廣電物聯(lián)網(wǎng) 智能家居體系設(shè)計(jì)

引言

目前，隨著信息技術(shù)的迅猛發(fā)展，特別是傳感網(wǎng)技術(shù)的迅速普及，物聯(lián)網(wǎng)業(yè)務(wù)在國(guó)內(nèi)外呈現(xiàn)蓬勃發(fā)展的態(tài)勢(shì)?，F(xiàn)在,物聯(lián)網(wǎng)已經(jīng)成為新一代信息技術(shù)的主要發(fā)展方向。在國(guó)外，物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)已經(jīng)逐步進(jìn)入了成熟發(fā)展期，而我國(guó)的物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)在中央一系列政策扶植下也迅速發(fā)展。其中，運(yùn)營(yíng)商由于掌握了大量的網(wǎng)絡(luò)和客戶資源，在物聯(lián)網(wǎng)這場(chǎng)新信息革命中處于領(lǐng)跑地位。作為廣電領(lǐng)域的運(yùn)營(yíng)商，廣播電視由于擁有大量的家庭用戶資源和成熟的傳輸網(wǎng)絡(luò)，在發(fā)展物聯(lián)網(wǎng)智能家居業(yè)務(wù)時(shí),具有得天獨(dú)厚的優(yōu)勢(shì)。而作為物聯(lián)網(wǎng)智能家居業(yè)務(wù)的基礎(chǔ)，物聯(lián)網(wǎng)智能家居體系的設(shè)計(jì)是業(yè)務(wù)成敗的關(guān)鍵。

1目前物聯(lián)網(wǎng)智能家居平臺(tái)的存在問題

目前市場(chǎng)上已經(jīng)出現(xiàn)了一些智能家居的產(chǎn)品和服務(wù)平臺(tái),但在實(shí)現(xiàn)各項(xiàng)業(yè)務(wù)的反饋時(shí)，所遇到的一個(gè)主要問題是在一個(gè)異構(gòu)環(huán)境下，如何用一種統(tǒng)一的方式組織和處理來自不同業(yè)務(wù)的數(shù)據(jù)，并實(shí)現(xiàn)不同業(yè)務(wù)的精確反饋。具體來說，廣電物聯(lián)網(wǎng)智能家居體系架構(gòu)通常需要解決下面一些問題。

1.1傳輸標(biāo)準(zhǔn)不統(tǒng)一

目前，市場(chǎng)上的物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)品通信標(biāo)準(zhǔn)繁雜，例如Wi-Fi、Bluetooth、ZigBee以及各大廠家基于這些標(biāo)準(zhǔn)衍生出的私有標(biāo)準(zhǔn)，市面上的物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)品使用的通信技術(shù)竟有數(shù)十種之多。而國(guó)內(nèi)物聯(lián)網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)化組織山頭林立的特點(diǎn)，又加劇了傳輸標(biāo)準(zhǔn)統(tǒng)一的難度。僅智能家居方面就存在以信息產(chǎn)業(yè)部為首的“閃聯(lián)”和海爾牽頭的“E佳家”等數(shù)個(gè)標(biāo)準(zhǔn)化組織。物聯(lián)網(wǎng)傳輸標(biāo)準(zhǔn)在短時(shí)間無法統(tǒng)一是統(tǒng)一平臺(tái)面對(duì)的第一個(gè)難點(diǎn)。

1.2單一平臺(tái)無法處理多業(yè)務(wù)

目前市場(chǎng)上的物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)品和其后端業(yè)務(wù)支撐平臺(tái)大多采用的是單對(duì)單模式，即一個(gè)業(yè)務(wù)應(yīng)用對(duì)應(yīng)一個(gè)后端平臺(tái)，這大大地簡(jiǎn)化了物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)品的開發(fā)難度，但卻加劇了部署和整合的難度。當(dāng)大規(guī)模部署物聯(lián)網(wǎng)智能家居業(yè)務(wù)的時(shí)候，分散的業(yè)務(wù)和平臺(tái)大大提高了系統(tǒng)的復(fù)雜性，也帶來了部署和維護(hù)方面的問題，同時(shí)也極大地影響了用戶的體驗(yàn)。

