霍芥廷 楊亞喜

摘要：近年來，在人們需求的引領，智能軟硬件、大數據、5G、人工智能等技術的驅動以及“十三五”規(guī)劃期間國家各項政策的支持下，智能家居產業(yè)進入極速發(fā)展期。通過綜合概括我們將以住宅為單位，基于物聯網技術，由軟硬件系統以及大數據云計算平臺構成的家居產品統稱為智能家居。文章主要將從物聯網技術層面分析和研究在5G大背景下如何將5G技術與自動控制系統結合并對構想實現智慧家居進行初步探討。

關鍵詞：5G;NB-IoT;物聯網;智能家居

引言

物聯網的發(fā)展使得全球定位系統、紅外感應器、射頻識別等傳感器技術越發(fā)完善，而且智能照明系統、語音控制系統、家庭影音系統、智能監(jiān)控安防系統等都已經從概念到落地。最主要的是5G的不斷發(fā)展與成熟使得智能家居迎來新的發(fā)展契機。

5G擁有更大的帶寬，能夠支持物聯網、AR、VR、人工智能等應用。和傳統的家電產品相比，智能家電產品的獨特之處在于利用計算機技術、傳感器技術、數字信息技術使得設備之間能夠提供信息交互功能，并根據海量數據自主地、合理地進行調整。網絡和網關是智能家電、互聯網信息交換的關鍵技術，是智能家居產品性能提升的重點和難點。5G大連接、高速率、低功耗以及低延時的特點將改善網絡狀況，使得家電產品性能獲得進一步的提升。目前我國智能家居中主要運用的無線技術有Wi-Fi、藍牙以及Zigbee，受技術水平限制，這些無線技術常會因為墻等物體的隔離或者傳輸距離太遠，導致遠程控制不靈敏。連接設備較多的情況下，經常發(fā)生數據包易丟失。在5G環(huán)境下智能家居設備系統將會更加穩(wěn)定安全，因為將來會大量建設5G基站，也因為5G會擁有更加完善的質量管理系統。

一、概述

首先商家層面，傳統家電產品性能已發(fā)展到極限，難有大幅度上升。傳統家電行業(yè)急需創(chuàng)新產品，時下最熱門的人工智能便成了行業(yè)突破口。因此，智能家居成為了家電大廠和互聯網巨頭的必爭紅海。其次國家層面，我國致力于環(huán)境保護和能源節(jié)約工作，2017年住建部印發(fā)的《建筑業(yè)發(fā)展“十三五”規(guī)劃》中明確提出我國城鎮(zhèn)建筑的節(jié)能標準，要求大力發(fā)展綠色建筑，綠色建筑要求智能化控制建筑節(jié)能、發(fā)展環(huán)境監(jiān)測及能源系統。此外，國家大力推進物聯網的發(fā)展，根據2019物聯網產業(yè)行業(yè)分類排行新趨勢報告顯示，智能家居是物聯網中應用最為頻繁的領域之一。

最后用戶層面，我國老齡化現象嚴重，需要把人們從繁瑣復雜、高重復率的日常家務中解放出來，讓年輕人專注更有價值、更具創(chuàng)造性的事務。隨著物質水平的提高，人們對于美好生活需求也日益增長，消費主力軍“80 后”、“90后”更易于接受新事物，樂于提高家居生活的品質。

二、物聯網的發(fā)展現狀

自1985年以來，發(fā)達國家觀察到智能家居行業(yè)所充滿的巨大商業(yè)價值和市場的未來趨勢，已在智能家居系統的研發(fā)中投入了物質和人力資源。國外對智能住房的研究也有一些差異，美國公司側重于保護功能的測試和應用，歐洲公司側重于使用遠程控制，亞洲三星級公司也非常深入地探索智能家居，以開展相關的研究產品。專家預測未來兩三年全球家庭自動化市場將出現大幅度增長。美國作為第一個進入全球智能家居市場的國家，約有32%的美國家庭都配備了家庭自動化系統，預計到2022年用戶數量將到達53.1%。國內狀況是巨頭頻頻進入智能家居領域，政策扶持促進行業(yè)發(fā)展?；趶V闊的市場空間、5G、LOT、AI等技術快速迭代、新基建的政策紅利以及新消費形勢的需求，智能家居產業(yè)發(fā)展提速。國內各家巨頭公司也紛紛涌入這個賽道。整體采用“云+端”概念，以5G網絡作為載體，利用嵌入式技術將家電器具智能化，組成無線智能傳感器網絡，采取NB-IoT通信技術連接組網，最終實現將家庭自動化系統連接到互聯網。

三、5G技術的運用

5G速度快的背后：（1）毫米波，5G網絡是通過無線電波進行通訊的，無線電波擁有一個特點，那就是低頻率無線電波帶寬窄、信息量小，高頻率無線電波帶寬高、信息量大。只要讓我們的設備能夠接收并“解讀”高頻率電波，帶寬和承載的信息量增大，網速就能夠提上去。5G網絡就找到了一種頻率很高的無線電波傳播信息，實現網速飛躍，由于這種波的波長僅為毫米級故稱“毫米波”。（2）微基站，毫米波也有缺點，“穿墻”能力弱，信號覆蓋范圍小。如果5G要用毫米波高頻信號就要建很多的基站保證覆蓋范圍。針對這個問題，5G技術的解決方案就是建立微基站，微基站很小，隨處可裝。（3）波束賦形，基站發(fā)射信號就像燈泡發(fā)光。大多數人都往光亮的地方擠，但燈泡確實射向四周，這就意味著很多光沒有為人所用造成資源浪費。我們能不弄找到一只無形的手把散開的光束收集起來，再將它們發(fā)送給需要的人呢？于是產生了波束賦形的概念和技術。波束賦形能使電磁波指向它所提供服務的設備，而且能根據設備的移動而改變方向。這樣每束“光”都能照亮一個人，大家就不用去擔心信號干擾問題。（4）D2D，目前兩個人面對面打電話傳照片等信號都是通過基站進行中轉的。5G網絡用了一個新招數D2D（設備到設備），也就是兩個設備直接傳數據。效率大大提升。

結語

物聯網產業(yè)發(fā)展是信息化發(fā)展的未來趨勢，隨著我國國際化進程的不斷加快，要求我們必須進一步探索并利用物聯網技術，通過制定全國統一的技術標準，促進技術創(chuàng)新，形成并保護自主知識產權，實現物聯網產業(yè)可持續(xù)發(fā)展，完善相關法律制度等策略促進我國各領域現代智能化的形成。

參考文獻：

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