基于塑料光纖的云智能家居系統(tǒng)

摘 要：隨著綜合寬帶業(yè)務向用戶終端的延伸，光纖到戶（FTTH）的發(fā)展步伐大大加快。在解決最后一公里的通信問題時，產(chǎn)生了瓶頸問題，傳統(tǒng)的雙絞線達不到帶寬速率要求，石英光纖又有很多不便，為了解決這個問題，我們嘗試使用塑料光纖搭建一個云智能家居系統(tǒng)。

關鍵詞：塑料光纖；智能家居

中圖分類號：TM933.4；TN253

如今，計算機技術，電子技術等帶動了通信技術的發(fā)展，通信技術正快速的發(fā)展著。在通信的發(fā)展過程中，光纖通信是不容忽視的，光纖通信以其傳輸容量大，低損耗，抗電磁干擾，保密性好，節(jié)省金屬材料的優(yōu)勢，在長距離通信中有著廣泛的應用。然而隨著綜合寬帶業(yè)務向用戶終端的延伸，光纖到戶（FTTH）的發(fā)展步伐大大加快，在搭建智能家居系統(tǒng)時，傳統(tǒng)的石英、雙絞線無法滿足需求，由此我們想到了使用塑料光纖，依托云計算平臺，成功的解決了家居的通信問題。

1 塑料光纖的相關介紹

近年來，POF光器件配套的通信系統(tǒng)的研究已經(jīng)取得了很大的成就，由便宜的光器件構成的可實用的通信系統(tǒng)已經(jīng)由試驗階段逐漸進入商用。塑料光纖，即構成光纖的芯與包層都是塑料材料。與大芯徑50-125μm和62.5-125μm的石英玻璃多模光纖相比，塑料光纖的芯徑高達200-1000μm，其接續(xù)時可使用價廉的塑料連接器，即便是光纖接續(xù)中芯對準產(chǎn)生±30μm偏差都不會影響耦合損耗。塑料光纖結構賦予了其施工快捷，接續(xù)成本低等優(yōu)點。與傳統(tǒng)的其它媒介相比塑料光纖具有如下優(yōu)點：

1.1 與石英（玻璃）光纖相比

（1）重量輕、柔性好、易連接安裝

由于塑料材質本身的特點，使得塑料光纖本身很輕，柔性好、易彎曲、易連接，在建筑物內安裝時，可根據(jù)實際要求，現(xiàn)場切斷與連接，工具簡單，普通人員就可操作。塑料光纖兩端沒有任何接頭，直接插入光設備的接口即可，非常容易。維護成本低，不用像石英光纖那樣一定要專業(yè)人員才可以連接。

（2）耦合性好，單位衰減較大

塑料光纖比石英光纖粗很多，所以它的耦合性很強，通光角度較大。

1.2 與銅介質的雙絞線相比

（1）抗干擾能力強，帶寬更高，數(shù)據(jù)流更大

塑料光纖抗電磁干擾能力強，又無電磁輻射，保密性好，通信容量大，使用壽命長，無雙絞線的近端串擾等問題。國產(chǎn)的塑料光纖其帶寬已達到100Mb/s以上，傳輸距離已達100米。

（2）連接更容易，價格便宜成本低

塑料光纖直接插入設備的光接口即可，非常簡單且容易，為網(wǎng)絡的維護帶來極大的方便。由于已批量化生產(chǎn)，國產(chǎn)的塑料光纖價格已與五類雙絞線價格接近，使得敷設光網(wǎng)絡已成為現(xiàn)實。

（3）衰減為恒量，滿足特定場合的要求

650nm塑料光纖的一個特點是：無論工作在何種帶寬下，其衰減系數(shù)不變，可預知其工作狀下的衰減狀況。塑料光纖的優(yōu)勢讓其有廣泛的應用前景，而基于塑料光纖的智能家居系統(tǒng)正是塑料光纖應用于局域網(wǎng)。

2 云智能家居系統(tǒng)

我們設計的基于塑料光纖的智能家居系統(tǒng)完全支持快速以太網(wǎng)100Mbit/s的傳輸速率，系統(tǒng)在100米范圍內，可完全取代傳統(tǒng)的銅線系統(tǒng)，為家庭用戶打造一個高速全互聯(lián)的全光網(wǎng)絡系統(tǒng)。塑料光纖由于自身的優(yōu)勢其接入網(wǎng)屬于屏蔽系統(tǒng)，整個系統(tǒng)不受電磁影響，具有良好的抗電磁干擾特性，安全保密。在運營商線路入戶后可接至塑料光纖無線路由器，下接塑料光纖交換機，通過塑料光纖連接至整個房間內的IP數(shù)字設備，對于客廳、衛(wèi)生間等不方便布線的區(qū)域，可通過無線方式連至中心設備或者使用電力貓接收信號。整個塑料光纖智能家居解決方案包括互連網(wǎng)有線及無線接入上網(wǎng)、IP網(wǎng)絡監(jiān)控、Iptv數(shù)字電視及智能化家電控制等多層面，整個接入系統(tǒng)為家庭用戶提供了立體、舒心方便的網(wǎng)絡空間，能更好地自由自在的感受科技，享受生活。