1.3數(shù)據(jù)庫(kù)環(huán)境不一致

數(shù)據(jù)庫(kù)環(huán)境不一致的主要原因是由于各項(xiàng)業(yè)務(wù)應(yīng)用不同所造成的。每項(xiàng)物聯(lián)網(wǎng)智能家居業(yè)務(wù)都有其單獨(dú)的數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)，除了數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)的問題外，還包括數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)各異、支持?jǐn)?shù)據(jù)類型不同等問題，譬如每項(xiàng)業(yè)務(wù)應(yīng)用單獨(dú)運(yùn)行，都會(huì)產(chǎn)生大量的數(shù)據(jù)，這些數(shù)據(jù)無法有效地共享。所以就需要一種方法來解決這個(gè)問題。

1.4業(yè)務(wù)與業(yè)務(wù)之間如何進(jìn)行信息共享

作為智能家居的組成部分，業(yè)務(wù)之間的信息共享是急需解決的問題，這涉及到公有信息的共享和關(guān)聯(lián)業(yè)務(wù)的實(shí)現(xiàn)，同時(shí)又與信息安全息息相關(guān)。

1.5平臺(tái)和業(yè)務(wù)無法有效維護(hù)

目前的物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)品和后端平臺(tái)都普遍存在維護(hù)升級(jí)困難的問題。如果平臺(tái)需要增加或者刪除業(yè)務(wù)，就需要專業(yè)的平臺(tái)技術(shù)商提供專業(yè)的技術(shù)支持，這幾乎無法在普通平臺(tái)管理員的管理下完成；而對(duì)于終端節(jié)點(diǎn)的任何改動(dòng)，例如軟件升級(jí)，節(jié)點(diǎn)的增加或者刪除，業(yè)務(wù)邏輯的改動(dòng)，都需要專門的技術(shù)人員上門進(jìn)行服務(wù)，既費(fèi)時(shí)也費(fèi)力，同時(shí)還對(duì)業(yè)務(wù)的長(zhǎng)期開展和平臺(tái)的長(zhǎng)期運(yùn)行不利。

2整體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

圖1所示是廣電物聯(lián)網(wǎng)智能家居系統(tǒng)的整體邏輯架構(gòu)。整個(gè)廣電物聯(lián)網(wǎng)智能家居體系可以分為兩部分，即以機(jī)頂盒為核心的底層部分和建筑在底層之上的以智能家居平臺(tái)為核心的后端服務(wù)結(jié)構(gòu)。這兩者的關(guān)系密不可分，底層設(shè)計(jì)對(duì)物聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)的構(gòu)建具有重大影響，反之，上層的設(shè)計(jì)也在很大程度上對(duì)底層業(yè)務(wù)的開展產(chǎn)生著影響。

2.1底層基礎(chǔ)設(shè)計(jì)

2.1.1終端節(jié)點(diǎn)的設(shè)計(jì)

作為廣電運(yùn)營(yíng)商，終端節(jié)點(diǎn)不是主要的業(yè)務(wù)方向，因此終端節(jié)點(diǎn)以集成為主。目前市場(chǎng)上的智能家居終端產(chǎn)品種類繁多,標(biāo)準(zhǔn)不統(tǒng)一，因此，這是目前智能家居業(yè)務(wù)終端節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)管理的主要障礙。標(biāo)準(zhǔn)化是廣電智能家居業(yè)務(wù)的長(zhǎng)期目標(biāo)之一，但在現(xiàn)階段，該目標(biāo)存在一定難度，因此，設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)暫時(shí)容忍終端節(jié)點(diǎn)產(chǎn)品的標(biāo)準(zhǔn)問題，而考慮用其他設(shè)計(jì)途徑回避該問題。2.1.2網(wǎng)關(guān)的設(shè)計(jì)

