物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)現(xiàn)狀與技術(shù)發(fā)展

閆亞旗 周桂英 盛明哲 趙文東 王源野

中國(guó)聯(lián)通研究院 北京 100176

引言

物聯(lián)網(wǎng)，顧名思義就是指萬(wàn)物互聯(lián)。過(guò)去的通信網(wǎng)絡(luò)，不論是固定網(wǎng)絡(luò)還是移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)，連接的是人與人，是人與人傳遞信息的橋梁；而物聯(lián)網(wǎng)連接的是人與人、人與物、物與物，是萬(wàn)物傳遞信息的橋梁。廣義的物聯(lián)網(wǎng)的概念不僅指的是萬(wàn)物之間的通信連接管道，更指的是人們通過(guò)對(duì)萬(wàn)物終端所產(chǎn)生的信息進(jìn)行感知、采集，利用物聯(lián)網(wǎng)絡(luò)匯集海量數(shù)據(jù)，并對(duì)這些數(shù)據(jù)進(jìn)行收集、分析、處理，再將結(jié)果展示或通過(guò)物聯(lián)網(wǎng)絡(luò)反饋回終端并指導(dǎo)終端行為的整個(gè)價(jià)值創(chuàng)造過(guò)程。

物聯(lián)網(wǎng)通過(guò)智能感知、識(shí)別技術(shù)、普適計(jì)算、泛在網(wǎng)絡(luò)的融合應(yīng)用，被譽(yù)為繼計(jì)算機(jī)和互聯(lián)網(wǎng)之后世界信息產(chǎn)業(yè)發(fā)展的第三次浪潮，隨著物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的進(jìn)一步普及，人們的日常生活和工業(yè)生產(chǎn)將產(chǎn)生天翻地覆的變化。物聯(lián)網(wǎng)不僅是網(wǎng)絡(luò)，更是業(yè)務(wù)和應(yīng)用，是互聯(lián)網(wǎng)的應(yīng)用拓展，以車聯(lián)網(wǎng)、智能電網(wǎng)、智能家居、安防監(jiān)控、遠(yuǎn)程醫(yī)療等應(yīng)用領(lǐng)域?yàn)榇?，為人們生活提供更大便利，提高了公共服?wù)資源調(diào)配效率。目前物聯(lián)網(wǎng)在全球進(jìn)入高速增長(zhǎng)風(fēng)口期，根據(jù)研究機(jī)構(gòu)Gartner公司的調(diào)查，2017年全球物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備數(shù)量達(dá)到了84億，比2016年的64億增長(zhǎng)31%，預(yù)計(jì)到2020年物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備數(shù)量將達(dá)到204億。研究機(jī)構(gòu)IDC預(yù)測(cè)，到2020年全球物聯(lián)網(wǎng)收入規(guī)模將達(dá)1.7萬(wàn)億美元。物聯(lián)網(wǎng)被視作全球經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)的新引擎，將開啟一個(gè)萬(wàn)物互聯(lián)的新世界。

1 物聯(lián)網(wǎng)概述

1.1 物聯(lián)網(wǎng)定義

物聯(lián)網(wǎng)的實(shí)踐最早可以追溯到1990年施樂(lè)公司的網(wǎng)絡(luò)可樂(lè)販?zhǔn)蹤C(jī)——Networked Coke Machine。1999年美國(guó)麻省理工學(xué)院建立了“自動(dòng)識(shí)別中心(Auto-ID)”，提出“萬(wàn)物皆可通過(guò)網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)”，闡明了物聯(lián)網(wǎng)的基本含義。根據(jù)國(guó)際電信聯(lián)盟發(fā)布的ITU互聯(lián)網(wǎng)報(bào)告，在新的發(fā)展時(shí)期，物聯(lián)網(wǎng)被定義為根據(jù)一系列的信息系統(tǒng)以及設(shè)備按照約定的協(xié)議將互聯(lián)網(wǎng)與所有設(shè)備進(jìn)行連接以進(jìn)行通信及信息的交換，從而達(dá)到智能化的識(shí)別定位管理等功能的一種網(wǎng)絡(luò)[1]。其中設(shè)備主要包含有線/無(wú)線網(wǎng)絡(luò)接入設(shè)備、短距離通信設(shè)備、圖像碼識(shí)別設(shè)備、底層傳感器設(shè)備和定位系統(tǒng)等等。

1.2 物聯(lián)網(wǎng)架構(gòu)

目前，多個(gè)國(guó)際組織(比如ITU、ISO、IEC和oneM2M等)正在致力于物聯(lián)網(wǎng)的技術(shù)和標(biāo)準(zhǔn)化研究，這些標(biāo)準(zhǔn)組織的研究各有側(cè)重，但體系架構(gòu)基本一致。圖1給出了國(guó)際電信聯(lián)盟(ITU-T)定義的IoT通用參考模型，該模型由設(shè)備層、網(wǎng)絡(luò)層、業(yè)務(wù)支持和應(yīng)用支持層、應(yīng)用層及其與之相關(guān)的管理和安全能力構(gòu)成。

