智慧城市和光無線城市

趙煥東， 張新民

（浙江省通信產(chǎn)業(yè)服務(wù)有限公司咨詢設(shè)計院，浙江 杭州 310013）

0 引言

城市是人類進(jìn)步的標(biāo)志，也是人類文明突飛猛進(jìn)的場所。城市通常是區(qū)域的政治、經(jīng)濟、文化中心，在區(qū)域經(jīng)濟發(fā)展中占有重要的位置。一個城市的發(fā)展不在于有多少地區(qū)生產(chǎn)總值。而在于能夠吸引多少人在這里居住，所以人口是衡量城市好壞、大小的主要標(biāo)準(zhǔn)。

中國改革開放三十多年來，隨著經(jīng)濟發(fā)展和工業(yè)化的推進(jìn)，城市化進(jìn)程始終以數(shù)倍于世界同期平均速度的步伐高速發(fā)展。 據(jù)國家統(tǒng)計局第六次全國人口普查數(shù)據(jù)，至2010年11月1日，全國總?cè)丝跀?shù)（不含港澳臺）為13.4億人，其中，居住在城鎮(zhèn)的人口占到了總?cè)丝诘?9.68%。與2000年第五次人口普查相比，城市化率上升了13.46%，這意味著10年間有近2億人從農(nóng)村進(jìn)入城市，到2010年底，中國已經(jīng)形成16座國際性的都市。根據(jù)預(yù)測，到2011年底，中國城市人口將首次超過農(nóng)村人口，到2030年，中國城市化率更將高達(dá)65%。

作為區(qū)域政治、經(jīng)濟、文化、教育、科技等中心的現(xiàn)代城市，物資流、人流、信息流高度交匯，尤其隨著社會經(jīng)濟高速發(fā)展，城市化進(jìn)程的進(jìn)一步推進(jìn)，城市的規(guī)模越來越大，人口越來越多，城市的設(shè)施也越來越多。以往傳統(tǒng)的城市管理體系已經(jīng)難以適應(yīng)21世紀(jì)城市現(xiàn)代化管理的需要，因此要建立一個嶄新的、迅速的、高效的現(xiàn)代化、信息化、智能化的城市管理系統(tǒng)，來全面提升城市管理效率。

1 智慧城市

從國內(nèi)外發(fā)達(dá)國家城市管理情況來看，城市管理的發(fā)展可歸納為2種趨勢：

①城市管理更多地借助于科學(xué)技術(shù)，尤其是數(shù)字化、信息化管理手段，來實行智能化的管理，這是城市管理的重要趨勢之一，一些管理水平較高的城市通過采用科技化信息化管理手段，使城市管理的效能大大提高，例如北京市東城區(qū)整合多項數(shù)字城市技術(shù)，創(chuàng)建了數(shù)字化城市管理新模式。新模式通過搭建城市管理信息平臺，采用“萬米單元網(wǎng)格管理法”和“城市部件管理法”相結(jié)合的方式，實現(xiàn)了城市管理的信息化、標(biāo)準(zhǔn)化、精細(xì)化和動態(tài)化；②現(xiàn)代城市管理來引領(lǐng)城市發(fā)展，這也是城市發(fā)展的重要趨勢之一，而且這一趨勢在近年來表現(xiàn)的更加明顯。

2008年，IBM首席執(zhí)行官彭明盛第一次提出了“智慧地球”的名稱[1]。隨后，這一名稱在全球得到了認(rèn)同，被廣泛擴展應(yīng)用到智慧城市、智慧社區(qū)、智慧交通等領(lǐng)域。目前，全球許多城市都在進(jìn)行智慧城市的實驗，中國國內(nèi)也已有近50個城市或地區(qū)提出了建設(shè)智慧城市的要求，大量城市的新城區(qū)建設(shè)均以智慧城市作為規(guī)劃和建設(shè)的目標(biāo)。

智慧城市的定義：在城市 “自然、社會、經(jīng)濟、管理、服務(wù)”5大系統(tǒng)中，充分應(yīng)用物聯(lián)網(wǎng)、傳感網(wǎng)、RFID技術(shù)等去有效實現(xiàn)M2M目的，達(dá)到智能查詢、有效獲取、機器自動識別和管理海量數(shù)據(jù)、具有高分辨率和高邏輯自洽、具有既能虛擬現(xiàn)實又能直接參與城市規(guī)劃、城市、城市決策和城市服務(wù)、集成了自我學(xué)習(xí)、優(yōu)化運行、預(yù)測預(yù)警和安全防護(hù)等諸多于一體的城市綜合信息工程的總集合。

