智慧家庭綜合標準化體系及認證評價研究

作者/ 田晨燕 劉華益 中國電子技術標準化研究院(北京 100007)

　　田晨燕，女，高級工程師，研究方向：寬帶通信網(wǎng)技術;劉華益，男，高級工程師，研究方向：視音頻處理、編碼與傳輸技術。

摘要：隨著寬帶技術、云計算、移動互聯(lián)及智能家電等技術的快速發(fā)展，智慧家庭市場進入快速發(fā)展時期。但是我國智慧家庭存在生態(tài)體系尚未建立、產(chǎn)品互聯(lián)互通程度不足、標準體系不完善等問題。研究適合我國智慧家庭產(chǎn)業(yè)發(fā)展狀況的智慧家庭綜合標準體系，推動智慧家庭在重點領域的認證評價，是促進我國智慧家庭產(chǎn)業(yè)發(fā)展的重要手段。

引言

　　2016年11月14日，工業(yè)和信息化部聯(lián)合國家標準化管理委員會發(fā)布了《智慧家庭綜合標準化體系建設指南》(工信部聯(lián)科【2016】375號)。《指南》提到，目標到2020年，初步建立符合我國智慧家庭產(chǎn)業(yè)發(fā)展需要的標準體系，形成基礎標準較為完善、主要產(chǎn)品和服務標準基本覆蓋、標準技術水平持續(xù)提升、標準應用范圍不斷擴大，與國際先進標準水平保持同步發(fā)展的良好局面。若干重點標準在智慧家庭產(chǎn)業(yè)集聚區(qū)得到推廣應用，取得較好的應用示范效果，形成一批可復制、可推廣的經(jīng)驗。

1 智慧家庭及產(chǎn)業(yè)生態(tài)鏈

　　1.1 智慧家庭概念

　　智慧家庭指將家庭范疇內(nèi)的設備和系統(tǒng)連接在一起組成局域網(wǎng)的基礎上，借助互聯(lián)網(wǎng)等信息技術實現(xiàn)網(wǎng)絡化管理和服務，組成家庭信息、娛樂、控制的互聯(lián)系統(tǒng)。智慧家庭基于新一代信息技術的智慧化家庭綜合性服務平臺，是家庭智能設備、物聯(lián)網(wǎng)、高速信息網(wǎng)絡和應用服務的有機融合，在感知消費者生活需求的基礎上，與智慧社區(qū)、新型智慧城市服務對接，是健康管理、居家養(yǎng)老、信息服務、互動教育、智能家居、能源管理、社區(qū)服務及家庭安防等智慧家庭應用接入公共服務資源后的以家庭為單元的綜合體。

　　1.2 智慧家庭產(chǎn)業(yè)生態(tài)鏈

　　在智慧家庭產(chǎn)業(yè)生態(tài)鏈中，應用服務牽引產(chǎn)業(yè)發(fā)展，標準化與公共服務平臺貫穿整個生態(tài)。智慧家庭生態(tài)是基于家庭網(wǎng)絡的眾多產(chǎn)品門類以及信息系統(tǒng)的整合體，集成了多領域的前沿技術和廣泛應用，具體業(yè)務橫跨消費電子、半導體、軟件、通信、IT、半導體照明、建筑、安防、網(wǎng)絡運營、信息、內(nèi)容與應用服務等多個行業(yè)和領域，業(yè)務融合度高、產(chǎn)品關聯(lián)性強、行業(yè)牽涉面廣。智慧家庭產(chǎn)業(yè)鏈集制造與服務為一體，涵蓋研發(fā)、制造、運營、推廣應用、典型服務全環(huán)節(jié)的生態(tài)鏈。完整的智慧家庭主要由智慧家庭組網(wǎng)設備、智慧家庭智能終端、智慧家庭應用平臺及系統(tǒng)、智慧家庭典型應用服務等四類內(nèi)容組成。智慧家庭生態(tài)鏈如圖1所示。