圖1 物聯(lián)網(wǎng)參考架構(gòu)

1)設(shè)備層。設(shè)備層的功能是感知、識(shí)別物體或環(huán)境狀態(tài)并且實(shí)時(shí)采集、捕獲信息，它由包括二維碼標(biāo)簽、識(shí)讀器、RFID標(biāo)簽、讀寫器、攝像頭、GPS、傳感器、計(jì)量器等器件以及M2M終端、傳感器網(wǎng)絡(luò)和傳感網(wǎng)關(guān)等構(gòu)成，通過(guò)傳感器獲取信息，并通過(guò)接收網(wǎng)關(guān)獲得控制命令。

2)網(wǎng)絡(luò)層。網(wǎng)絡(luò)層依托公眾電信網(wǎng)、互聯(lián)網(wǎng)或行業(yè)專業(yè)通信網(wǎng)絡(luò)，實(shí)現(xiàn)信息的傳送，包含兩類能力：網(wǎng)絡(luò)能力，即提供網(wǎng)絡(luò)連接的相關(guān)控制功能，例如接入和輸送資源控制功能、移動(dòng)管理或認(rèn)證、授權(quán)和結(jié)算(AAA)；傳送能力，側(cè)重傳送IoT業(yè)務(wù)和具體應(yīng)用的數(shù)據(jù)信息，以及為傳送與IoT相關(guān)的控制和管理信息提供連接。

3)業(yè)務(wù)支持和應(yīng)用支持層。業(yè)務(wù)支持和應(yīng)用支持層包含以下兩個(gè)能力群：通用支持能力，可供不同IoT應(yīng)用使用的公共能力，例如數(shù)據(jù)處理和數(shù)據(jù)儲(chǔ)存；特定的支持能力，針對(duì)不同應(yīng)用要求的特殊能力。事實(shí)上，它們可能包含各類詳細(xì)的能力分組，目的就是為不同的IoT應(yīng)用提供不同的支持功能。

4)應(yīng)用層。應(yīng)用層的功能是實(shí)現(xiàn)物聯(lián)網(wǎng)信息技術(shù)與終端行業(yè)專業(yè)技術(shù)的深度接觸，完成物體信息的協(xié)同、共享、分析、決策等功能，形成智能化應(yīng)用的解決方案，從而實(shí)現(xiàn)物聯(lián)網(wǎng)在眾多不同領(lǐng)域之間的運(yùn)用，如智慧城市、智能家居、工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)、車聯(lián)網(wǎng)等。

5)與傳統(tǒng)通信網(wǎng)絡(luò)類似，IoT管理能力涵蓋了傳統(tǒng)故障、配置、性能和安全(FCAPS)類別[2]，即故障管理、配置管理、結(jié)算管理、性能管理和安全管理。安全能力主要包括應(yīng)用層安全(授權(quán)、認(rèn)證、應(yīng)用數(shù)據(jù)保密性和完整性保護(hù)、隱私保護(hù)、安全審計(jì)和防病毒)、網(wǎng)絡(luò)層安全(授權(quán)、認(rèn)證、使用數(shù)據(jù)和信息數(shù)據(jù)保密性，以及信令完整性保護(hù))和裝置層安全(授權(quán)、認(rèn)證、裝置完整性驗(yàn)證、接入控制、數(shù)據(jù)保密性和完整性保護(hù))。

2 物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)現(xiàn)狀

物聯(lián)網(wǎng)作為新一代信息通信技術(shù)高度集成和應(yīng)用的典范，正在與經(jīng)濟(jì)社會(huì)深度融合，深刻改變生產(chǎn)活動(dòng)、社會(huì)管理、公共服務(wù)。隨著物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在行業(yè)中的普及和不斷深化，人類社會(huì)正進(jìn)入“萬(wàn)物互聯(lián)”的新時(shí)代[3]。

