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    什么是物聯網?物聯網產業鏈體系深度分析
    來源: | 作者:pmo47b088 | 發布時間: 2018-10-15 | 594 次瀏覽 | 分享到:

    物聯網概念

     

    一、世界的物聯網  

     

    物聯網Internet of Things,簡稱IOT)概念始終處于一個動態的、不斷拓展的過程。   物聯網概念,國內外普遍公認的是MIT Auto-ID中心Ashton教授1999年在研究RFID時提出來的。當時叫傳感網,其定義是:通過射頻識別(RFID)、紅外感應器、全球定位系統、激光掃描器等信息傳感設備,按約定的協議,把任何物品與互聯網相連接,進行信息交換和通信,以實現智能化識別、定位、跟蹤、監控和管理的一種網絡概念。   

    2005年國際電信聯盟(ITU)發布的同名報告中,物聯網的定義和范圍已經發生了變化,覆蓋范圍有了較大的拓展,不再只是指基于RFID技術的物聯網,提出任何時刻、任何地點、任何物體之間的互聯,無所不在的網絡和無所不在計算的發展愿景,除RFID技術外、傳感器技術、納米技術、智能終端等技術將得到更加廣泛的應用。   

    在國外,物聯網概念往往以可視化的形式來深入人心,如圖:

       什么是物聯網?物聯網產業鏈體系深度分析

    來源:《物聯網白皮書》

    物聯網體系可以形象地比喻成一棵樹木,其由三部分構成:  底層的是樹根,即技術部分。由傳感器技術&設備、嵌入式處理器技術&設備、連接技術&設備構成,是整個樹木賴以生存和發展的根基。技術&設備的發展程度決定了樹干和樹冠的茂盛程度。  

    傳感器技術&設備:壓力傳感器、溫度傳感器、濕度傳感器等;  

    嵌入式處理技術&設備:微控制器MCU、微處理器MPU、網絡處理器等;  

    連接技術&設備:NFCZigbeeGPSWIFI等。  

    樹根上面是樹干,即軟件部分。這是樹木的軀干和中樞神經。包括設備驅動軟件、服務器端軟件和應用客戶端軟件。  

    樹干上面是樹冠。即應用部分。這是整個物聯網體系的成果,可分為工業性應用和民用型應用兩部分。

      

    二、中國的物聯網  

     

    在我國,物聯網的覆蓋范圍與時俱進,已經超越了1999Ashton教授和2005ITU報告所指的范圍,物聯網已被貼上“中國式”標簽,其含義為:  物聯網是將無處不在(Ubiquitous)的末端設備(Devices)和設施(Facilities),包括具備“內在智能”的傳感器、移動終端、工業系統、樓控系統、家庭智能設施、視頻監控系統等、和“外在使能”(Enabled)的,如貼上RFID的各種資產(Assets)、攜帶無線終端的個人與車輛等等“智能化物件或動物”或“智能塵埃”(Mote),通過各種無線和/或有線的長距離和/或短距離通訊網絡實現互聯互通(M2M)、應用大集成(Grand Integration)、以及基于云計算的SaaS營運等模式,在內網(Intranet)、專網(Extranet)、和/或互聯網(Internet)環境下,采用適當的信息安全保障機制,提供安全可控乃至個性化的實時在線監測、定位追溯、報警聯動、調度指揮、預案管理、遠程控制、安全防范、遠程維保、在線升級、統計報表、決策支持、領導桌面(集中展示的Cockpit Dashboard)等管理和服務功能,實現對“萬物”的“高效、節能、安全、環保”的“管、控、營”一體化。  簡單概括可為:把所有物品通過信息傳感設備與互聯網連接起來,進行信息交換,即物物相息,以實現智能化識別和管理。  

     

    物聯網體系

     

    一、物聯網基本要素  

     