網(wǎng)關(guān)是智能家居產(chǎn)品的重要組成部分，目前的網(wǎng)關(guān)產(chǎn)品解決方案很多，各種通信標(biāo)準(zhǔn)的網(wǎng)關(guān)產(chǎn)品層出不窮。從系統(tǒng)集成化和廣電特色的角度出發(fā)，智能網(wǎng)關(guān)應(yīng)與機(jī)頂盒結(jié)合，進(jìn)行一體化設(shè)計(jì)，但這種設(shè)計(jì)存在的問題：一是目前市場(chǎng)上機(jī)頂盒與網(wǎng)關(guān)一體化設(shè)計(jì)的產(chǎn)品較少，市場(chǎng)對(duì)于這種設(shè)計(jì)支持力度還存在不足;二是目前終端廠商的解決方案中，大多包括有智能網(wǎng)關(guān)產(chǎn)品，若機(jī)頂盒與網(wǎng)關(guān)做強(qiáng)制捆綁，又會(huì)涉及到廠家利益分配問題；第三，如果采用一體化設(shè)計(jì)，大量舊型號(hào)的機(jī)頂盒將無法開展廣電智能家居業(yè)務(wù);第四，目前許多物聯(lián)網(wǎng)智能家居終端產(chǎn)品采用了無線通訊技術(shù)，由于機(jī)頂盒位置的固定性，如果網(wǎng)關(guān)與機(jī)頂盒一體化設(shè)計(jì)，則可能會(huì)出現(xiàn)信號(hào)無法最優(yōu)化的情況。因此，在現(xiàn)階段，網(wǎng)關(guān)還是與機(jī)頂盒分離，一體化產(chǎn)品只能作為遠(yuǎn)期目標(biāo)。智能網(wǎng)關(guān)的具體功能：一是協(xié)議的轉(zhuǎn)換，即將不同傳輸標(biāo)準(zhǔn)的底層節(jié)點(diǎn)業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)通過統(tǒng)一的方式轉(zhuǎn)換為統(tǒng)一的傳輸格式；二是業(yè)務(wù)的識(shí)別，由于業(yè)務(wù)將通過統(tǒng)一的通道進(jìn)行上傳，多業(yè)務(wù)對(duì)單一平臺(tái)的模式就要求必須對(duì)業(yè)務(wù)加以區(qū)別，每個(gè)智能網(wǎng)關(guān)聯(lián)結(jié)單項(xiàng)業(yè)務(wù)的所有節(jié)點(diǎn)，然后通過軟件對(duì)業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)加上業(yè)務(wù)識(shí)別碼幀頭后才能進(jìn)行上傳。

2.1.3機(jī)頂盒的設(shè)計(jì)與底層管理

機(jī)頂盒的具體功能如下：

數(shù)據(jù)的上下行通道中的所有節(jié)點(diǎn)的業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)都通過機(jī)頂盒上傳，而反饋信號(hào)也通過機(jī)頂盒這個(gè)通道返回。

機(jī)頂盒是數(shù)據(jù)反饋結(jié)果的展現(xiàn)平臺(tái)。

機(jī)頂盒是底層管理的中心，負(fù)責(zé)對(duì)底層網(wǎng)關(guān)和節(jié)點(diǎn)的管理，包括節(jié)點(diǎn)、網(wǎng)關(guān)的添加與刪除，網(wǎng)關(guān)及機(jī)頂盒的軟件升級(jí)，以及對(duì)某些終端節(jié)點(diǎn)的操作等。

對(duì)于部分簡(jiǎn)單應(yīng)用的操作，機(jī)頂盒還應(yīng)有一個(gè)小應(yīng)用層，并有其對(duì)應(yīng)的界面，能完成對(duì)一些簡(jiǎn)單業(yè)務(wù)的操作。

2.2上層結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

2.2.1支撐平臺(tái)的設(shè)計(jì)

支撐平臺(tái)是整體結(jié)構(gòu)的上層核心，所有通過網(wǎng)絡(luò)上傳的數(shù)據(jù)都需要通過平臺(tái)這個(gè)關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)才能進(jìn)行下一步處理，因此，它需要完成一系列復(fù)雜的功能。主要有：

用戶身份的識(shí)別。由于從機(jī)頂盒和智能終端上傳的數(shù)據(jù)帶有身份信息識(shí)別碼，所以，支撐平臺(tái)首先要對(duì)其發(fā)起數(shù)據(jù)請(qǐng)求，并對(duì)數(shù)據(jù)庫(kù)中存儲(chǔ)的用戶信息進(jìn)行比對(duì)，符合要求才能進(jìn)行下一步操作。

業(yè)務(wù)邏輯的分解。所有業(yè)務(wù)邏輯在平臺(tái)根據(jù)業(yè)務(wù)邏輯識(shí)別碼被分解為單一業(yè)務(wù)，然后經(jīng)過比對(duì)，再送入上層應(yīng)用中進(jìn)行進(jìn)一步的處理。