面對(duì)物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、云計(jì)算等新一輪技術(shù)革命可能帶來(lái)的歷史機(jī)遇，發(fā)達(dá)國(guó)家政府紛紛出臺(tái)政策進(jìn)行戰(zhàn)略布局，投資鼓勵(lì)融合創(chuàng)新技術(shù)的研發(fā)與應(yīng)用，以搶占全球新一輪經(jīng)濟(jì)科技發(fā)展的制高點(diǎn)。經(jīng)過(guò)近幾年技術(shù)與市場(chǎng)的培育，物聯(lián)網(wǎng)已進(jìn)入快速發(fā)展期，邁向了萬(wàn)億美元市場(chǎng)，涵蓋穿戴設(shè)備、智能家居、智慧城市、物流管理、智能制造、智慧農(nóng)業(yè)等眾多行業(yè)領(lǐng)域。目前，物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)的整體規(guī)模正在逐年擴(kuò)大，應(yīng)用領(lǐng)域也在不斷拓展，產(chǎn)業(yè)鏈結(jié)構(gòu)趨于完整。 以ARM、Intel、博通、高通、TI等為代表的半導(dǎo)體企業(yè)針對(duì)低功耗、大連接的物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用場(chǎng)景紛紛推出專用芯片產(chǎn)品，并不斷地進(jìn)行優(yōu)化。微型化、低成本、低功耗的光、溫濕度、氣壓等微機(jī)電系統(tǒng)(MEMS)傳感器、陀螺儀在物聯(lián)網(wǎng)終端被廣泛內(nèi)置[4]。網(wǎng)絡(luò)方面，以NB-IoT、eMTC、LoRa、Sigfox等為代表的低功耗廣域網(wǎng)(Low-Power Wide-Area Network，LPWAN)技術(shù)發(fā)展迅速并在全球范圍內(nèi)獲得廣泛應(yīng)用，面向海量機(jī)器通信業(yè)務(wù)場(chǎng)景、低時(shí)延高可靠業(yè)務(wù)場(chǎng)景的5G非獨(dú)立組網(wǎng)和獨(dú)立組網(wǎng)功能標(biāo)準(zhǔn)已凍結(jié)，同時(shí)工業(yè)以太網(wǎng)、LTE-V、短距離通信技術(shù)等相關(guān)技術(shù)也取得顯著的進(jìn)展。平臺(tái)層面，包括通信設(shè)備商、電信運(yùn)營(yíng)商、云計(jì)算廠商、互聯(lián)網(wǎng)公司、傳統(tǒng)行業(yè)企業(yè)在內(nèi)的產(chǎn)業(yè)巨頭紛紛制定其物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展戰(zhàn)略，結(jié)合自身優(yōu)勢(shì)，基于物聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)構(gòu)建產(chǎn)業(yè)鏈協(xié)同物聯(lián)網(wǎng)生態(tài)系統(tǒng)，提升對(duì)整個(gè)產(chǎn)業(yè)的把控能力。目前，物聯(lián)網(wǎng)IaaS平臺(tái)和PaaS平臺(tái)都已具備，基于應(yīng)用和數(shù)據(jù)的SaaS平臺(tái)和Daas平臺(tái)正在成為物聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)下一步發(fā)展的趨勢(shì)。據(jù)估計(jì)，全球物聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)營(yíng)收規(guī)模將保持33%左右增速，至2020年達(dá)到16億美元，而其間接帶來(lái)的產(chǎn)業(yè)價(jià)值將遠(yuǎn)超該規(guī)模。同時(shí)，物聯(lián)網(wǎng)廣泛應(yīng)用于電力、交通、工業(yè)、醫(yī)療、水利、安防等領(lǐng)域，在各行業(yè)的應(yīng)用不斷深化，催生新技術(shù)發(fā)展和商業(yè)模式創(chuàng)新，物聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)飛速增長(zhǎng)，助力企業(yè)建立更深層次的客戶關(guān)系，通過(guò)數(shù)據(jù)發(fā)現(xiàn)新的價(jià)值來(lái)源，加速企業(yè)運(yùn)營(yíng)的數(shù)字化轉(zhuǎn)型，開創(chuàng)全新的盈利模式和競(jìng)爭(zhēng)格局。物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用規(guī)模與水平不斷提升，在智能交通、車聯(lián)網(wǎng)、物流追溯、安全生產(chǎn)、醫(yī)療健康、能源管理等領(lǐng)域已形成一批成熟的運(yùn)營(yíng)服務(wù)平臺(tái)和商業(yè)模式，部分應(yīng)用達(dá)到了千萬(wàn)級(jí)用戶規(guī)模[5]。隨著物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用的持續(xù)發(fā)展，基于物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)價(jià)值的重心將不斷向應(yīng)用層轉(zhuǎn)移，基于物聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)的服務(wù)將是未來(lái)物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)價(jià)值重心。

毫無(wú)疑問(wèn)，物聯(lián)網(wǎng)已然成為當(dāng)今世界技術(shù)創(chuàng)新最活躍、發(fā)展空間最廣和應(yīng)用潛力最大的領(lǐng)域之一。伴隨著人工智能、邊緣計(jì)算、區(qū)塊鏈等新技術(shù)的不斷興起以及相關(guān)產(chǎn)業(yè)要素的完備，物聯(lián)網(wǎng)必將進(jìn)入智能發(fā)展的新階段。

3 物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)

3.1 終端與模組

模組是物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)端到端方案的重要一環(huán)，是網(wǎng)絡(luò)連接的載體，行業(yè)終端的重要組成部分。通常，每增加一個(gè)物聯(lián)網(wǎng)連接數(shù)，就需要增加1～2個(gè)無(wú)線模組，據(jù)預(yù)測(cè)，2020年我國(guó)物聯(lián)網(wǎng)連接數(shù)較2016年將有317%的增長(zhǎng)，達(dá)到35億，這將支撐無(wú)線模組出貨迅速放量。

