◎中国有线电视网络有限公司 张建生

融合创新家庭云的需求研究

◎中国有线电视网络有限公司 张建生

以提升跨屏电视融合业务和智能家居服务等智能家庭服务能力为目标，以推进家庭云的研究和标准化为重点，以引领云计算、SDN/NFV、IoT等新兴技术与传统电视的融合创新和产业化发展为愿景，初步研究了家庭云的需求，包括用户市场需求、业务支持需求和技术能力需求等方面。

家庭云；跨屏电视；智能家居；云计算；SDN/NFV

连接双向、高速、多功能的有线电视接入网的宽带有线电视的家庭网络，可将标清和高清的直播电视、互动电视、多媒体内容和高速互联网内容传送给家庭用户。随着人们对高品质生活方式和数字家庭的需求日益增多，以智能家庭服务为主要形态的新业务对家庭网络不断提出新的要求。包括但不限于跨屏电视融合业务、智能家居服务和社交共享服务的智能家庭服务，将使家庭用户、广播电视网络运营商和第三方服务提供商均受益。

在融合发展全媒体云和智能家庭服务时代的机遇和挑战面前，广播电视网络工作者需要将互联网思维运用在云计算（CC）等新一代技术和传统广播电视技术的融合创新中，以战略眼光和全局意识重视家庭用户终端和家庭网络平台的技术创新、标准规范和产业应用，走出融合技术创新、标准规范先行、产业应用推动的科学发展之路[1-5]。

研究背景

在新技术、新业务不断发展的新环境下，广播电视网络需要结合技术融合创新，探索在“云-管-端”生态建设方面如何发挥更大作用。

首先要服务好“媒体云”。随着中央全面深化改革领导小组第四次会议审议通过了《关于推动传统媒体和新兴媒体融合发展的指导意见》，在不远的将来，一批形态多样、手段先进、具有竞争力的新型主流媒体和新型媒体集团将会形成。在BIRTV2014上，以全媒体和云服务为特征的“媒体云”成为广播电视台和产业链展示的重要主题。“媒体云”的立体传播、智能分发和互联互通为广播电视网络提供了新机遇。

其次，适应用户终端智能化规律。近年来，用户终端不仅没有“瘦”下去，而且智能化水平越来越高。智能手机、智能电视机、智能平板和智能网关等终端设备的处理器速度、存储容量和软件开放性仍在以摩尔定律发展。同时，终端用户的需求更加个性化、多样化和智能化。做好智能终端服务平台成为锁定用户、粘着用户和扩大用户的入口，成为电信网络运营商、互联网服务商和广播电视网络运营商的必争之地。

第三，重视终端用户需求。面向立体多样、融合发展的现代传播体系，广播电视网络当前面临重要的发展机遇和挑战，应需要运用互联网思维，树立用户观念，注重用户体验，推进云计算等新一代技术在广播电视网络上运用和融合创新，以满足终端用户个性化、多样化和智能化的发展需求。

近年来，产业界对家庭云服务不断进行探索。如联想集团提出的以AIO服务器为家庭云中心的“乐云（Le⁃nevo Cloud）”方案，可为家庭用户提供无线智能组网、娱乐即时分享、数据集中存储和统一设备管理服务；TCL集团提出的基于家庭无线局域网的“Tcloud”家庭云方案，可为家庭中的多屏设备提供文件分享和数据交换服务；浪潮集团提出了以智能家庭网关为中心的“Insper Home Cloud”家庭云方案，可提供直播多屏分享、云存储与分享、智能安防监控和智能家居服务；标准组织“闪联”的IRRS2.0标准可支持家庭集成的设备云服务等。

此外，研究机构对SDN/NFV技术在接入网中的应用也进行了研究。国际电联电信标准化第16组（ITU-T SG16）开展了虚拟家庭网络研究（H. VHN）。欧洲电信标准化协会（ETSI）开展了家庭网络功能虚拟化研究，其NFV ISG已发布虚拟家庭网络环境白皮书。美国电缆实验室（CableLabs）开展了SDN/NFV在电缆接入网络中的应用研究，目前已开始进行客户终端（CPE）虚拟化和接入网络平台虚拟化研究工作。华为公司开展了基于SDN/ NFV的虚拟家庭（vFamily）研究，提出了虚拟机顶盒（Vstb）和虚拟家庭网关（vRGW）方案。工信部电信研究院开展了“基于SDN/NFV的接入网及家庭网络技术研究”，对SDN在接入网及家庭网络中的总体技术要求进行研究。

