智慧城市和光無線城市

趙煥東， 張新民

（浙江省通信產業服務有限公司咨詢設計院，浙江 杭州 310013）

0 引言

城市是人類進步的標志，也是人類文明突飛猛進的場所。城市通常是區域的政治、經濟、文化中心，在區域經濟發展中占有重要的位置。一個城市的發展不在于有多少地區生產總值。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、大小的主要標準。

中國改革開放三十多年來，隨著經濟發展和工業化的推進，城市化進程始終以數倍于世界同期平均速度的步伐高速發展。 據國家統計局第六次全國人口普查數據，至2010年11月1日，全國總人口數（不含港澳臺）為13.4億人，其中，居住在城鎮的人口占到了總人口的49.68%。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2億人從農村進入城市，到2010年底，中國已經形成16座國際性的都市。根據預測，到2011年底，中國城市人口將首次超過農村人口，到2030年，中國城市化率更將高達65%。

作為區域政治、經濟、文化、教育、科技等中心的現代城市，物資流、人流、信息流高度交匯，尤其隨著社會經濟高速發展，城市化進程的進一步推進，城市的規模越來越大，人口越來越多，城市的設施也越來越多。以往傳統的城市管理體系已經難以適應21世紀城市現代化管理的需要，因此要建立一個嶄新的、迅速的、高效的現代化、信息化、智能化的城市管理系統，來全面提升城市管理效率。

1 智慧城市

從國內外發達國家城市管理情況來看，城市管理的發展可歸納為2種趨勢：

①城市管理更多地借助于科學技術，尤其是數字化、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，例如北京市東城區整合多項數字城市技術，創建了數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“萬米單元網格管理法”和“城市部件管理法”相結合的方式，實現了城市管理的信息化、標準化、精細化和動態化；②現代城市管理來引領城市發展，這也是城市發展的重要趨勢之一，而且這一趨勢在近年來表現的更加明顯。

2008年，IBM首席執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同，被廣泛擴展應用到智慧城市、智慧社區、智慧交通等領域。目前，全球許多城市都在進行智慧城市的實驗，中國國內也已有近50個城市或地區提出了建設智慧城市的要求，大量城市的新城區建設均以智慧城市作為規劃和建設的目標。

智慧城市的定義：在城市 “自然、社會、經濟、管理、服務”5大系統中，充分應用物聯網、傳感網、RFID技術等去有效實現M2M目的，達到智能查詢、有效獲取、機器自動識別和管理海量數據、具有高分辨率和高邏輯自洽、具有既能虛擬現實又能直接參與城市規劃、城市、城市決策和城市服務、集成了自我學習、優化運行、預測預警和安全防護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物聯網設備層：這一層是智慧城市的神經末梢，包括手機、個人數碼助理（PDA，Personal Digital Assistant）、電腦、射頻標簽，各類傳感器節點、家用電器、監控攝像等；②基礎網絡支撐層：這一層是泛在的融合的網絡通信技術保障，體現出信息化和工業化的融合，具體包括無線傳感網、網格計算網、云計算網；③基礎設施網絡層：這一層包括IP網絡、光纖物理網、有線電視網、無線局域網絡（WLAN，Wireless Local Area Networks）、3G/4G等通信網絡；④應用層：這一層主要包括了各類面向用戶的應用，包括視頻、音頻、集群調度、數據采集等的應用。

智慧城市的基礎設施網絡層把城市里零散的、互不相干的物聯網系統、信息化系統聯系并整合起來[2-4]，如不同的人、不同的設備、不同企業之間等，并且借助云計算、決策分析優化等智能信息技術，使這個系統成為可以作為城市快速指揮決策、實時反應、協調運作的“智慧大腦”系統。

從智慧城市的基本內涵來說，智慧城市是知識經濟進一步發展和新一輪信息技術變革的產物，他是以互聯網、物聯網、電信網、廣電網、無線網等網絡的多樣化組合為基礎的。

智慧城市的關鍵技術很多，包括智慧城市基于傳感網的協同觀測服務技術、智慧城市時空數據倉庫關鍵技術、智慧城市時空信息高效服務技術、智慧城市信息智能分析與輔助決策支持技術、智慧城市信息安全技術、智慧城市空間信息公共服務系統等。

智慧城市建設的5大戰略要點包括

①數據基礎設施總體規劃，這是智慧城市城市建設的戰略準備；②全方位物聯網與M2M建設，這是智慧城市建設的戰略核心；③基礎數據采集與傳輸，這是智慧城市建設的戰略基礎；④加速數字生產、數字流通、數字消費建設，這是智慧城市建設的戰略主導；⑤家庭智能生活建設，這是智慧城市建設的戰略啟動。