智慧城市可從由4個層次來組成（見圖1）：

①物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備層：這一層是智慧城市的神經(jīng)末梢，包括手機、個人數(shù)碼助理（PDA，Personal Digital Assistant）、電腦、射頻標(biāo)簽，各類傳感器節(jié)點、家用電器、監(jiān)控攝像等；②基礎(chǔ)網(wǎng)絡(luò)支撐層：這一層是泛在的融合的網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)保障，體現(xiàn)出信息化和工業(yè)化的融合，具體包括無線傳感網(wǎng)、網(wǎng)格計算網(wǎng)、云計算網(wǎng)；③基礎(chǔ)設(shè)施網(wǎng)絡(luò)層：這一層包括IP網(wǎng)絡(luò)、光纖物理網(wǎng)、有線電視網(wǎng)、無線局域網(wǎng)絡(luò)（WLAN，Wireless Local Area Networks）、3G/4G等通信網(wǎng)絡(luò)；④應(yīng)用層：這一層主要包括了各類面向用戶的應(yīng)用，包括視頻、音頻、集群調(diào)度、數(shù)據(jù)采集等的應(yīng)用。

智慧城市的基礎(chǔ)設(shè)施網(wǎng)絡(luò)層把城市里零散的、互不相干的物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)、信息化系統(tǒng)聯(lián)系并整合起來[2-4]，如不同的人、不同的設(shè)備、不同企業(yè)之間等，并且借助云計算、決策分析優(yōu)化等智能信息技術(shù)，使這個系統(tǒng)成為可以作為城市快速指揮決策、實時反應(yīng)、協(xié)調(diào)運作的“智慧大腦”系統(tǒng)。

從智慧城市的基本內(nèi)涵來說，智慧城市是知識經(jīng)濟進(jìn)一步發(fā)展和新一輪信息技術(shù)變革的產(chǎn)物，他是以互聯(lián)網(wǎng)、物聯(lián)網(wǎng)、電信網(wǎng)、廣電網(wǎng)、無線網(wǎng)等網(wǎng)絡(luò)的多樣化組合為基礎(chǔ)的。

智慧城市的關(guān)鍵技術(shù)很多，包括智慧城市基于傳感網(wǎng)的協(xié)同觀測服務(wù)技術(shù)、智慧城市時空數(shù)據(jù)倉庫關(guān)鍵技術(shù)、智慧城市時空信息高效服務(wù)技術(shù)、智慧城市信息智能分析與輔助決策支持技術(shù)、智慧城市信息安全技術(shù)、智慧城市空間信息公共服務(wù)系統(tǒng)等。

智慧城市建設(shè)的5大戰(zhàn)略要點包括

①數(shù)據(jù)基礎(chǔ)設(shè)施總體規(guī)劃，這是智慧城市城市建設(shè)的戰(zhàn)略準(zhǔn)備；②全方位物聯(lián)網(wǎng)與M2M建設(shè)，這是智慧城市建設(shè)的戰(zhàn)略核心；③基礎(chǔ)數(shù)據(jù)采集與傳輸，這是智慧城市建設(shè)的戰(zhàn)略基礎(chǔ)；④加速數(shù)字生產(chǎn)、數(shù)字流通、數(shù)字消費建設(shè)，這是智慧城市建設(shè)的戰(zhàn)略主導(dǎo)；⑤家庭智能生活建設(shè)，這是智慧城市建設(shè)的戰(zhàn)略啟動。

2 光無線城市

智慧城市對基礎(chǔ)設(shè)施網(wǎng)絡(luò)層的要求是高寬帶、廣覆蓋、海量數(shù)據(jù)、移動狀態(tài)、協(xié)同工作。基于光纜、WLAN、3/4G構(gòu)筑的異構(gòu)多融合的網(wǎng)絡(luò)正是滿足這一需求的基礎(chǔ)網(wǎng)絡(luò)。