目前，上述产业界对家庭云服务的探索，还处于传统的电视技术、IT技术和设备集成和局限于家庭网络内部阶段。而上述研究机构对SDN/NFV对接入网或家庭网的研究，也处于起步阶段。如何将传统电视技术与新兴CC，SDN／NFV和IoT技术进行融合创新，推进有线电视家庭网络高级业务承载能力，是影响有线电视网络承载能力、业务水平和用户体验的重要课题，意义深远，需要在战略上认识和重视。

国际电联电信标准化第9组（ITU-T SG9）的课题9，除了重点研究宽带同轴电缆家庭网络的高级业务要求之外，正在计划开展云计算、SDN/ NFV和IoT技术在有线家庭网络上的应用研究，以提高有线宽带家庭网络对跨屏融合互动电视业务和智能家居服务等高级业务的承载能力。笔者已向ITU-T SG9提交了2份相关提案。

本文对融合创新家庭云需求进行了初步探索，其针对家庭用户和广播电视网络需求，以提升家庭服务智能化为目标，以开展跨屏电视融合业务和智能家居服务为方向，探索云计算、软件定义网络（SDN）、网络功能虚拟化（NFV）和物联网（IoT）等新一代技术在宽带有线电视家庭网络上运用和融合创新，以求促进广播电视网络的技术创新、业务创新和模式创新。

本文研究的家庭云的需求，是家庭云在后续网络架构、平台功能、关键技术和产业开发等方面工作的基础，可供标准研究机构、产业界和有线电视网络工作者参考。

总体描述

家庭云需求主要包括资源按需使用，功能按需配置，跨屏智能互动，远程分享控制等内容。

1.基本定义

家庭云是云计算技术与家庭网络技术的融合创新，是利用有线和无线技术互联互通和融合覆盖，由家庭设备集成组合，可实现资源弹性便捷使用，并提供家庭内容与数据的融合服务的家庭网络系统平台。

2.总体架构

家庭云的总体架构应符合云计算架构，其架构如图1所示。

基础层，包含家庭终端和家电家居设备，家庭用户可使用多种屏幕规格终端（包括电视机、计算机、手机和Pad等终端等，下同）来进行媒体娱乐、信息获取和日常工具。家庭中拥有多种类型的家用电器（包括电冰箱、空调、洗衣机等）和家居设备（包括视频监控、窗帘控制、市电/燃气采暖器、燃气泄漏监测、空气质量监测等）。该层终端和设备通过家庭网络中的有线或无线方式连接到物理网络资源层，是家庭云的应用环境。

物理网络资源、IT资源层中，物理网络资源包含智能家庭网关、智能机顶盒、无线传感/路由器等设备，IT资源包含家庭服务器和家庭存储器等设备，该层是家庭云融合创新的物理资源基础。

图1 家庭云总体架构图

虚拟资源池与功能虚拟化层，包括虚拟娱乐设备（如虚拟机顶盒vSTB、虚拟转码器vTransfer等）、虚拟网络设备（包括虚拟家庭网关vRGW、虚拟路由器vRouter、虚拟交换机vSwitcher等）、虚拟计算存储设备（包括虚拟服务器vServer、虚拟存储器vNAS等）和虚拟控制管理设备（vControler），它们分别组成媒体娱乐中心、互联互通中心、计算存储中心和控制管理中心。该层是CC，SDN/NFV，IoT等新兴技术融合创新的体现。

