2024智能家居无线互联的发展趋势报告

王兴军教授博导 国家高层次人才国务院特殊津贴专家广东省南粤百杰人才深圳市物联网协会首席专家 2024.11.02 个人简介 国务院特殊津贴专家，国家千人计划专家，南粤百杰人才，国家工信部数字电视关键件标准工作组组长，UTI机卡分离标准工作组组长，国家新闻出版广电总局ChinaDRM数字内容版权保护HN标准工作组组长，TVOS安全标准工作组副组长，IEEE会员，中国电子学会高级会员，中国广播电视技术委员会理事，中国医促会常务理事、标准委员会秘书长，中国欧美同学会理事，广东省睡眠相关疾病专业委员会副主任委员。深圳市信息安全与内容保护工程实验室主任 混合网络宽带接入+BCDN技术；网络安全、数字内容保护、区块链、视频水印与版权追踪技术；视频大数据分析与内容推荐技术；医疗健康AI+智能传感器+可穿戴+大数据云平台技术；广电白频谱超宽带与5G通信技术;低时延高可靠物联网技术。 研究方向 领导制定四项国家行业标准和12项团体标准；ChinaDRM已经推广超过2000万用户；DRM算法和系统获得美国Merdan最顶级A级认证;获得中国广播电视科学技术奖等多个省部级奖项；领导多个国家省市重大项目和国内外企业的横向科研项目。 研究成果 12智能家居无线互联3无线互联面临挑战4无线互联通信技术发展趋势 目录 CONTENTS 12智能家居无线互联3无线互联面临挑战4无线互联通信技术发展趋势 目录 CONTENTS 智能家居概述 智能家居是以住宅为平台，集成网络通信、安全防范、自动控制、音视频等多种技术，将家居生活的相关设施进行智能化管理，通过传感器、控制器等设备收集家庭环境数据，并根据用户需求和预设策略自动调节家居设备的运行状态，旨在提高家居生活的安全性、便利性、舒适性和艺术性，同时实现节能环保的目标。 随着物联网（Internet of Things，Io T）技术的发展，智能家居（Smart Home）系统正在迅速的得到普及。工信部网站于2023年公开征求了《5G应用“扬帆”行动计划（2021-2023年）》的意见。该计划详细规划了5G技术在赋能应用重点领域的方向，尤其强调了5G与智慧家居的紧密结合。 智能家居概述 智能家居架构中通过物联网实现了各种设备和系统之间的互相连接和协作，从而实现智能化的家居控制。智能家居架构的意义在于： 控制 通信 交流 服务 •提高生活便利性：智能家居架构可以实现各种家居设备的联动和自动化控制，使用户可以通过手机或语音助手实现对家居设备的远程控制，提高了生活的便利性。 •增强家居安全性：智能家居架构可以实现家居设备的安全监控和报警功能，增强家居的安全性。•提高能源利用效率：智能家居架构可以实现家居设备的智能调节和优化控制，节约能源，提高能源利用效率。•个性化定制：智能家居架构可以根据用户的需求和习惯进行个性化定制，实现智能家居的个性化服务。 智能家居与物联网 物联网技术是实现智能家居的关键推动力量，通过设备互联与数据交互，使得家居系统更加高效、智能和便捷。二者关系如下： 物联网（Internet of Things，IOT）指将互联网的概念扩展到物理设备和日常对象之间的连接中。这些设备嵌入了电子设备、网络连接和其他形式的硬件(如传感器)，可以通过网络与其他人通信和交互，并且可以远程监控。 Ø物联网为智能家居提供基础框架。Ø物联网标准和协议的开发（如Wi-Fi、Zigbee、Bluetooth等）促进了智能家居设备的互操作性。Ø智能家居设备通过物联网持续收集用户行为、环境等数据。Ø通过物联网远程控制与自动化管理智能家居。Ø物联网保障智能家居的数据安全与隐私。 物联网概述 数据传输的效率方面，在5G技术的大规模商用后，也已经不是问题，作为新一代的移动通信技术，除了基站的部署成本以外，具备了高速率、低延时、高可靠性、大带宽等优势。