我們的智能家居系統(tǒng)在利用塑料光纖解決了速率瓶頸之后，在此基礎上，依托云計算平臺，以用戶需求為出發(fā)點，個性定制各種云端應用，通過塑料光纖網(wǎng)絡將家用電器互聯(lián)，賦予家居以智慧。

智慧家庭燈控、窗簾及家電系統(tǒng)。房間內開關內置的傳感系統(tǒng)與云端進行信息互聯(lián)，用戶通過手機軟件查詢云端信息，從而可以查詢房間內的開關的狀態(tài)與設置開關時間，并遠程通過手機控制開關。

智能家居安防系統(tǒng)利用安裝在用戶家中的傳感器終端，采集溫濕度數(shù)據(jù)、煤氣泄漏、門窗磁控開關、火災、視頻音頻監(jiān)控等設備的信號及數(shù)據(jù)，當采集的數(shù)據(jù)被判斷為緊急情況時，系統(tǒng)會通過云平臺自動告警，用戶在手機上就可以收到預警信息，使得用戶無論身在何處，都可以隨時知道家里的隱患。

依托云平臺，通過塑料光纖搭建的高速家庭網(wǎng)絡，所有的屏幕都可以支撐云媒體視頻全業(yè)務，通過智能終端和強大的云平臺組合來為廣大家庭用戶提供豐富多彩的創(chuàng)新業(yè)務。

（1）精彩云電視

依托云平臺，通過塑料光纖搭建的高速網(wǎng)絡，終端用戶可以在全國范圍內同步收看多種視頻格式的高清及3D視頻節(jié)目，塑料光纖網(wǎng)絡提供的高速互聯(lián)網(wǎng)絡，視頻節(jié)目可在智能機頂盒、手機、電腦、平板等多種終端之間自由切換，沒有過去‘銅時代’的速率瓶頸限制，由此可以向用戶提供清晰、流暢的視頻，享受塑料光纖帶來的高速體驗。

（2）智能家庭信息服務

通過塑料光纖搭建的高速網(wǎng)絡，云平臺廣泛地支持家庭信息服務，如水、電、燃氣、的自動采集?？蓪崿F(xiàn)賬單的查詢、代扣、代繳等功能。在家居遠程智能化方面，可實現(xiàn)照明控制、窗簾控制、電話遠程控制、防盜報警等功能，具備無縫即時連接、可管可控的特點。

（3）便捷云商城和云支付

在商務領域，利用云計算技術、云存儲技術等，用戶可以方便地購物，在家庭智能支付終端實現(xiàn)刷卡支付，通過多級安全認證機制，可多重保障用戶資金安全。

因此，塑料光纖與云計算結合的家庭智能系統(tǒng)，依托云計算先進、智能的信息處理能力，也使基于塑料光纖的云智能家居系統(tǒng)與互聯(lián)網(wǎng)智能融合。

3 結束語

家庭內聯(lián)網(wǎng)的各個家電單元之間信息量的交流非常大，要想保證優(yōu)質的視聽效果，用傳統(tǒng)的音頻視頻線和雙絞線作為聯(lián)網(wǎng)線纜已經(jīng)不能滿足要求，只有光纖才能負載如此巨大的音、視頻等數(shù)據(jù)流。玻璃光纖雖然帶寬高、傳輸損耗小，但由于價位較高、熔接和成端難度大，而塑料光纖具有柔韌性好、重量輕、高帶寬、可靠性高、成本低等優(yōu)點，特別是接續(xù)非常方便，越來越受到數(shù)字家電行業(yè)和消費者的歡迎。我們設計的基于塑料光纖的高速家庭網(wǎng)絡依托先進的云計算、云存儲平臺，成功地滿足了智能家居的現(xiàn)代通信需求。

但是，我們研究發(fā)現(xiàn)制約塑料光纖發(fā)展的瓶頸是標準，由于智能家居中的家電設備種類多，要保證各部分之間協(xié)調有效，即插即用，取決于完善的信息及通信協(xié)議的制定，所以制定標準成為這個系統(tǒng)推廣的關鍵所在，而這也需要我們在實踐中不斷探索。

參考文獻：

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作者單位：華北電力大學，北京 102206