家庭云业务/服务层，包括跨屏电视融合业务、智能家居服务、集中存储服务和远程控制分享服务。

家庭云通过广播电视智能传输网与全媒体云、互联网云和移动互联网云连接。家庭用户可以通过广播电视网、互联网和移动网实现对家庭内容/数据的分享和对家庭设备的远程控制。

3.技术支撑要求

家庭云是“微云”，是私有云和个人云在家庭环境的具体体现，是传统TV技术与新兴CC，SDN/NFV，IoT等技术的融合运用与创新。家庭云要求的四大支撑技术分别为TV技术、CC技术、SDN／NFV技术及IoT技术（参见图2）。

传统电视技术，提供了全媒体内容的传播、认证、解码和播放等功能，可实现直播电视、互动电视、3D电视、手机电视、互联网电视和互动应用业务。

云计算技术，提供了计算、存储、网络等物理资源的池化和弹性分配等功能，可实现家庭设备资源的按需配置和内容数据的按需提供服务。

软件定义网络／网络功能虚拟化，提供了集中设置、统一管理和功能虚拟化等功能，可实现设备的多功能灵活运行维护等服务。

物联网技术，提供了家用电器设备和IT设备的设备联网、信息传递和管理控制等功能，可实现智能家居服务。

家庭云总体特征可以概括为“跨屏智能互动、有线无线融合覆盖、资源按需使用、功能按需配置、远程分享控制”。如图2所示。在技术能力上表现在以下几个方面：

图2 家庭云支撑技术总体特征示意图

1）以智能家庭网关为家庭云核心连接；

2）家庭电视设备、IT设备、通信设备和家电设备的互联互通；

3）媒体内容、家庭内容和数据的社交分享；

4）内容数据的集中存储；

5）远程接入家庭内容；

6）远程控制家庭设备；

7）基于业务与应用的计算存储资源按需配置；

8）缩短新业务部署时间。

市场需求

众所周知，市场引领发展，需求驱动创新，基于此，下面从用户需求出发，对运营需求及创新进行分析。

1.家庭用户需求

随着家庭用户的信息消费需求，从过去单一看电视、拨听电话的方式，正在向互动电视、互联网、移动互联和社交分享方式转变，用户的主动参与性、内容生成性和社交分享性也在不断增强。基于此，家庭网络正在从单一媒体信息接收向多样媒体互动、社交分享转变和智能家居方式转变。此外，家庭用户的业务需求也越来越个性化、多样化、信息化和智能化，涵盖了媒体娱乐、内容信息、计算存储、跨屏互动、社交分享、智能控制等多方面。概括起来，家庭用户的需求包括但不局限于以下方面：

1）跨屏智能电视融合互动；

2）多屏内容信息分享；

3）智能家居；

4）远程接入家庭内容、数据；

5）移动连接家庭内容和设备；

6）高性价比的设备；

7）低维护量的设备；

8）用户体验质量好。

2.网络运营需求

近年来，在运营商进行数字化整体转换的过程中，数字机顶盒不但始终是有线电视网络巨大的投入成本，而且是困扰有线电视网络业务升级和创新的难题。高性价比、平滑升级业务、低维护成本、用户可商业购买的有线智能终端设备，一直是有线电视网络工作者的期盼。归纳起来，有线电视网络运营商的需求，包括但不限于以下方面：

1）增强业务创新能力；

2）业务平滑引进部署；

3）提高网络利用效率；

4）降低投入成本；

5）降低运营成本。

3.融合创新是关键

树立用户观念，注重用户体验，满足用户需求是争取和扩大用户规模的关键，也是互联网思维的核心思维之一。从上文对家庭用户需求和有线电视网络需求的分析来看，要满足用户需求，提高用户体验，仅仅依靠单一机顶盒或家庭网关本身都很难满足，需要将家庭的电视设备、IT设备、通信设备、信息设备和家电设备融合集成起来，需要将CC，SDN／NFV和IoT等新兴技术和传统电视技术融合创新，构建家庭网络系统平台——家庭云，才能实现。