2 智慧家庭技術發(fā)展情況

　　數(shù)字電視與數(shù)字家庭產(chǎn)業(yè)“十二五”規(guī)劃實施以來，經(jīng)過持續(xù)推動和發(fā)展積累，我國數(shù)字家庭市場規(guī)模正在高速增長。我國多個地區(qū)和產(chǎn)業(yè)園區(qū)具備了發(fā)展數(shù)字家庭產(chǎn)業(yè)的較強實力，已建成或籌建包括廣東基地、浙江基地、湖北基地、四川基地、福州基地、濟南基地、廈門基地、大連基地、青島基地等9個數(shù)字家庭產(chǎn)業(yè)示范基地。

　　智慧家庭應用普及的關鍵是打通智能家庭設備信息流與服務流，研究互聯(lián)互通技術標準體系。當前，智慧家庭互聯(lián)互通技術創(chuàng)新活躍，成為智慧家庭核心企業(yè)研發(fā)的重點。在藍牙、WiFi、Zigbee等無線通信協(xié)議基礎上，e家佳、閃聯(lián)、DLNA等組織均依據(jù)不同的應用場景，開發(fā)不同的應用協(xié)議，以滿足業(yè)務發(fā)展需求。目前，因e家佳、閃聯(lián)和DLNA的標準化和產(chǎn)業(yè)化工作起步較早，具有一定的產(chǎn)品基礎。

　　美國及一些歐洲國家在智慧家庭研發(fā)方面處于領先地位，日韓等國緊隨其后。國外智慧家庭產(chǎn)業(yè)的發(fā)展主要包括三個維度，一是運營商整合資源、捆綁自有業(yè)務，如德國電信依托相互合作，建設智慧家庭業(yè)務平臺，提供后端解決方案;二是終端企業(yè)發(fā)揮產(chǎn)品優(yōu)勢、力推平臺化運作，如蘋果公司的HomeKit平臺、三星公司的Smart Home平臺、谷歌收購Nest平臺等;三是巨頭公司建立聯(lián)盟，如Intel、微軟及三星主導的OCF聯(lián)盟、高通主導的AllSeen聯(lián)盟及谷歌主導的Thread聯(lián)盟等。

　　2.1 國外相關技術特點

　　2.1.1 DLNA

　　DLNA聯(lián)盟于2004年底開始推廣基于互操作性指南1.0 版的產(chǎn)品，現(xiàn)行有效版本為1.5版本。預計未來將發(fā)布2.0 版本，其中將包括遠程訪問等，這是DLNA實質(zhì)性突破家庭范疇，以互聯(lián)網(wǎng)作為信息共享資源的重要標志。

　　DLNA定義了分3個種別(Category)的12類(Class)設備。每一類作為DLNA的一個可確認的實體，一個DLNA認證產(chǎn)品必須實現(xiàn)一個或多個設備類的功能。

　　DLNA的底層技術采用的是比較成熟的傳輸方式和協(xié)議標準，在網(wǎng)絡的物理層的傳輸、網(wǎng)絡層的設備發(fā)現(xiàn)和控制、音視頻解碼都直接采用了現(xiàn)有成熟的技術，如物理層和鏈路層的以太網(wǎng)技術和WLAN技術，網(wǎng)絡層的IP技術。在應用層上，DLNA基于UPnP技術進行了2次開發(fā)，實現(xiàn)了針對音視頻等消費電子設備的自動互聯(lián)應用。DLNA是目前產(chǎn)品成熟度較高的智慧家庭互聯(lián)技術。

　　2.1.2 HomeKit

　　HomeKit是蘋果公司2014年發(fā)布的智能家居平臺，并且開放了API，該平臺可以通過iPhone來統(tǒng)一控制家中的各種智能家居產(chǎn)品，2016年，建筑商開始支持HomeKit。