物聯(lián)網(wǎng)連接數(shù)的爆發(fā)、應(yīng)用的多樣化，正推動(dòng)著物聯(lián)網(wǎng)模組向著小型化、低成本方向發(fā)展；同時(shí)，為降低終端開發(fā)門檻，便于平臺(tái)與物聯(lián)網(wǎng)終端、模組間的信息交互，加速物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)的應(yīng)用發(fā)展，物聯(lián)網(wǎng)模組正在走向標(biāo)準(zhǔn)化與規(guī)范化，包括模組的尺寸標(biāo)準(zhǔn)化、硬件接口標(biāo)準(zhǔn)化、引腳位置及功能標(biāo)準(zhǔn)化，且支持Pin-to-Pin向下兼容[6]。另外，為屏蔽不同終端模組廠商通訊協(xié)議的差異性，擴(kuò)展多種協(xié)議的設(shè)備接入物聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)，出現(xiàn)了“終端側(cè)云代理”技術(shù)，即通過(guò)在各種通信模組上安裝標(biāo)準(zhǔn)化應(yīng)用程序，作為設(shè)備、平臺(tái)、應(yīng)用端的信息交互橋梁，將不同軟硬件廠商的通信協(xié)議轉(zhuǎn)換成統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)協(xié)議，從而讓產(chǎn)品開發(fā)者只需要關(guān)心產(chǎn)品的業(yè)務(wù)邏輯開發(fā)，不用關(guān)心數(shù)據(jù)的通訊功能開發(fā)，極大降低開發(fā)的難度，縮短開發(fā)周期。

3.2 網(wǎng)絡(luò)

物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用的多樣化催生了豐富的物聯(lián)網(wǎng)連接技術(shù)，可以按照低速率、中速率、高速率、低時(shí)延高可靠四類業(yè)務(wù)場(chǎng)景，將物聯(lián)網(wǎng)連接技術(shù)進(jìn)行分類。其中，低速率業(yè)務(wù)場(chǎng)景主要由低功耗廣域網(wǎng)絡(luò)(LPWAN)來(lái)承載，主流連接技術(shù)有NB-IoT、eMTC、LoRa、Sigfox，該類業(yè)務(wù)具有低功耗、低成本、大連接、廣覆蓋的需求特征，典型應(yīng)用包括智能抄表、資產(chǎn)管理、智能停車等，據(jù)預(yù)測(cè)，未來(lái)IoT連接市場(chǎng)中，LPWA業(yè)務(wù)所占比例將達(dá)70%；中速率業(yè)務(wù)場(chǎng)景對(duì)數(shù)據(jù)速率要求中等或偏低，部分場(chǎng)景要求支持語(yǔ)音傳輸或具備移動(dòng)性，且要求覆蓋能力強(qiáng)、成本較低，連接技術(shù)主要有4G Cat1、3G UMTS、eMTC，典型應(yīng)用包括可穿戴類、POS、智慧物流等；高速率業(yè)務(wù)場(chǎng)景對(duì)吞吐率、移動(dòng)性要求較高，對(duì)價(jià)格和功耗不敏感，連接技術(shù)主要有4G Cat4、3G HSPA，典型應(yīng)用包括智慧醫(yī)療、智慧安防等；低時(shí)延高可靠業(yè)務(wù)場(chǎng)景對(duì)吞吐率、速率、時(shí)延以及可靠性要求高，連接技術(shù)主要是LTE-V、5G，典型應(yīng)用包含車聯(lián)網(wǎng)、遠(yuǎn)程醫(yī)療等。

3.3 物聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)

物聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)位于產(chǎn)業(yè)鏈的中游，是物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用和服務(wù)支撐的基礎(chǔ)平臺(tái)，向下接入分散的物聯(lián)網(wǎng)傳感層，匯集傳感數(shù)據(jù)，向上面向應(yīng)用服務(wù)提供商提供應(yīng)用開發(fā)的基礎(chǔ)性平臺(tái)和面向底層網(wǎng)絡(luò)的統(tǒng)一數(shù)據(jù)接口，支持具體的基于傳感數(shù)據(jù)的物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用。物聯(lián)網(wǎng)終端設(shè)備通過(guò)信息傳感設(shè)備(例如無(wú)線傳感器、射頻識(shí)別裝置、紅外感應(yīng)器、激光掃描器等)采集現(xiàn)實(shí)世界信息，利用移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)(LPWAN、2G、3G、4G、5G等)、短距離無(wú)線通信技術(shù)(Wi-Fi、ZigBee、藍(lán)牙、RFID等)將數(shù)據(jù)傳送給物聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)。隨著時(shí)間的推移，物聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)匯聚大量的數(shù)據(jù)，通過(guò)大數(shù)據(jù)分析、數(shù)據(jù)挖掘、人工智能、機(jī)器學(xué)習(xí)等技術(shù)，物聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)可以提供強(qiáng)大的終端設(shè)備管理和商業(yè)分析等功能。對(duì)于傳輸數(shù)據(jù)量大、處理實(shí)時(shí)性要求較高的物聯(lián)網(wǎng)業(yè)務(wù)，邊緣計(jì)算+物聯(lián)網(wǎng)云平臺(tái)的結(jié)合能實(shí)現(xiàn)在網(wǎng)絡(luò)邊緣快速處理數(shù)據(jù)和及時(shí)響應(yīng)，并將過(guò)濾之后的數(shù)據(jù)發(fā)送到云端，云端分析引擎生成模型再發(fā)送回邊緣，可以滿足不同行業(yè)邊緣智能數(shù)據(jù)梳理訴求，助力行業(yè)快速創(chuàng)新，提升生產(chǎn)效率，降低運(yùn)維成本。

物聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)按照邏輯關(guān)系從下到上提供設(shè)備管理、連接管理、應(yīng)用支持、業(yè)務(wù)分析等主要功能，對(duì)終端設(shè)備和資產(chǎn)實(shí)現(xiàn)“管、控、營(yíng)”一體化，向下連接感知層，向上提供應(yīng)用開發(fā)能力和統(tǒng)一接口，并為各行各業(yè)提供通用的服務(wù)能力。根據(jù)平臺(tái)功能的不同，物聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)可分為以下三種類型。

1)連接管理平臺(tái)(CMP)：通過(guò)對(duì)網(wǎng)關(guān)連接的監(jiān)測(cè)與管理，保障終端聯(lián)網(wǎng)通道的穩(wěn)定，同時(shí)可以進(jìn)行IoT資費(fèi)管理、網(wǎng)絡(luò)資源用量管理、IP地址資源管理等。

2)設(shè)備管理平臺(tái)(DMP)：通過(guò)傳感器定時(shí)采集設(shè)備數(shù)據(jù)，DMP平臺(tái)對(duì)物聯(lián)網(wǎng)終端設(shè)備進(jìn)行遠(yuǎn)程監(jiān)控、設(shè)置調(diào)整、軟件升級(jí)、故障排查、系統(tǒng)升級(jí)、生命周期管理等功能；同時(shí)實(shí)時(shí)提供網(wǎng)關(guān)和應(yīng)用狀態(tài)監(jiān)控告警反饋，開放的API調(diào)用接口幫助客戶輕松進(jìn)行系統(tǒng)集成和增值功能開發(fā)；所有設(shè)備的數(shù)據(jù)也可儲(chǔ)存在云端。

3)應(yīng)用開發(fā)平臺(tái)(AEP) ：主要為物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用開發(fā)者提供成套的應(yīng)用開發(fā)工具、中間件、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)功能、業(yè)務(wù)邏輯引擎、對(duì)接第三方系統(tǒng)API等。此外還提供高擴(kuò)展數(shù)據(jù)庫(kù)和數(shù)據(jù)模型、實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)處理、智能預(yù)測(cè)離線數(shù)據(jù)分析、數(shù)據(jù)可視化展示應(yīng)用等。物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用開發(fā)者無(wú)需考慮底層基礎(chǔ)設(shè)施擴(kuò)展、數(shù)據(jù)管理和存儲(chǔ)、通信協(xié)議、通信安全等問(wèn)題，在AEP平臺(tái)快速開發(fā)、部署、管理應(yīng)用，降低開發(fā)成本、大大縮短開發(fā)時(shí)間。

物聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)作為物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)鏈關(guān)鍵環(huán)節(jié)，具有重要作用。平臺(tái)具有強(qiáng)大的數(shù)據(jù)收集和分析能力，以此可以創(chuàng)造前所未有的創(chuàng)新商業(yè)模式。目前通信設(shè)備商、運(yùn)營(yíng)商、云計(jì)算廠商、互聯(lián)網(wǎng)巨頭、初創(chuàng)公司都依托自身核心能力，打造各具特色的物聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)，并以平臺(tái)為核心，構(gòu)建物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)生態(tài)。據(jù)IoT Analytics數(shù)據(jù)顯示，全球的物聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)企業(yè)已經(jīng)由2016年的350家增長(zhǎng)至目前超過(guò)450家，隨著企業(yè)加速向物聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)域轉(zhuǎn)型，新興的物聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)市場(chǎng)將繼續(xù)保持強(qiáng)勁的增長(zhǎng)勢(shì)頭，估計(jì)物聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)的市場(chǎng)規(guī)模會(huì)以33%的復(fù)合增長(zhǎng)率增長(zhǎng)。

