家庭网络设备间的互联互通标准化工作。

  国内不同的标准化组织在智慧家庭领域也各有侧重,主要包括SAC/TC242、SAC/TC426、SAC/TC46及CCSA等标准化组织。其中SAC/TC242是全国音频、视频及多媒体系统与设备标准化技术委员会,该组织在家庭网络、数字家庭及智慧家庭领域开展了大量工作,牵头制定了多项智慧家庭领域的行业标准、国家标准及国际标准。SAC/TC426是全国智能建筑及居住区数字化标准化技术委员会,目前主要侧重于智能家居领域的标准化工作。SAC/TC46是全国家用电器标准化技术委员会,目前主要侧重于白色家用电器的网络化、智能化方面的标准化工作。CCSA是中国通信标准化协会,目前侧重于基于公用电信网的宽带客户网络方面的标准化工作。

3 智慧家庭综合标准化技术体系

  智慧家庭涉及智慧家庭服务产业链条和产品技术链条的多个环节,基于智慧家庭产业链构成特点,以“应用牵引,产业需求”为引导,结合智慧家庭产业发展现状和成熟应用,开展标准体系构建。

  3.1 综合标准化技术体系

  智慧家庭标准体系为产品、技术、应用服务等智慧家庭生态体系提供支撑,与智慧家庭相关的技术和产业发展紧密相关,也关乎标准化工作的目标和定位。对现有各层次标准进行梳理,明确各层面标准化内容、范围和相互之间的关系,形成分层次、结构化的统一标准体系框架。根据智慧家庭典型生态体系,在产品、技术、服务等方面,归纳出共性属性,从而形成了基础标准、终端标准、服务标准及安全标准四大类的标准体系表,如图2所示。

  3.2 智慧家庭综合标准体系组成

  3.2.1 基础类标准

  智慧家庭基础类包括概念基础及网络基础两部分内容。

  概念基础部分规定了智慧家庭基础的技术和概念描述,描述了智慧家庭可能的应用场景,涉及的应用服务类型等。主要包含智慧家庭的基本概念、术语、应用场景、参考模型、图形符号等。基础部分标准是智慧家庭的概念、系统和结构框架的描述,便于理解和技术交流。

  网络类标准是智慧家庭应用实现的基础网络标准,包括公网、个网/体网、专网三部分。公网包含智慧家庭运行所需电信网、广电网、互联网、电力线通信网等承载网的技术要求、平台管理、业务和支撑系统等方面的标准。个网主要从个人家庭网络的体系结构、通信协议、网络设备三个方面制定智慧家庭个网标准。体网主要指应用于健康管理领域的以传感器网络为主的个人体域网。专网是指火灾报警、抄表系统和家庭安防等承载指定业务的专用网络的系统、工程、专用终端等方面的标准。

  3.2.2 终端类标准

  智慧家庭终端类标准围绕不同业务应用的终端形态制定术语、功能、接口、数据格式、易用性、终端安全等方面的标准,功能标准仅规定终端满足所属业务的基本功能;接口标准满足终端的可扩展性,终端使用标准的接口能与不同平台无缝融合;易用性标准把人和家庭的需求结合起来,提出终端易用性需求。

  3.2.3 安全类标准

  智慧家庭的安全类标准主要从网络安全、终端安全、服务安全三方面规定智慧家庭在各种应用场景下的安全性相关要求。

  3.2.4 服务类标准

  智慧家庭服务类标准针对典型智慧家庭应用场景制定了所需服务管控、服务连接、服务内容及服务安全内容。作为以服务为牵引的智慧家庭标准体系,智慧家庭服务标准具有跨领域、跨平台、跨部门的特点,需要各领域技术人员联合制定。智慧家庭典型应用场景不同,服务种类及类型也不尽相同。

  服务管控是指对智慧家庭中服务的接入、管理和监理等活动,以确保智慧家庭服务的管控经济有效。服务管控类别的标准主要涉及接入类标准及服务使用、服务管理等标准。服务接入分为服务接入类型及服务接入技术,服务使用包括服务使用规范指南、服务计量和计费,服务管理分为通用要求、实施指南及系统技术。在居家养老方面可提出如智慧家庭居家养老服务接入技术要求等标准。

  服务连接是指智慧家庭中服务相关的接口、开发、集成及产品研发等关联内容。服务开发又可分为服务交付及服务运营,服务集成分为集成服务能力及集成服务业务。可提出如智慧家庭信息平台服务集成等标准。

  服务内容是指智慧家庭中所能提供的服务项目及种类等。服务内容类标准主要涉及不同类别的智慧家庭服务,包括网络服务、软件服务、终端设备服务、云平台服务、数据分析服务、信息资讯服务、运行维护服务及远程防控服务等。网络服务可分为服务质量等类别,云平台服务分为通讯服务、计算服务、数据存储服务、基础设施服务等类别,运行维护服务分为数据分析、收集与表示等类别,远程防控可分为远程管理等类别。可提出如智慧家庭终端设备维修数据分析、收集与表示、智慧家庭终端设备的远程管理等标准。