　　2.1.3 Smart Home

　　Smart Home是三星公司2014年部署的智慧家庭平臺，最初在韓國市場面世，隨后推廣到美國和其他國家。該平臺幫助用戶通過統(tǒng)一的應用方便地管理家庭中各種信息設備和家用電器。

　　2.1.4 Thread

　　Thread是谷歌公司2014年牽頭成立的智能家居聯(lián)盟，該聯(lián)盟主導制定一種基于IP網(wǎng)絡的協(xié)議，用以連接家里的智慧家庭產(chǎn)品，Thread具有安全、低功耗的特點;谷歌公司同時收購了以制造智能溫控裝置而備受市場關注的Nest公司，致力于布局智慧家庭產(chǎn)業(yè)。

　　2.1.5 OCF及Allseen

　　在標準層面，OCF的宗旨是定義通用的通訊協(xié)議，從而實現(xiàn)個人計算與新興網(wǎng)絡設備產(chǎn)生的信息流的無線互聯(lián)及智能管理，適用于不同形式、不同操作系統(tǒng)以及不同網(wǎng)絡供應商提供的設備。隨著OCF技術發(fā)展及會員擴大，OCF將專注于推進制定各種網(wǎng)絡設備實現(xiàn)互聯(lián)及互操作的技術規(guī)范及認證技術規(guī)范。Allseen是以開放源代碼平臺AllJoyn為基礎的單純協(xié)議規(guī)范，其基于TCP/IP網(wǎng)絡協(xié)議，制定類似UPnP、DLNA的規(guī)范，讓智慧家庭設備通過Wi-Fi等實現(xiàn)互聯(lián)互通。目前OCF與Allseen已合并。

　　2.2 國內(nèi)外標準化組織工作情況

　　國際上多個標準化組織在智慧家庭領域開展工作，主要包括IEC/TC100,ISO/IEC/JTC1/SC25,ITU-T/SG9及ETSI等國際標準化組織，分別從智慧家庭概念模型、互聯(lián)互通等方面開展了標準化工作。其中，IEC/TC100將國際聯(lián)盟DLNA的標準納為IEC在智慧家庭領域的國際標準，我國企業(yè)牽頭制定的家庭網(wǎng)關標準也被納入IEC標準。ISO/IEC/JTC1/SC25側重于家用電子系統(tǒng)的標準化工作，我國企業(yè)牽頭制定的有關資源共享、協(xié)同服務的系列標準也被納入該組織。ITU-T/SG9致力于以家庭網(wǎng)關為核心的網(wǎng)絡架構、家庭網(wǎng)絡的安全機制及家庭網(wǎng)絡的電信業(yè)務的標準化工作，HomePNA聯(lián)盟的標準化也被納入該組織。ETSI在接入和終端技術委員會下成立了一個NGN@home的工作組，致力于開展家庭環(huán)境下的NGN技術的標準化工作，該組織同時開展家庭網(wǎng)絡設備間的互聯(lián)互通標準化工作。

　　國內(nèi)不同的標準化組織在智慧家庭領域也各有側重，主要包括SAC/TC242、SAC/TC426、SAC/TC46及CCSA等標準化組織。其中SAC/TC242是全國音頻、視頻及多媒體系統(tǒng)與設備標準化技術委員會，該組織在家庭網(wǎng)絡、數(shù)字家庭及智慧家庭領域開展了大量工作，牽頭制定了多項智慧家庭領域的行業(yè)標準、國家標準及國際標準。SAC/TC426是全國智能建筑及居住區(qū)數(shù)字化標準化技術委員會，目前主要側重于智能家居領域的標準化工作。SAC/TC46是全國家用電器標準化技術委員會，目前主要側重于白色家用電器的網(wǎng)絡化、智能化方面的標準化工作。CCSA是中國通信標準化協(xié)會，目前側重于基于公用電信網(wǎng)的寬帶客戶網(wǎng)絡方面的標準化工作。