2.1 光城市

未來網(wǎng)絡(luò)的接入是無線化、寬帶化，可是，有了無線接入、有了銅纜接入寬帶，就能滿足今后城市的需要了嗎？并非如此。就像好車必須跑在高速公路上方能顯示車子的性能一樣，要想真正實現(xiàn)今后智慧城市數(shù)據(jù)的暢通無阻，滿足未來智慧城市無處不在的在線業(yè)務(wù)帶來海量的數(shù)據(jù)，還必須有高速的寬帶支持。然而，傳統(tǒng)的銅線電纜已不堪重負(fù)，其技術(shù)瓶頸限制了它的提升空間，基于光纖的接入是目前最合適的接入技術(shù)。

光纖接入和銅纜接入相比具有以下優(yōu)勢[5-8]：

①大容量。光纖工作頻率比目前電纜使用的工作頻率高出8～9個數(shù)量級，故所開發(fā)的容量大；②低損耗。光纖每公里衰減比目前容量最大的通信同軸電纜每公里衰減要低一個數(shù)量級以上；③重量輕、體積小。便于施工和運輸；④抗干擾能力強。光纖不受強電、電氣信號和雷電干擾，抗電磁脈沖能力也很強，保密性好；⑤綠色環(huán)保。光纖本身是非金屬，一般通信電纜擇需要大量的銅、鉛或鋁等有色金屬，光纖通信將節(jié)約大量有色金屬。

隨著近年來光纖傳輸?shù)某杀局鸩较陆?，網(wǎng)絡(luò)的光纖化已越來越有優(yōu)勢，尤其在接入網(wǎng)絡(luò)這一層面。

實現(xiàn)光纖接入的技術(shù)有可以分為幾種，其中，無源光網(wǎng)絡(luò)技術(shù)在各類接入技術(shù)中優(yōu)勢明顯，這類技術(shù)從區(qū)域中心局到用戶網(wǎng)之間不存在任何有源設(shè)備，而是采用了了無源的光分路器，網(wǎng)絡(luò)通過光分路器來分離光信號功率來引導(dǎo)傳輸?shù)牧髁?，這種無源接入網(wǎng)絡(luò)使得運營商不再需要向接入網(wǎng)中的器件或設(shè)備提供機房、電源、空調(diào)等，大大節(jié)約了運營商的建設(shè)和運營成本，降低了網(wǎng)絡(luò)的故障率。無源的分光器和耦合器只起到傳遞和限制光的作用，不需要供電和信息處理，而且具有不受限制的平均故障間隔時間），可以全面降低服務(wù)供應(yīng)商的維護(hù)成本?；跓o源光網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的最后一公里接入也是目前實現(xiàn)三網(wǎng)融合的最佳解決方案。

2.2 無線城市

無線城市就是使用高速寬帶無線技術(shù)覆蓋城市，向公眾提供利用無線終端或無線技術(shù)獲取信息的服務(wù)，提供隨時隨地接入和速度更快的無線網(wǎng)絡(luò)。

2009年的調(diào)查顯示，在線閱讀、手機閱讀、手持式閱讀器閱讀等方式的數(shù)字圖書閱讀開始在國內(nèi)普及，各類數(shù)字媒介閱讀率達(dá)到24.5%，全國約有2.8%的成年人只閱讀各類數(shù)字媒介而不讀紙質(zhì)書。實際上，在物聯(lián)網(wǎng)里面，不但有無線的傳感器，也有一些無線的攝像頭的需求，未來大量的物聯(lián)設(shè)備會采用無線連接方式，這就要求無線網(wǎng)絡(luò)將無處不在，尤其是在一些公共場合。只有實現(xiàn)了高速的無線上網(wǎng)，才能使更多家庭信息化應(yīng)用變得簡單起來。比如目前流行的智能家居概念，其中一項應(yīng)用就是用手機或電腦遠(yuǎn)程遙控家中的家用電器等統(tǒng)，通過在各種各樣的日常用品上嵌入一種短距離的移動收發(fā)器，就可以實現(xiàn)任何時間、任何地點的人與電器、電器與電器之間的連接與溝通。

“無線城市”包括“無線覆蓋”和“無線應(yīng)用”2個層面：首先是要實現(xiàn)基于3G及WLAN等無線接入技術(shù)的全方位無線網(wǎng)絡(luò)覆蓋，為客戶提供方便、高速的無線寬帶上網(wǎng)服務(wù)；其次是“無線應(yīng)用”，即匯聚與政府工作、企業(yè)運營、群眾生活密切相關(guān)的信息化應(yīng)用，提供安全高效的無線應(yīng)用服務(wù)。