隨著物聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)加速發(fā)展，其架構(gòu)和應(yīng)用領(lǐng)域也在發(fā)生著變化。傳統(tǒng)平臺(tái)主要是基于Java或者.Net，使用中心的SQL數(shù)據(jù)庫(kù)，建立他們的組件作為jar文件，未來(lái)的物聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)則更多地使用Python或者Node.js等開發(fā)工具，基于通用開源PaaS以及微服務(wù)架構(gòu)的二次開發(fā)將成為物聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)的主要構(gòu)建方式，以API為代表的新型集成技術(shù)、容器技術(shù)、人工智能等技術(shù)的應(yīng)用將促使平臺(tái)更加的開放、靈活和智能，同時(shí)平臺(tái)的功能也將進(jìn)一步下沉，邊緣與云端協(xié)同成為平臺(tái)重要發(fā)展方向。在應(yīng)用方面，由于各個(gè)行業(yè)使用的終端、協(xié)議以及外部接口都不盡相同，涉及到的行業(yè)機(jī)理也千差萬(wàn)別，如智能家居、智慧城市、工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)等應(yīng)用，未來(lái)隨著物聯(lián)網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)的不斷統(tǒng)一，支持多樣化的行業(yè)應(yīng)用平臺(tái)將成為趨勢(shì)，行業(yè)知識(shí)與數(shù)據(jù)科學(xué)的融合將成為重要發(fā)展方向。

3.4 新技術(shù)領(lǐng)域

隨著ICT技術(shù)的發(fā)展，融合正在成為當(dāng)前物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)的主基調(diào)，人工智能、區(qū)塊鏈、邊緣計(jì)算等新技術(shù)正在不斷融入到物聯(lián)網(wǎng)之中，可以說(shuō)物聯(lián)網(wǎng)正在進(jìn)入一個(gè)融合型的智能聯(lián)接新生態(tài)。

3.4.1 區(qū)塊鏈

區(qū)塊鏈?zhǔn)且环N在對(duì)等網(wǎng)絡(luò)(也稱分布式網(wǎng)絡(luò)、點(diǎn)對(duì)點(diǎn)網(wǎng)絡(luò))環(huán)境下，通過(guò)透明和可信規(guī)則，構(gòu)建可追溯的塊鏈?zhǔn)綌?shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)和管理事務(wù)處理的模式，具有分布式對(duì)等、鏈?zhǔn)綌?shù)據(jù)塊、防偽造和防篡改、透明可信和高可靠五方面的典型特征[7]。作為物聯(lián)網(wǎng)中一種普適的底層技術(shù)，區(qū)塊鏈可以有效解決物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展中面臨的大數(shù)據(jù)管理、信任、安全和隱私等問(wèn)題，為大規(guī)模物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)提供高容納性、可信任的基礎(chǔ)設(shè)施，降低中心化設(shè)備網(wǎng)絡(luò)的運(yùn)營(yíng)和信用成本，提高運(yùn)營(yíng)效率和資產(chǎn)利用率。同時(shí)通過(guò)身份驗(yàn)證、授權(quán)機(jī)制等技術(shù)保證物聯(lián)網(wǎng)在存儲(chǔ)、信息傳遞等方面的安全性和隱私性。此外，區(qū)塊鏈還能帶來(lái)物聯(lián)網(wǎng)智能化應(yīng)用模式的擴(kuò)展，促進(jìn)商業(yè)模式的創(chuàng)新。因此，一定程度上而言，物聯(lián)網(wǎng)也為區(qū)塊鏈提供了最佳應(yīng)用場(chǎng)景，相信未來(lái)二者也會(huì)擦出更多的火花。

區(qū)塊鏈在物聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)域的應(yīng)用探索在2015年前后已經(jīng)開始，目前主要集中在物聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)、設(shè)備管理和安全等方向，具體包括智能制造、車聯(lián)網(wǎng)、農(nóng)業(yè)、供應(yīng)鏈管理、能源管理等領(lǐng)域。如2017年3月，中國(guó)聯(lián)通聯(lián)合多家公司和科研單位在ITU-T SG20成立了全球第一個(gè)物聯(lián)網(wǎng)區(qū)塊鏈(Blockchain of Things，BoT)的標(biāo)準(zhǔn)項(xiàng)目，定義去中心化的可信物聯(lián)網(wǎng)服務(wù)平臺(tái)框架，如圖2所示。2016年10月IBM在其Bluemix平臺(tái)下引入?yún)^(qū)塊鏈賦能項(xiàng)目，在物聯(lián)網(wǎng)云平臺(tái)的基礎(chǔ)上加入?yún)^(qū)塊鏈服務(wù)，根據(jù)用戶需求實(shí)現(xiàn)不同功能。該項(xiàng)目把各種電子設(shè)備登記在區(qū)塊鏈上來(lái)建立物聯(lián)網(wǎng)，同時(shí)將區(qū)塊鏈應(yīng)用在智能農(nóng)場(chǎng)里來(lái)確保精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)數(shù)據(jù)不被篡改。

區(qū)塊鏈為物聯(lián)網(wǎng)生態(tài)的建立和完善提供了最佳的選擇和重要的支撐，隨著二者融合的不斷深化，將廣泛影響工業(yè)、農(nóng)業(yè)、醫(yī)療、健康、環(huán)保、交通、安全、金融、保險(xiǎn)、物品溯源、供應(yīng)鏈、智慧城市綜合管理等諸多領(lǐng)域，實(shí)現(xiàn)從信息互聯(lián)到價(jià)值互聯(lián)的巨大轉(zhuǎn)變。