3 智慧家庭綜合標準化技術體系

　　智慧家庭綜合標準化體系涉及智慧家庭服務產(chǎn)業(yè)鏈條和產(chǎn)品技術鏈條的多個環(huán)節(jié)，基于智慧家庭產(chǎn)業(yè)鏈構成特點，以“應用牽引，產(chǎn)業(yè)需求”為引導，結合智慧家庭產(chǎn)業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀和成熟應用，開展標準體系構建。

　　3.1 綜合標準化技術體系

　　智慧家庭標準體系為產(chǎn)品、技術、應用服務等智慧家庭生態(tài)體系提供支撐，與智慧家庭相關的技術和產(chǎn)業(yè)發(fā)展緊密相關，也關乎標準化工作的目標和定位。對現(xiàn)有各層次標準進行梳理，明確各層面標準化內(nèi)容、范圍和相互之間的關系，形成分層次、結構化的統(tǒng)一標準體系框架。根據(jù)智慧家庭典型生態(tài)體系，在產(chǎn)品、技術、服務等方面，歸納出共性屬性，從而形成了基礎標準、終端標準、服務標準及安全標準四大類的標準體系表，如圖2所示。

　　3.2 智慧家庭綜合標準體系組成

　　3.2.1 基礎類標準

　　智慧家庭基礎類包括概念基礎及網(wǎng)絡基礎兩部分內(nèi)容。

　　概念基礎部分規(guī)定了智慧家庭基礎的技術和概念描述，描述了智慧家庭可能的應用場景，涉及的應用服務類型等。主要包含智慧家庭的基本概念、術語、應用場景、參考模型、圖形符號等。基礎部分標準是智慧家庭的概念、系統(tǒng)和結構框架的描述，便于理解和技術交流。

　　網(wǎng)絡類標準是智慧家庭應用實現(xiàn)的基礎網(wǎng)絡標準，包括公網(wǎng)、個網(wǎng)/體網(wǎng)、專網(wǎng)三部分。公網(wǎng)包含智慧家庭運行所需電信網(wǎng)、廣電網(wǎng)、互聯(lián)網(wǎng)、電力線通信網(wǎng)等承載網(wǎng)的技術要求、平臺管理、業(yè)務和支撐系統(tǒng)等方面的標準。個網(wǎng)主要從個人家庭網(wǎng)絡的體系結構、通信協(xié)議、網(wǎng)絡設備三個方面制定智慧家庭個網(wǎng)標準。體網(wǎng)主要指應用于健康管理領域的以傳感器網(wǎng)絡為主的個人體域網(wǎng)。專網(wǎng)是指火災報警、抄表系統(tǒng)和家庭安防等承載指定業(yè)務的專用網(wǎng)絡的系統(tǒng)、工程、專用終端等方面的標準。

　　3.2.2 終端類標準

　　智慧家庭終端類標準圍繞不同業(yè)務應用的終端形態(tài)制定術語、功能、接口、數(shù)據(jù)格式、易用性、終端安全等方面的標準，功能標準僅規(guī)定終端滿足所屬業(yè)務的基本功能;接口標準滿足終端的可擴展性，終端使用標準的接口能與不同平臺無縫融合;易用性標準把人和家庭的需求結合起來，提出終端易用性需求。

　　3.2.3 安全類標準

　　智慧家庭的安全類標準主要從網(wǎng)絡安全、終端安全、服務安全三方面規(guī)定智慧家庭在各種應用場景下的安全性相關要求。

　　3.2.4 服務類標準

　　智慧家庭服務類標準針對典型智慧家庭應用場景制定了所需服務管控、服務連接、服務內(nèi)容及服務安全內(nèi)容。作為以服務為牽引的智慧家庭標準體系，智慧家庭服務標準具有跨領域、跨平臺、跨部門的特點，需要各領域技術人員聯(lián)合制定。智慧家庭典型應用場景不同，服務種類及類型也不盡相同。