    物聯網發展的關鍵要素包括由感知、網絡和應用層組成的網絡架構,物聯網技術和標準,包括服務業和制造業在內的物聯網相關產業,資源體系,隱私和安全以及促進和規范物聯網發展的法律、政策和國際治理體系。      

     

    二、物聯網網絡架構  

     

    物聯網網絡架構由感知層、網絡層和應用層組成。  感知層實現對物理世界的智能感知識別、信息采集處理和自動控制,并通過通信模塊將物理實體連接到網絡層和應用層。  

    網絡層主要實現信息的傳遞、路由和控制,包括延伸網、接入網和核心網,網絡層可依托公眾電信網和互聯網,也可以依托行業專用通信網絡。  

    應用層包括應用基礎設施/中間件和各種物聯網應用。應用基礎設施/中間件為物聯網應用提供信息處理、計算等通用基礎服務設施、能力及資源調用接口,以此為基礎實現物聯網在眾多領域的各種應用。

       什么是物聯網?物聯網產業鏈體系深度分析

    來源:工業和信息化部電信研究院

     

    三、物聯網技術體系  

     

    物聯網涉及感知、控制、網絡通信、微電子、計算機、軟件、嵌入式系統、微機電等技術領域,因此物聯網涵蓋的關鍵技術也非常多,為了系統分析物聯網技術體系,特將物聯網技術體系劃分為感知關鍵技術、網絡通信關鍵技術、應用關鍵技術、共性技術和支撐技術。

       什么是物聯網?物聯網產業鏈體系深度分析

    1. 感知、網絡通信和應用關鍵技術。  

    傳感和識別技術是物聯網感知物理世界獲取信息和實現物體控制的首要環節。傳感器將物理世界中的物理量、化學量、生物量轉化成可供處理的數字信號。識別技術實現對物聯網中物體標識和位置信息的獲取。  

    2. 網絡通信關鍵技術。  

    網絡通信技術主要實現物聯網數據信息和控制信息的雙向傳遞、路由和控制,重點包括低速近距離無線通信技術、低功耗路由、自組織通信、無線接入M2M 通信增強、IP 承載技術、網絡傳送技術、異構網絡融合接入技術以及認知無線電技術。  

    3. 應用關鍵技術。  

    海量信息智能處理綜合運用高性能計算、人工智能、數據庫和模糊計算等技術,對收集的感知數據進行通用處理,重點涉及數據存儲、并行計算、數據挖掘、平臺服務、信息呈現等。面向服務的體系架構(Service-oriented Architecture SOA)是一種松耦合的軟件組件技術,它將應用程序的不同功能模塊化,并通過標準化的接口和調用方式聯系起來,實現快速可重用的系統開發和部署。SOA 可提高物聯網架構的擴展性,提升應用開發效率,充分整合和復用信息資源。  

    4. 支撐技術。  

    物聯網支撐技術包括嵌入式系統、微機電系統(Micro ElectroMechanical SystemsMEMS)、軟件和算法、電源和儲能、新材料技術等。  

    5. 共性技術。  

    物聯網共性技術涉及網絡的不同層面,主要包括架構技術、標識和解析、安全和隱私、網絡管理技術等。

     

    四、物聯網標準化體系  

     

    物聯網標準是國際物聯網技術競爭的制高點。由于物聯網涉及不同專業技術領域、不同行業應用部門,物聯網的標準既要涵蓋面向不同應用的基礎公共技術,也要涵蓋滿足行業特定需求的技術標準;既包括國家標準,也包括行業標準。  

    物聯網標準體系相對龐雜,若從物聯網總體、感知層、網絡層、應用層、共性關鍵技術標準體系等五個層次可初步構建標準體系。  物聯網總體性標準:包括物聯網導則、物聯網總體架構、物聯網業務需求等。  