平臺(tái)是上層結(jié)構(gòu)管理的核心，擁有獨(dú)立的管理界面，管理員可以通過平臺(tái)對(duì)上層應(yīng)用進(jìn)行改動(dòng)維護(hù)，對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行刪除、添加、更新等一系列操作，同時(shí)管理員也可以通過平臺(tái)對(duì)機(jī)頂盒的管理模塊進(jìn)行遠(yuǎn)程支持(例如向機(jī)頂盒進(jìn)行軟件更新支持等)。

(4)平臺(tái)同樣是BOSS(服務(wù)支持)系統(tǒng)的門戶，用戶管理數(shù)據(jù)可通過平臺(tái)與BOSS系統(tǒng)進(jìn)行通訊，負(fù)責(zé)業(yè)務(wù)的開啟、關(guān)閉和計(jì)費(fèi)等。

2.2.2應(yīng)用結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)

應(yīng)用是廣電網(wǎng)智能家居業(yè)務(wù)的服務(wù)關(guān)鍵，負(fù)責(zé)對(duì)業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)進(jìn)行相應(yīng)的處理，并對(duì)處理結(jié)果進(jìn)行反饋。其主要的功能有:

業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)經(jīng)過平臺(tái)的邏輯分解后，被送入相對(duì)應(yīng)的應(yīng)用進(jìn)行處理。

處理結(jié)果生成歷史記錄后，被送入數(shù)據(jù)庫(kù)保存。

通過外聯(lián)方式對(duì)業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)的處理結(jié)果進(jìn)行反饋，如派專業(yè)人員上門服務(wù)等，同時(shí)通過自上而下的模式把反饋結(jié)果返回機(jī)頂盒和手機(jī)等設(shè)備進(jìn)行呈現(xiàn)。涉及到對(duì)終端操作的,貝雁過機(jī)頂盒對(duì)終端發(fā)出控制指令，如觸發(fā)報(bào)警等。

關(guān)聯(lián)業(yè)務(wù)應(yīng)用之間不進(jìn)行通訊(如老人看護(hù)與健康醫(yī)療相關(guān)業(yè)務(wù)等)，可共用部分?jǐn)?shù)據(jù)，但不進(jìn)行直接通訊，涉及到的共有數(shù)據(jù)都可通過接口與數(shù)據(jù)模塊通訊獲得，故可避免應(yīng)用之間的影響，降低系統(tǒng)復(fù)雜性，提高體系的模塊化程度。2.2.3數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)環(huán)境的搭建

數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)環(huán)境是體系結(jié)構(gòu)搭建的難點(diǎn)之一，涉及到平臺(tái)之間的相互融合和數(shù)據(jù)安全等一系列問題，因此，它需要完成以下功能：一是數(shù)據(jù)的請(qǐng)求業(yè)務(wù)，即當(dāng)平臺(tái)請(qǐng)求用戶身份識(shí)別或者應(yīng)用請(qǐng)求數(shù)據(jù)時(shí)，向平臺(tái)或者應(yīng)用發(fā)送數(shù)據(jù)；二是數(shù)據(jù)的維護(hù)、更新和操作。

2.2.4BOSS系統(tǒng)的連接

平臺(tái)作為身份識(shí)別的門戶，還承擔(dān)著與BOSS系統(tǒng)連接的業(yè)務(wù)。當(dāng)用戶通過平臺(tái)經(jīng)過身份驗(yàn)證登陸后，BOSS系統(tǒng)便可進(jìn)行管理數(shù)據(jù)的操作，這主要有用戶的計(jì)費(fèi)和用戶業(yè)務(wù)的開通與關(guān)閉等。

3業(yè)務(wù)流程

本系統(tǒng)的典型業(yè)務(wù)流程場(chǎng)景包括以機(jī)頂盒為核心的簡(jiǎn)單流程、經(jīng)過遠(yuǎn)程終端登陸平臺(tái)的業(yè)務(wù)流程和業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)經(jīng)過平臺(tái)的復(fù)雜流程。其中，以機(jī)頂盒為核心的不經(jīng)過平臺(tái)的簡(jiǎn)單業(yè)務(wù)流程圖如圖2所示。