　　服務管控是指對智慧家庭中服務的接入、管理和監(jiān)理等活動，以確保智慧家庭服務的管控經(jīng)濟有效。服務管控類別的標準主要涉及接入類標準及服務使用、服務管理等標準。服務接入分為服務接入類型及服務接入技術，服務使用包括服務使用規(guī)范指南、服務計量和計費，服務管理分為通用要求、實施指南及系統(tǒng)技術。在居家養(yǎng)老方面可提出如智慧家庭居家養(yǎng)老服務接入技術要求等標準。

　　服務連接是指智慧家庭中服務相關的接口、開發(fā)、集成及產(chǎn)品研發(fā)等關聯(lián)內(nèi)容。服務開發(fā)又可分為服務交付及服務運營，服務集成分為集成服務能力及集成服務業(yè)務。可提出如智慧家庭信息平臺服務集成等標準。

　　服務內(nèi)容是指智慧家庭中所能提供的服務項目及種類等。服務內(nèi)容類標準主要涉及不同類別的智慧家庭服務，包括網(wǎng)絡服務、軟件服務、終端設備服務、云平臺服務、數(shù)據(jù)分析服務、信息資訊服務、運行維護服務及遠程防控服務等。網(wǎng)絡服務可分為服務質(zhì)量等類別，云平臺服務分為通訊服務、計算服務、數(shù)據(jù)存儲服務、基礎設施服務等類別，運行維護服務分為數(shù)據(jù)分析、收集與表示等類別，遠程防控可分為遠程管理等類別。可提出如智慧家庭終端設備維修數(shù)據(jù)分析、收集與表示、智慧家庭終端設備的遠程管理等標準。

　　服務安全是指智慧家庭中安全相關的管理、評測及評估等內(nèi)容。服務安全類標準主要涉及服務安全管理指南、服務安全框架、服務安全評測體系及服務安全能力評估等標準。服務安全框架可分為業(yè)務安全及運營安全?？商岢鋈缰腔奂彝ピ品瞻踩芾碇改?、智慧家庭云服務安全評測指標體系、智慧家庭信息服務安全能力評估等標準。

　　3.3 智慧家庭綜合標準化重點工作

　　為了促進智慧家庭生態(tài)體系的建設，將率先在健康養(yǎng)老方面開展工作。首先，開展智慧家庭健康養(yǎng)老應用示范，鼓勵發(fā)揮地方的積極性開展試點，調(diào)動各級醫(yī)療資源、基層組織以及相關養(yǎng)老服務機構、產(chǎn)業(yè)企業(yè)等方面的力量，打通服務鏈條，共同開展健康養(yǎng)老服務;其次，研究制定鼓勵性的產(chǎn)業(yè)政策。健康養(yǎng)老涉及到醫(yī)療監(jiān)管、民政、食藥監(jiān)等各個部門和產(chǎn)業(yè)鏈的各個環(huán)節(jié)，推出頂層設計和鼓勵性政策，打通這些環(huán)節(jié)，引導產(chǎn)業(yè)發(fā)展和應用服務落地;第三，開展智慧家庭健康養(yǎng)老相關產(chǎn)品標準和服務規(guī)范的制訂工作;第四，支持各地推進健康養(yǎng)老公共服務平臺建設。

4 智慧家庭相關認證評價

　　智慧家庭的發(fā)展伴隨著眾多技術的推動，其中很多產(chǎn)品需要技術完成認證后才能上市。本文研究智慧家庭需要進行的認證評價內(nèi)容，為智慧家庭的研究開發(fā)提供參考依據(jù)。

　　智慧家庭產(chǎn)品上市，目前需要終端完成的認證有3C認證、入網(wǎng)認證、Wi-Fi認證、HDMI認證、USB認證、DLNA認證等。3C認證、入網(wǎng)認證是基礎性認證，保障智慧家庭產(chǎn)品的安全使用;Wi-Fi、HDMI、USB、DLNA、藍牙認證等屬于技術符合性認證，用于規(guī)范終端的性能。