對政府而言，無線城市是創(chuàng)新社會管理的重要手段。通過無線城市搭建的隨時隨地隨身信息平臺，建立信息共享平臺，面向市民提供政務(wù)公開、交通出行、車輛違章、醫(yī)療就診、水電煤氣、就業(yè)求職、娛樂休閑等信息服務(wù)，成為幫助政府實現(xiàn)創(chuàng)新社會管理的好推手。

對企業(yè)而言，無線城市是促進(jìn)產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型的有力引擎，對于改善城市的商務(wù)投資環(huán)境，促進(jìn)商貿(mào)、旅游、會展等產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，降低電子政務(wù)和電子商務(wù)建設(shè)成本方面具有重要意義，也有助于推動“信息化和工業(yè)化融合”的深入發(fā)展，進(jìn)一步提升城市核心競爭力。

對個人而言，無線城市將有助于改善和服務(wù)民生。作為一個綜合信息服務(wù)平臺，無線城市通過滿足市民在電子信息查詢、社保、醫(yī)保、公共事務(wù)辦理、隨時隨地上網(wǎng)、手機視頻、手機游戲等全方位的信息化需求。

物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備是智慧城市的末梢神經(jīng)，則高帶寬、高可靠的光纖網(wǎng)絡(luò)以及無處不在的無線網(wǎng)絡(luò)則是智慧城市的主干神經(jīng)，離開了這些神經(jīng)，智慧城市的上層應(yīng)用就發(fā)揮不出作用。

3 結(jié)語

要實現(xiàn)智慧城市必須要有性能優(yōu)良的基礎(chǔ)設(shè)施網(wǎng)絡(luò)作為基礎(chǔ),沒了基礎(chǔ)信息設(shè)施網(wǎng)絡(luò)的支撐，智慧城市就象“空中樓閣”，中看不中用 ，采用基于光纖接入和無線接入構(gòu)筑的”光無線城市”是實現(xiàn)智慧城市的最佳基礎(chǔ)設(shè)施網(wǎng)絡(luò)解決方案。智慧城市應(yīng)該是一個構(gòu)筑在“光無線城市”基礎(chǔ)之上的智慧之城。

中國電信多年來一直致力于光.無線城市的打造，早在2008年，中國電信浙江公司宣布投入10多億元，在浙江全省啟動“光無線城市新生活工程”[9]，推進(jìn)了通信網(wǎng)絡(luò)革命性的轉(zhuǎn)型升級，讓普通百姓體驗到光纖入戶、無處不在的無線帶來的精彩數(shù)字生活。時至今日，在“光無線城市計劃”提出兩周年之際，浙江電信已在全省推出上千個實現(xiàn)了光纖入戶全面覆蓋“光小區(qū)”，以及無處不在的高速3G接入。

[1] 申明.IBM：以“智慧城市”助力經(jīng)濟轉(zhuǎn)型[N].科技日報,2011-09-14(04).

[2] 童隆俊,陳銘.構(gòu)建“智慧南京” 提升城市功能——南京構(gòu)建“智慧城市”的若干思考[J].信息化建設(shè),2010(05):27-29.

[3] 凌翔, 殷棟.開放式架構(gòu)的物聯(lián)網(wǎng)驅(qū)動智慧城市長效發(fā)展[J]. 電信技術(shù),2011(07):71-73.

[4] 金江軍.對智慧城市的理解和發(fā)展建議[J]. 信息化建設(shè), 2011(06):18-19.

[5] 林剛.FTTx無源光網(wǎng)絡(luò)路在何方[J].通信技術(shù),2011,44(05):91-93.

[6] 王映康,劉孝先. EPON智能小區(qū)光纖接入分析[J].電信技術(shù), 2011(07):66-67.

[7] 齊文鵬. 加快光纖FTTH發(fā)展推動三網(wǎng)融合[J]. 科技傳播, 2010(17)：237-238.

[8] 朱凌眾, 朱云潔.中國移動在高教園區(qū)的寬帶接入策略[J]. 通信技術(shù), 2010,43(11):45-47.

[9] 馮潔,宋英姿.“光·無線城市新生活工程”全面啟動[N].今日早報，2008-05-27(B11).