2 光無線城市

智慧城市對基礎設施網絡層的要求是高寬帶、廣覆蓋、海量數據、移動狀態、協同工作?；诠饫|、WLAN、3/4G構筑的異構多融合的網絡正是滿足這一需求的基礎網絡。

2.1 光城市

未來網絡的接入是無線化、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，要想真正實現今后智慧城市數據的暢通無阻，滿足未來智慧城市無處不在的在線業務帶來海量的數據，還必須有高速的寬帶支持。然而，傳統的銅線電纜已不堪重負，其技術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。

光纖接入和銅纜接入相比具有以下優勢[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個數量級，故所開發的容量大；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，光纖通信將節約大量有色金屬。

隨著近年來光纖傳輸的成本逐步下降，網絡的光纖化已越來越有優勢，尤其在接入網絡這一層面。

實現光纖接入的技術有可以分為幾種，其中，無源光網絡技術在各類接入技術中優勢明顯，這類技術從區域中心局到用戶網之間不存在任何有源設備，而是采用了了無源的光分路器，網絡通過光分路器來分離光信號功率來引導傳輸的流量，這種無源接入網絡使得運營商不再需要向接入網中的器件或設備提供機房、電源、空調等，大大節約了運營商的建設和運營成本，降低了網絡的故障率。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），可以全面降低服務供應商的維護成本。基于無源光網絡技術的最后一公里接入也是目前實現三網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覆蓋城市，向公眾提供利用無線終端或無線技術獲取信息的服務，提供隨時隨地接入和速度更快的無線網絡。

2009年的調查顯示，在線閱讀、手機閱讀、手持式閱讀器閱讀等方式的數字圖書閱讀開始在國內普及，各類數字媒介閱讀率達到24.5%，全國約有2.8%的成年人只閱讀各類數字媒介而不讀紙質書。實際上，在物聯網里面，不但有無線的傳感器，也有一些無線的攝像頭的需求，未來大量的物聯設備會采用無線連接方式，這就要求無線網絡將無處不在，尤其是在一些公共場合。只有實現了高速的無線上網，才能使更多家庭信息化應用變得簡單起來。比如目前流行的智能家居概念，其中一項應用就是用手機或電腦遠程遙控家中的家用電器等統，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器，就可以實現任何時間、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“無線應用”2個層面：首先是要實現基于3G及WLAN等無線接入技術的全方位無線網絡覆蓋，為客戶提供方便、高速的無線寬帶上網服務；其次是“無線應用”，即匯聚與政府工作、企業運營、群眾生活密切相關的信息化應用，提供安全高效的無線應用服務。

對政府而言，無線城市是創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，面向市民提供政務公開、交通出行、車輛違章、醫療就診、水電煤氣、就業求職、娛樂休閑等信息服務，成為幫助政府實現創新社會管理的好推手。

對企業而言，無線城市是促進產業轉型的有力引擎，對于改善城市的商務投資環境，促進商貿、旅游、會展等產業的發展，降低電子政務和電子商務建設成本方面具有重要意義，也有助于推動“信息化和工業化融合”的深入發展，進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民生。作為一個綜合信息服務平臺，無線城市通過滿足市民在電子信息查詢、社保、醫保、公共事務辦理、隨時隨地上網、手機視頻、手機游戲等全方位的信息化需求。

物聯網設備是智慧城市的末梢神經，則高帶寬、高可靠的光纖網絡以及無處不在的無線網絡則是智慧城市的主干神經，離開了這些神經，智慧城市的上層應用就發揮不出作用。

3 結語

要實現智慧城市必須要有性能優良的基礎設施網絡作為基礎,沒了基礎信息設施網絡的支撐，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筑的”光無線城市”是實現智慧城市的最佳基礎設施網絡解決方案。智慧城市應該是一個構筑在“光無線城市”基礎之上的智慧之城。

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]，推進了通信網絡革命性的轉型升級，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了光纖入戶全面覆蓋“光小區”，以及無處不在的高速3G接入。

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

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

[3] 凌翔, 殷棟.開放式架構的物聯網驅動智慧城市長效發展[J]. 電信技術,2011(07):71-73.

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

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

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

[7] 齊文鵬. 加快光纖FTTH發展推動三網融合[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的寬帶接入策略[J]. 通信技術, 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).