　　4.1 3C認證

　　3C認證是“中國強制性產(chǎn)品認證制度”，英文縮寫為CCC。它是中國政府為保護消費者人身安全和國家安全、加強產(chǎn)品質(zhì)量管理、依照法律法規(guī)實施的一種產(chǎn)品合格評定制度。

　　智慧家庭產(chǎn)品可作為音視頻類設備，需通過國家統(tǒng)一推行的3C認證。

　　4.2 入網(wǎng)認證

　　更多的智慧家庭產(chǎn)品包含通信模塊，為智慧家庭的移動數(shù)據(jù)業(yè)務提供支撐。智慧家庭產(chǎn)品攜帶有無線移動通信或者WiiFi接口的，需完成通信設備的入網(wǎng)認證。

　　4.3 Wi-Fi認證

　　Wi-Fi是基于IEEE 802.11標準的無線區(qū)域網(wǎng)絡技術，Wi-Fi認證計劃是由Wi-Fi聯(lián)盟推行的用于認證基于IEEE 802.11技術的產(chǎn)品和服務的互通性。

　　4.4 HDMI認證

　　HDMI是高清多媒體接口，可在一條線纜上傳輸無壓縮的高清視頻和音頻，HDMI認證的最新版本為2.0b。HDMI認證由HDMI協(xié)會推行，需在HDMI授權測試中心完成符合性測試的全部項目。HDMI認證的產(chǎn)品類別包含Source、Sink、Cable和Repeater，和智慧家庭終端相關的HDMI認證主要為Source和Sink兩種產(chǎn)品。

　　4.5 USB認證

　　USB是通用串行總線，USB認證計劃是由USB-IF推行的符合性認證測試， USB-IF制定了符合性測試流程和標準，來判斷產(chǎn)品是否符合USB的規(guī)范。通過USB認證的產(chǎn)品可獲得認證標識。

　　4.6 DLNA認證

　　DLNA是數(shù)字生活網(wǎng)絡聯(lián)盟，DLNA在家庭內(nèi)建立一個集中管理個人計算機、家用電器和移動電子設備的互操作性網(wǎng)絡，創(chuàng)造一個能夠共享和傳輸數(shù)字媒體和內(nèi)容的環(huán)境，可通過有線或無線網(wǎng)絡共享媒體內(nèi)容。2005年9月，DLNA發(fā)布了認證和標識計劃，以確保根據(jù)DLNA技術規(guī)范設計、生產(chǎn)的產(chǎn)品具有協(xié)議一致性和互操作性。

　　4.7 Bluetooth認證

　　藍牙是一種開放的近距離無線通信技術。它使用調(diào)頻擴譜(FHSS)、時分多址(TDMA)、碼分多址(CDMA)等技術，在小范圍內(nèi)建立多種通信與信息系統(tǒng)之間的信息傳輸。智慧家庭產(chǎn)品具有藍牙功能并且在產(chǎn)品外觀上標明藍牙標志，必須通過藍牙認證。

　　4.8 Zigbee認證

　　ZigBee是基于IEEE802.15.4標準的低功耗局域網(wǎng)協(xié)議。該技術的核心協(xié)議由IEEE 802.15.4工作組制定，智慧家庭產(chǎn)品生產(chǎn)商需成為ZigBee 聯(lián)盟成員才可以提交產(chǎn)品認證和兼容性測試，通過ZigBee認證的產(chǎn)品可獲得認證標識。

5 結束語

　　本文分析了當前智慧家庭產(chǎn)業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀，提出了智慧家庭綜合標準化體系，并對智慧家庭所涉及認證評價技術進行了研究。為我國智慧家庭標準化及認證評價提供參考。

　　參考文獻：

　　[1]《智慧家庭綜合標準化體系建設指南》工信部聯(lián)科【2016】375號.

　　[2]《智慧家庭綜合標準化體系架構研究》2016年第十八屆全國消費電子技術年會論文集.

　　本文來源于《電子產(chǎn)品世界》2017年第4期第22頁，歡迎您寫論文時引用，并注明出處。