  服务安全是指智慧家庭中安全相关的管理、评测及评估等内容。服务安全类标准主要涉及服务安全管理指南、服务安全框架、服务安全评测体系及服务安全能力评估等标准。服务安全框架可分为业务安全及运营安全。可提出如智慧家庭云服务安全管理指南、智慧家庭云服务安全评测指标体系、智慧家庭信息服务安全能力评估等标准。

  3.3 智慧家庭综合标准化重点工作

  为了促进智慧家庭生态体系的建设,将率先在健康养老方面开展工作。首先,开展智慧家庭健康养老应用示范,鼓励发挥地方的积极性开展试点,调动各级医疗资源、基层组织以及相关养老服务机构、产业企业等方面的力量,打通服务链条,共同开展健康养老服务;其次,研究制定鼓励性的产业政策。健康养老涉及到医疗监管、民政、食药监等各个部门和产业链的各个环节,推出顶层设计和鼓励性政策,打通这些环节,引导产业发展和应用服务落地;第三,开展智慧家庭健康养老相关产品标准和服务规范的制订工作;第四,支持各地推进健康养老公共服务平台建设。

4 智慧家庭相关

  智慧家庭的发展伴随着众多技术的推动,其中很多产品需要技术完成认证后才能上市。本文研究智慧家庭需要进行的内容,为智慧家庭的研究开发提供参考依据。

  智慧家庭产品上市,目前需要终端完成的认证有3C认证、入网认证、Wi-Fi认证、HDMI认证、USB认证、DLNA认证等。3C认证、入网认证是基础性认证,保障智慧家庭产品的安全使用;Wi-Fi、HDMI、USB、DLNA、蓝牙认证等属于技术符合性认证,用于规范终端的性能。

  4.1 3C认证

  3C认证是“中国强制性产品认证制度”,英文缩写为CCC。它是中国政府为保护消费者人身安全和国家安全、加强产品质量管理、依照法律法规实施的一种产品合格评定制度。

  智慧家庭产品可作为音视频类设备,需通过国家统一推行的3C认证。

  4.2 入网认证

  更多的智慧家庭产品包含通信模块,为智慧家庭的移动数据业务提供支撑。智慧家庭产品携带有无线移动通信或者WiiFi接口的,需完成通信设备的入网认证。

  4.3 Wi-Fi认证

  Wi-Fi是基于IEEE 802.11标准的无线区域网络技术,Wi-Fi认证计划是由Wi-Fi联盟推行的用于认证基于IEEE 802.11技术的产品和服务的互通性。

  4.4 HDMI认证

  HDMI是高清多媒体接口,可在一条线缆上传输无压缩的高清视频和音频,HDMI认证的最新版本为2.0b。HDMI认证由HDMI协会推行,需在HDMI授权测试中心完成符合性测试的全部项目。HDMI认证的产品类别包含Source、Sink、Cable和Repeater,和智慧家庭终端相关的HDMI认证主要为Source和Sink两种产品。

  4.5 USB认证

  USB是通用串行总线,USB认证计划是由USB-IF推行的符合性认证测试, USB-IF制定了符合性测试流程和标准,来判断产品是否符合USB的规范。通过USB认证的产品可获得认证标识。

  4.6 DLNA认证

  DLNA是数字生活网络联盟,DLNA在家庭内建立一个集中管理个人计算机、家用电器和移动电子设备的互操作性网络,创造一个能够共享和传输数字媒体和内容的环境,可通过有线或无线网络共享媒体内容。2005年9月,DLNA发布了认证和标识计划,以确保根据DLNA技术规范设计、生产的产品具有协议一致性和互操作性。

  4.7 Bluetooth认证

  蓝牙是一种开放的近距离无线通信技术。它使用调频扩谱(FHSS)、时分多址(TDMA)、码分多址(CDMA)等技术,在小范围内建立多种通信与信息系统之间的信息传输。智慧家庭产品具有蓝牙功能并且在产品外观上标明蓝牙标志,必须通过蓝牙认证。

  4.8 Zigbee认证

  ZigBee是基于IEEE802.15.4标准的低功耗局域网协议。该技术的核心协议由IEEE 802.15.4工作组制定,智慧家庭产品生产商需成为ZigBee 联盟成员才可以提交产品认证和兼容性测试,通过ZigBee认证的产品可获得认证标识。

5 结束语

  本文分析了当前智慧家庭产业发展现状,提出了智慧家庭,并对智慧家庭所涉及认证评价技术进行了研究。为我国智慧家庭标准化及认证评价提供参考。

  参考文献:

  [1]《智慧家庭综合标准化体系建设指南》工信部联科【2016】375号.

  [2]《智慧家庭综合标准化体系架构研究》2016年第十八届全国消费电子技术年会论文集.


  本文来源于《电子产品世界》2017年第4期第22页,欢迎您写论文时引用,并注明出处。



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