在圖2中，當(dāng)傳感器節(jié)點(diǎn)發(fā)現(xiàn)數(shù)據(jù)異常時(shí)，業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)被上傳至網(wǎng)關(guān)，加上網(wǎng)關(guān)代碼(同時(shí)也是業(yè)務(wù)代碼)，網(wǎng)關(guān)將業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)至機(jī)頂盒應(yīng)用層。機(jī)頂盒應(yīng)用層對(duì)業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，并根據(jù)處理結(jié)果或者用戶判斷的方式?jīng)Q定是否進(jìn)行操作。如果操作，即發(fā)送操作信號(hào)，將數(shù)據(jù)根據(jù)網(wǎng)關(guān)/業(yè)務(wù)代碼發(fā)送至相應(yīng)網(wǎng)關(guān)，網(wǎng)關(guān)再通過操作信號(hào)中的設(shè)備碼將操作信號(hào)發(fā)送至終端節(jié)點(diǎn)。該業(yè)務(wù)流程適用于較為簡(jiǎn)單的不需要平臺(tái)上傳處理的業(yè)務(wù)。

經(jīng)過遠(yuǎn)程終端登陸平臺(tái)的業(yè)務(wù)流程圖如圖3所示。與以機(jī)頂盒為核心但不經(jīng)過平臺(tái)的簡(jiǎn)單業(yè)務(wù)相比，圖3所示的經(jīng)過遠(yuǎn)程終端登陸平臺(tái)的業(yè)務(wù)流程的主要區(qū)別是通過遠(yuǎn)程終端對(duì)平臺(tái)進(jìn)行身份驗(yàn)證和登陸，然后以遠(yuǎn)程方式訪問機(jī)頂盒，并對(duì)相應(yīng)的業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，然后進(jìn)行相應(yīng)的操作。

圖2以機(jī)頂盒為核心不經(jīng)過平臺(tái)的簡(jiǎn)單業(yè)務(wù)流程

圖3經(jīng)過遠(yuǎn)程終端登陸平臺(tái)的業(yè)務(wù)流程

圖4所示是業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)經(jīng)過平臺(tái)的復(fù)雜流程圖。圖4中,業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)上傳至相應(yīng)業(yè)務(wù)網(wǎng)關(guān)，加上網(wǎng)關(guān)代碼以區(qū)別業(yè)務(wù)，再通過機(jī)頂盒這個(gè)上傳通道上傳至平臺(tái)；平臺(tái)經(jīng)過身份認(rèn)證識(shí)別后，將業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)根據(jù)業(yè)務(wù)號(hào)進(jìn)行邏輯區(qū)分，并上傳至相應(yīng)的應(yīng)用進(jìn)行處理，同時(shí)生成歷史記錄存儲(chǔ)。若需要對(duì)業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)進(jìn)行反饋，則通過自上而下的方式將帶有設(shè)備碼及網(wǎng)關(guān)業(yè)務(wù)碼的操作指令發(fā)至平臺(tái)；平臺(tái)根據(jù)機(jī)頂盒將操作碼發(fā)送至機(jī)頂盒，機(jī)頂盒再根據(jù)業(yè)務(wù)碼轉(zhuǎn)發(fā)至業(yè)務(wù)網(wǎng)關(guān)，業(yè)務(wù)網(wǎng)關(guān)再根據(jù)設(shè)備碼將操作數(shù)據(jù)發(fā)送至終端進(jìn)行操作，同時(shí)，機(jī)頂盒顯示反饋操作結(jié)果。

4結(jié)語

作為一個(gè)蓬勃發(fā)展的朝陽行業(yè)，物聯(lián)網(wǎng)受到了人們的廣泛關(guān)注，而其整體架構(gòu)的構(gòu)建一直是實(shí)際應(yīng)用的最大障礙。作為廣電行業(yè)開始物聯(lián)網(wǎng)業(yè)務(wù)的關(guān)鍵，其整體體系架構(gòu)的構(gòu)建應(yīng)從實(shí)際出發(fā)，采取循序漸進(jìn)的方式逐步整合，在此基礎(chǔ)上求新求變，而不應(yīng)一步登天。另外，用戶體驗(yàn)是重中之重，體系的構(gòu)建應(yīng)將用戶體驗(yàn)作為基本的考慮視角；同時(shí)還應(yīng)兼顧各分系統(tǒng)廠商的利益，以此帶動(dòng)整個(gè)產(chǎn)業(yè)鏈的和諧發(fā)展。

20211008_6160616bb72d7__廣電物聯(lián)網(wǎng)智能家居體系設(shè)計(jì)