业务支持需求

从目前的发展状况看，家庭云支持的业务可概括为“跨屏电视、智能家居、存储保护、分享控制”等几大类。

1.跨屏电视融合业务

跨屏电视融合业务是家庭云需要支持的重点业务，可实现在多种屏幕规格终端上观看电视节目和参与互动，主要包括以下方面：

1）支持电视机播放标清/高清/超高清、直播/点播/互动、录看/回看等电视节目；

2）支持在多种屏幕规格终端上观看对应的DVB/IP、INTERNET/LTE/OTT传输类型的电视节目；

3）支持电视机播放高清/超高清电视节目的同时，在多种屏幕规格终端上参与互动；

4）支持多种屏幕规格终端间的电视游戏节目；

5）支持电视节目搜索、本地缓存和播放。

2.智能家居管理服务

智能家居管理服务是家庭用户智能生活方式的重要部分，是构建家庭云的重要组成，主要包含以下方面：

1）支持家庭安全的监控管理和视频存储；

2）支持家庭自动化的家庭设备设施控制与管理；

3）支持家庭卫生与健康的监测管理和数据存储；

4）支持家庭能源的节能管理与监测控制。

3.集中存储保护服务

在家庭信息化过程中，家庭成员将会产生越来越多的内容、数据和信息，需要更好地存储和保护。这些服务主要包括：

1）支持照片、视频、歌曲等家庭内容的集中存储和安全保护；

2）支持家庭重要工作、商业和活动等数据的集中存储和安全保护；

3）支持智能家居内容和数据的集中存储和安全保护。

4.远程分享控制服务

家庭云服务的优势是不但能在家庭环境内支持家庭内容分享和家电设备控制，而且能在广域环境内随时随地远程分享家庭内容和控制家庭设备：支持本地和远程分享家庭内容和数据；支持本地和远程控制家庭设备。

技术能力需求

家庭云在技术能力方面的需求可以概括为以下几方面：“跨屏智能互动、远程分享控制、资源按需使用、功能按需配置”。

1.跨屏电视融合服务能力需求

跨屏电视融合服务能力是电视技术、IT技术和有线无线覆盖技术的融合支撑能力，也是媒体云“大云”和家庭云“微云”的互联互通和相互协作的结果。这些能力需求主要包括以下方面：

1）支持接收来自媒体云的电视节目；

2）支持接收DVB和IP方式传输的电视节目；

3）支持对接收到的电视节目进行转码，以适应多种屏幕规格终端的播放；

4）支持对IP方式传输的手机电视、互联网电视和OTT电视节目进行缓存（Cache）加速；

5）支持将电视节目在多种终端屏幕上切换和播放；

6）支持用手机、Pad等终端控制电视节目的播放进程；

7）支持电视机播放高清晰度电视节目的同时，在手机、Pad上进行对应节目互动；

8）支持用手机、身体姿势传感与控制器操控电视游戏。

2.计算存储支撑能力需求

计算存储支撑能力是CC、SDN/ NFV等新兴技术和高级IT技术结合的成果，是实现“资源按需使用、功能按需配置”的基础。这些能力包括：

1）支持CC，SDN/NFV，IoT等技术应用在网络设备和IT设备上；

2）支持高速度处理器的虚拟池化和功能虚拟化；

3）支持大容量存储器的虚拟池化和功能虚拟化；

4）支持高性能服务器的功能虚拟化。

3.按需配置使用能力需求

针对家庭用户个性化、多样化和多功能化的需求，家庭云需要能依据家庭所使用的业务与服务，进行资源按需使用，功能按需配置，主要包括：支持根据业务与服务的需要，对电视、网络、IT等资源按需使用；支持根据业务与服务的需要，对家庭网络进行功能按需配置。

4.有线无线融合覆盖能力需求

家庭云的有线、无线融合覆盖能力，主要包括以下方面：

1）支持同轴电缆、光缆和五类线的大带宽、全双向和多功能接入；

2）支持同轴电缆、五类线、光缆、电力线等有线方式高速家庭组网；

3）支持WiFi，DLNA等无线方式高速家庭组网；

4）支持ZegBee等方式进行家用电器设备的物物联网（M2M/IoT）;