圖2 去中心化的可信物聯(lián)網(wǎng)服務(wù)平臺(tái)框架

3.4.2 人工智能

人工智能(Artificial Intelligence，AI)是研究、開發(fā)用于模擬、延伸和擴(kuò)展人的智能的理論、方法、技術(shù)及應(yīng)用系統(tǒng)的一門新的技術(shù)科學(xué)，其本質(zhì)是對(duì)人思維的信息過(guò)程的模擬，是人的智能的物化。眾所周知，物聯(lián)網(wǎng)的核心價(jià)值在于對(duì)設(shè)備傳感數(shù)據(jù)的捕捉與分析，預(yù)測(cè)顯示，到2020年我們每個(gè)人都會(huì)擁有很多連網(wǎng)設(shè)備，每秒需處理數(shù)TB的數(shù)據(jù)，這還不包括那些與寵物相關(guān)的連網(wǎng)設(shè)備以及設(shè)備之間的交互，在某種程度上，物聯(lián)網(wǎng)將成為地球上最大的數(shù)據(jù)來(lái)源。設(shè)備傳感數(shù)據(jù)是物聯(lián)網(wǎng)核心價(jià)值所在，通過(guò)平臺(tái)匯聚物聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)，對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行清洗、過(guò)濾、分析、挖掘才能提煉物聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)的價(jià)值，但是通過(guò)人力處理大量的環(huán)境和操作數(shù)據(jù)是不現(xiàn)實(shí)的，現(xiàn)有計(jì)算機(jī)軟件和數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)的處理能力也存在瓶頸。而人工智能技術(shù)的出現(xiàn)和發(fā)展可以有效解決這一問(wèn)題，物聯(lián)網(wǎng)在底層收集數(shù)據(jù)資料，通過(guò)人工智能算法的處理分析，快速生成所需信息并積累知識(shí)，為當(dāng)今社會(huì)發(fā)展提供一種新的能量，締造一種新的“虛擬勞動(dòng)力”，從而為消費(fèi)者提供新的價(jià)值主張，提升智能化生活水平，幫助企業(yè)提高生產(chǎn)效率，并優(yōu)化商業(yè)結(jié)構(gòu)，創(chuàng)造新的商業(yè)模式，提供新的商業(yè)機(jī)會(huì)和收入來(lái)源。因此，人工智能也被稱作是物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)的大腦，使得物聯(lián)網(wǎng)更加智能和高效地工作。例如，羅爾斯·羅伊斯(R&R)發(fā)動(dòng)機(jī)公司利用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)對(duì)其生產(chǎn)并在航空公司使用的發(fā)動(dòng)機(jī)實(shí)行在線監(jiān)控、故障診斷和實(shí)時(shí)維修支持，借助人工智能預(yù)測(cè)發(fā)動(dòng)機(jī)維修時(shí)間，航空公司能夠根據(jù)雙方協(xié)商認(rèn)可的發(fā)動(dòng)機(jī)單位安全飛行小時(shí)費(fèi)用付費(fèi)，R&R的市場(chǎng)占有率從5%提升到40%[8]。在新零售領(lǐng)域，以色列一家創(chuàng)業(yè)公司Trax借助人工智能技術(shù)致力于通過(guò)不斷打磨的領(lǐng)先圖像識(shí)別算法、海量的貨架和商品數(shù)據(jù)，來(lái)幫助品牌及零售商實(shí)現(xiàn)零售貨架信息數(shù)字化升級(jí)，進(jìn)而提供從貨架數(shù)據(jù)收集到分析咨詢的全套零售執(zhí)行管理方案。官方披露，已采用Trax技術(shù)的快消品公司，缺貨率下降10%～15%，整體銷售業(yè)績(jī)提升3%～5%，并且目前Trax的業(yè)務(wù)已經(jīng)遍布全球50多個(gè)國(guó)家，公司的數(shù)據(jù)庫(kù)已收錄100多萬(wàn)家商店的60億個(gè)SKU，服務(wù)超過(guò)175家客戶，包括可口可樂(lè)、百威英博、雀巢、漢高、百事等頂級(jí)消費(fèi)品公司。可以預(yù)見，隨著物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)的成熟化部署，產(chǎn)業(yè)運(yùn)營(yíng)和商業(yè)模式將發(fā)生巨大的變革，而人工智能技術(shù)將有效地引領(lǐng)此次變革并為產(chǎn)業(yè)鏈帶來(lái)新的增值收益。

3.4.3 邊緣計(jì)算

邊緣計(jì)算是在靠近物或數(shù)據(jù)源頭的網(wǎng)絡(luò)邊緣側(cè)，融合網(wǎng)絡(luò)、計(jì)算、存儲(chǔ)、應(yīng)用核心能力的分布式開放平臺(tái)，就近提供邊緣智能服務(wù)，滿足行業(yè)數(shù)字化在敏捷聯(lián)接、實(shí)時(shí)業(yè)務(wù)、數(shù)據(jù)優(yōu)化、應(yīng)用智能、安全與隱私保護(hù)等方面的關(guān)鍵需求[9]。