以5G技术作为物联网传输层的传输技术将大幅度拓展物联网的应用面。 在物流领域，物联网可打破地域限制实现物物之间的信息获取、传递、存储、融合使用等服务的网络，从而提高整个物流行业的信息化能力。 物联网的网络架构 物联网的知识体系 物联网模型—四个层级 物联网模型—四个层级 各层级涉及的主要公司 无线通信技术概述 无线通信是通过电磁波（如无线电波、微波、红外线等）在空气中传输信号的一种技术。其核心目标是无需物理连接，即可实现远程通信。无线通信技术广泛应用于广播、电话、互联网和各种无线设备。 无线通信技术具体分类 物联网的网络通信 物联网的网络通信是实现设备和系统之间无缝连接和数据交换的关键。物联网网络通信技术包括有线和无线技术，通过各种协议和标准来确保设备之间的数据传输。物联网的网络通信技术在不断发展，以适应日益增长的设备连接需求和多样化的应用场景。选择合适的通信技术是确保物联网系统高效运行的关键。 骨干网、核心网、城域网、接入网： 其他（卫通、宽带...) 有线网络：光纤（FTTH/FTTD）、以太网、广电混合网络（HFC）、电话网络、电力线（PLC）、其它专线；无线网络：2G/3G/4G/5G/5Ga/6G、星座互联网、WiMax、DTMB、DVB-T、DAB、...... WiFi2/3/4/5/6/7、Lora、Zigbee，蓝牙3/4/5/6、NFC、星闪、CAT1/CAT4、NB、RedCap、...毫米波通信、红外/可见光通信（LiFi...）、超声通信、... 无线通信的WiFI技术 WiFi（Wireless Fidelity）是一种基于IEEE 802.11标准的无线局域网（WLAN）技术，允许设备在没有物理线缆的情况下进行网络连接。WiFi技术广泛应用于家庭、办公室、公共场所等环境中，为用户提供便捷的无线网络接入。 无线通信的WiFI技术 WiFi技术有多个不同的标准，每个标准在速度、频率、覆盖范围和其他特性上有所不同。主要的WiFi标准包括： •IEEE 802.11a：工作在5 GHz频段，最大理论速率为54Mbps。•IEEE 802.11b：工作在2.4 GHz频段，最大理论速率为11Mbps。•IEEE 802.11g：工作在2.4 GHz频段，最大理论速率为54Mbps。•IEEE 802.11n：工作在2.4 GHz和5 GHz频段，最大理论速率为600 Mbps。•IEEE 802.11ac：工作在5 GHz频段，最大理论速率为几Gbps。•IEEE 802.11ax（WiFi 6）：工作在2.4 GHz和5 GHz频段，最大理论速率为几Gbps，同时提高了效率和容量。•IEEE 802.11be（WiFi 7）：即将推出，旨在提供更高的速度和更低的延迟。 物联网的应用 12智能家居无线互联3无线互联面临挑战4无线互联通信技术发展趋势 目录 CONTENTS 通信需求 通信需求 通信需求 5G在物联网领域的应用 5G概述 5G通信技术 当前，全世界最先进的通信技术之一就是5G技术，全世界对这一技术十分的关注。以5G通信技术应用为基础，能够使数据传统速度大大提升，使传统的空间限制得以有效的消除。 5G典型应用 1.超高清视频/图像（AR/VR）2.超高速万人/万物互联3.车联网/联网无人机4.远程医疗5.智慧电力6.工业控制7.智能安防8.个人助理9.智慧园区10.智慧电商 5G在物联网领域的应用 5G在物联网领域的应用 智能家居 智慧基建 智慧交通 •利用城市中公共设施以及监视器，提升城市运营效率，加强发展。 •在基建设施（如路灯、红绿灯）中搭载传感器，收集城市实时资料，加强管理及提升安全性。 •对用户声音或手势进行追踪，帮助控制其他家庭设备，实现智慧家庭。 智慧医疗 智慧电网 智慧工厂 •通过物联网技术使工厂效率提升，降低管理成本，并强化员工安全。 •透过物联网传递及预测电网需求资讯，更有效率的配送能源，减少能源浪费。 •可以对病患进行远距离监控，加强对体征的掌握，提升治疗成效。 智慧无人机 自动驾驶 智能零售 •对于零售商家而言，物联网可以优先提升商家上下游的运转效率。 •将城市中汽车作为终端，结合云端同步，自动驾驶等功能，改善交通，提升行车安全。 •通过连接运转中的无人机，对于智能物流以及加速跑腿效率是一项有意义的创新，能有效提升人身安全。 5G在物联网领域的应用 高清视频会议 智慧农业 智能校园（社区） •在5G+超高清视频直播的基础上，在超高清视频素材到达云端之后，在云端部署相应的视频制作软件，通过桌面应用、H5页面等方式对视频素材进行云端的制作，然后再通过5G网络进行内容分发，实现基于5G网络的超高清视频制播。 •对用户声音或手势进行追踪，帮助控制其他家庭设备，实现智慧家庭。 •利用城市中公共设施以及监视器，提升校园安全，图书管理，识别人员信息等。 智慧工地 智慧旅游 智慧物流 •可以对工地进行远距离监控，加强对施工现场的掌握，提升设备机具的信息化改造；治疗成效。 •利用物联网等新技术，通过移动互联网，借助便携的终端上网设备，主动感知旅游资源、旅游经济、旅游活动、旅游者等方面的信息，及时发布，让人们能够及时了解这些信息，安排和调整工作与旅游计划。 •物流智慧业务产业中，需要建立一个数据采集、动作执行、数据汇聚、网络传输、数据处理、数据分析、智慧应用、商业模式、方案集成、运营服务的端到端的完整体系架构。 智慧金融 智慧码头 智能电网 •中国联通联合爱立信、青岛港和振华重工在青岛港新前湾自动化码头成功实现了基于5G连接的自动岸桥吊车控制操作和运输集装箱，在5G网络智慧码头领域再上一个台阶。 •基于5G，银行可以充分运用远程服务或智能交互功能，如客户可以通过视频银行办理开户、签约、缴费、汇款等常用业务。还能用AR、VR等沉浸式技术提供新型场景化服务体验，创新银行与客户的交互模式。 •利用城市中公共设施以及监视器，提升城市运营效率，加强发展。 5G在物联网领域的应用 5G在物联网领域的应用 物联网领域应用 智能家居 智能家居已经是在市面上具有成熟产品的一项概念，像是苹果的HomeKit，小米的小爱同学等，通过语音或手势交互，对支持相应标准的家具进行控制。 物联网领域应用 智能交通 物联网可以在整个交通系统中部署，帮助不同车辆、交通设施的互相通讯，实现交通疏导、智能驾驶等功能。 而在深圳的物联网示范园区已实现了这样的范例，验证了智能交通的可行性。 物联网领域应用 智慧码头 中国联通联合爱立信、青岛港和振华重工在青岛港新前湾自动化码头成功实现了基于5G连接的自动岸桥吊车控制操作、抓取和运输集装箱，在5G网络应用于智慧码头领域再上一个台阶。 物联网领域应用 智慧医疗 在世界移动大会上，关于联通5G智慧医疗的一段视频火了。有了5G的帮助，未来医院可实现更快速的数据传输、分析及预警，并具备更全面可靠的监护条件，能够通过语音交互、触屏、人脸识别等方式，为患者提供诊前、诊中、诊后全流程的医疗健康服务。 物联网领域应用 健康穿戴 物联网在医疗保健方面也有诸多应用，通过穿戴式的血压针、心率计等等，收集监控患者的体征，在疾病的预防和控制有很大的功用。 物联网领域应用 5G+智能电网 5G智能电网已成功实现5G智能分布式配电、变电站作业监护及电网态势感知、5G基站削峰填谷供电等多个新应用。 物联网领域应用 市区环境的无人驾驶 5G具备的超高可靠低时延通信（uRLLC）使得车辆终端在市区环境中可以在低于1ms的延迟下与云端进行通信，将车辆纳入物联网，实现智能交通。右图为百度Apollo的无人化路测。 物联网领域应用 智能零售商店 对于零售商家而言，物联网能够提升供应链精度，加快收银效率，具有诸多好处。而5G具备的海量机器类通信（mMTC）也可以使得设备商家中复杂的环境联网，甚至可以做到对每一个商品联网，实现