5）支持电视设备、IT设备和家电设备的自动智能发现和连接；

6）支持IP协议和非IP协议数据和信息的智能转换。

5.广域远程接入控制能力需求

家庭云的广域远程接入控制能力需求，需要以下方面支持：

1）支持通过广播电视传输网、公共互联网、移动互联网等网络远程接入家庭云；

2）支持通过云（包括公共云、专用云和私有云等）方式远程接入家庭云；

3）支持通过多种屏幕规格终端远程接入分享家庭云的内容和数据；

4）支持通过多种屏幕规格终端远程接入控制家庭云设备。

6.安全认证管理能力要求

家庭内容与数据的安全接入和授权分享，是家庭信息安全的重要方面，需要提供以下支持：支持家庭云内容和数据的加密管理；支持家庭云内容和数据的身份认证接入和授权分享和控制；服从国家主管部门的安全监控管理。

7.资源功能统一运维管理能力要求

家庭云资源与功能的统一运维管理能力，是降低运维工作成本的基础，需要提供以下几方面的支持：

1）支持网络资源和IT资源的按需配置和调度；

2）支持功能虚拟化设备的功能按需设置和管理；

3）支持家庭云资源的本地和远程统一管理；

4）支持家庭云设备的远程运行和维护管理。

后续工作期望

家庭云是云计算等新兴技术与传统电视技术的融合创新，是网络系统平台及服务（NaaS）。未来，针对家庭云的标准规范化还需要开展大量工作，后续深入研究的重要课题主要包括以下方面：

1）业务应用需求；

2）业务功能需求；

3）网络平台架构；

4）功能模块接口；

5）关键云化技术；

6）产品研究开发。

[1] 张建生.云媒体内容中心创新发展探索[J].电视技术，2014，38（6）：7-12.

[2]ZHANG Jiansheng，Proposal formodifying the question texts of Q9/9[EB/OL]. [2014-08-20]C60.http://www.itu.int/md/ T13-SG09-140908-C/en.

[3] ZHANG Jiansheng.Proposal of consider⁃ations on home cloud technology devel⁃oping[EB/OL].[2014-08-20].C61:http:// www.itu.int/md/T13-SG09-140908-C/en.

[4] NFV ISG of ETSI.Network Functions Virtualisation (NFV) [EB/OL]. [2014-08-20].http://www.etsi.org/tech⁃nologies-cLusters/technologies/nfr.

[5]李远东.网络功能虚拟化NFV发展综述[EB/OL].[2014-08-20].http://www.dvbcn. com/2014/3/13-10912.htm l.

歌华有线：推出手机电视和互联网电视内容服务平台

8月14日，歌华有线发布公告称，按照国家新闻出版广电总局《关于同意北京广播电视台开展移动通信网手机电视内容服务和互联网电视内容服务的批复》要求，已完成手机电视内容服务平台和互联网电视内容服务平台建设，并分别与国家新闻出版广电总局批准的手机电视集成播控平台运营机构、互联网电视集成播控平台运营机构签署了合作协议，完成了联网对接。又讯：歌华云游戏“0元公测活动”开始进小区推。歌华云游戏第一批上线十款游戏，包括：《蝙蝠侠：阿卡姆之城》、《雷曼：传奇》、《超级街霸4：街机版》、《刺客信条3》等。歌华方面表示，虽然目前公测期间只上线了10款游戏，但后期会根据公测期分析出的用户喜好和数据不断丰富线上的游戏内容。

吉视传媒：移动客服系统投入使用

近日，吉视传媒宣布其移动客服系统开始投入使用，至此，吉视传媒拥有包括96633客服热线、营业厅、网上营业厅在内的4条服务渠道。据悉，吉视传媒移动客服系统是以3G移动通讯网络为主要手段，以智能手机等移动终端为主要应用形式，以适时接收工单、返回工单、办理增值业务等为主要作用，建立了全方位、多功能、智能化的移动客户服务综合应用平台。这套系统具备在1分钟内发布1万条信息的功能，不仅能让客户随时了解吉视传媒新业务的开展情况，而且还能为客户提供温馨的缴费提醒信息。

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【本文献信息】张建生.融合创新家庭云的需求研究[J].电视技术，2014，38（18）.