隨著萬(wàn)物互聯(lián)的蓬勃發(fā)展，互聯(lián)網(wǎng)接入的用戶和設(shè)備越來(lái)越多，無(wú)論是個(gè)人用戶，還是物聯(lián)網(wǎng)接入設(shè)備，每時(shí)每刻都在產(chǎn)生大量的數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)量不斷增多的情況下，對(duì)于設(shè)備的響應(yīng)和本身計(jì)算能力的要求越來(lái)越高，如果繼續(xù)使用傳統(tǒng)中心服務(wù)器的模式，勢(shì)必會(huì)造成網(wǎng)絡(luò)的擁塞，無(wú)法保證高實(shí)時(shí)性業(yè)務(wù)的開展。邊緣計(jì)算作為一種新的技術(shù)理念，主要聚焦實(shí)時(shí)、短周期數(shù)據(jù)的分析和處理，可以顯著降低關(guān)鍵應(yīng)用的延遲、降低對(duì)云的依賴，同時(shí)與適用于非實(shí)時(shí)、長(zhǎng)周期數(shù)據(jù)、業(yè)務(wù)決策場(chǎng)景的云計(jì)算相協(xié)同，可以形成模式互補(bǔ)，從而支撐行業(yè)數(shù)字化轉(zhuǎn)型更廣泛的場(chǎng)景與更大的價(jià)值創(chuàng)造。在物聯(lián)網(wǎng)行業(yè)應(yīng)用中，特別是在工業(yè)控制領(lǐng)域，邊緣計(jì)算是實(shí)現(xiàn)分布式自治控制工業(yè)自動(dòng)化架構(gòu)的重要支撐，在預(yù)測(cè)性維護(hù)、能效管理、智能制造等領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用前景。如在梯聯(lián)網(wǎng)中，在邊緣側(cè)實(shí)時(shí)采集電梯的運(yùn)行數(shù)據(jù)，進(jìn)行數(shù)據(jù)預(yù)處理，并協(xié)同云端大數(shù)據(jù)分析平臺(tái)，全面監(jiān)控電梯各部件的“健康指標(biāo)”；通過(guò)電梯預(yù)測(cè)性維護(hù)，提高維護(hù)效率，降低維護(hù)成本，降低最終客戶運(yùn)營(yíng)成本；通過(guò)提供增值服務(wù)，支撐電梯制造商向服務(wù)商進(jìn)行轉(zhuǎn)型，打造新的利潤(rùn)增長(zhǎng)點(diǎn)。邊緣計(jì)算的興起也將重新定義“云—管—端”之間的關(guān)系，帶來(lái)新一輪的技術(shù)變革和產(chǎn)業(yè)發(fā)展機(jī)遇。

我國(guó)物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)發(fā)展呈現(xiàn)欣欣向榮的景象，尤其是近幾年來(lái)，包括芯片、終端、網(wǎng)絡(luò)、平臺(tái)、應(yīng)用的物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)鏈上下游發(fā)展迅速，人工智能、邊緣計(jì)算、區(qū)塊鏈等新技術(shù)的廣泛應(yīng)用更加助推這一上升趨勢(shì)。物聯(lián)網(wǎng)在各行業(yè)的應(yīng)用不斷深化發(fā)展，有助于轉(zhuǎn)型升級(jí)傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)、提高經(jīng)濟(jì)總量、降低生產(chǎn)生活成本。

4 結(jié)語(yǔ)

物聯(lián)網(wǎng)作為未來(lái)ICT行業(yè)最具發(fā)展?jié)摿Φ念I(lǐng)域之一，是我國(guó)戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)的重要組成部分，其健康發(fā)展將有力帶動(dòng)傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)數(shù)字化轉(zhuǎn)型改造，促進(jìn)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)優(yōu)化升級(jí)，引領(lǐng)戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)發(fā)展，推動(dòng)社會(huì)生產(chǎn)和經(jīng)濟(jì)發(fā)展方式的深度變革，重塑國(guó)家的長(zhǎng)期競(jìng)爭(zhēng)力，因此我們應(yīng)積極抓住物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展的戰(zhàn)略機(jī)遇期，牢牢把握整個(gè)行業(yè)和新技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)。夯實(shí)底層網(wǎng)絡(luò)連接和平臺(tái)層基礎(chǔ)設(shè)施，提供通用化便捷化的云網(wǎng)協(xié)同服務(wù)機(jī)制，在此基礎(chǔ)之上積極擁抱人工智能、區(qū)塊鏈和邊緣計(jì)算等創(chuàng)新性互聯(lián)網(wǎng)新技術(shù)，進(jìn)以推動(dòng)物聯(lián)網(wǎng)和各個(gè)行業(yè)的深度融合，為我國(guó)數(shù)字經(jīng)濟(jì)發(fā)展構(gòu)筑新動(dòng)能。