    感知層標準體系:主要涉及傳感器等各類信息獲取設備的電氣和數據接口、感知數據模型、描述語言和數據結構的通用技術標準、RFID 標簽和讀寫器接口和協議標準、特定行業和應用相關的感知層技術標準等。  網絡層標準體系:主要涉及物聯網網關、短距離無線通信、自組織網絡、簡化IPv6 協議、低功耗路由、增強的機器對機器(Machineto MachineM2M)無線接入和核心網標準、M2M 模組與平臺、網絡資源虛擬化標準、異構融合的網絡標準等。  

    應用層標準體系:包括應用層架構、信息智能處理技術、以及行業、公眾應用類標準。應用層架構重點是面向對象的服務架構,包括SOA 體系架構、面向上層業務應用的流程管理、業務流程之間的通信協議、元數據標準以及SOA 安全架構標準。信息智能處理類技術標準包括云計算、數據存儲、數據挖掘、海量智能信息處理和呈現等。云計算技術標準重點包括開放云計算接口、云計算開放式虛擬化架構(資源管理與控制)、云計算互操作、云計算安全架構等。  

    共性關鍵技術標準體系:包括標識和解析、服務質量(Quality ofServiceQoS)、安全、網絡管理技術標準。標識和解析標準體系包括編碼、解析、認證、加密、隱私保護、管理,以及多標識互通標準。安全標準重點包括安全體系架構、安全協議、支持多種網絡融合的認證和加密技術、用戶和應用隱私保護、虛擬化和匿名化、面向服務的自適應安全技術標準等。

      

    物聯網產業

     

    一、產業體系  

     

    物聯網相關產業是指實現物聯網功能所必需的相關產業集合,從產業結構上主要包括服務業和制造業兩大范疇。

        什么是物聯網?物聯網產業鏈體系深度分析

    來源:工業和信息化部電信研究院

    物聯網制造業以感知端設備制造業為主。感知端設備的高智能化與嵌入式系統息息相關,設備的高精密化離不開集成電路、嵌入式系統、微納器件、新材料、微能源等基礎產業支撐。部分計算機設備、網絡通信設備也是物聯網制造業的組成部分。  

    物聯網服務業主要包括物聯網網絡服務業、物聯網應用基礎設施服務業、物聯網軟件開發與應用集成服務業以及物聯網應用服務業四大類,物聯網應用基礎設施服務主要包括云計算服務、存儲服務等,物聯網軟件開發與集成服務又可細分為基礎軟件服務、中間件服務、應用軟件服務、智能信息處理服務以及系統集成服務,物聯網應用服務又可分為行業服務、公共服務和支撐性服務。  物聯網產業絕大部分屬于信息產業,但也涉及其它產業,如智能電表等。物聯網產業的發展不是對已有信息產業的重新統計劃分,而是通過應用帶動形成新市場、新業態,整體上可分三種情形:  

    一是因物聯網應用對已有產業的提升,主要體現在產品的升級換代。如傳感器、RFID、儀器儀表發展已數十年,由于物聯網應用使之向智能化網絡化升級,從而實現產品功能、應用范圍和市場規模的巨大擴展,傳感器產業與RFID 產業成為物聯網感知終端制造業的核心;

    二是因物聯網應用對已有產業的橫向市場拓展,主要體現在領域延伸和量的擴張。如服務器、軟件、嵌入式系統、云計算等由于物聯網應用擴展了新的市場需求,形成了新的增長點。儀器儀表產業、嵌入式系統產業、云計算產業、軟件與集成服務業,不獨與物聯網相關,也是其它產業的重要組成部分,物聯網成為這些產業發展新的風向標;  

    三是由于物聯網應用創造和衍生出差異化的市場和服務,如傳感器網絡設備、M2M 通信設備及服務、物聯網應用服務等均是物聯網發展后才形成的新興業態,為物聯網所特有。物聯網產業當前浮現的只是其初級形態,市場尚未大規模啟動。  

     

    二、產業鏈條  

     

    梳理產業體系能夠對物聯網產業的內容有全局性了解,但想明確自身企業在產業鏈中的位置以及做相應戰略規劃,就需要知道整個物聯網上下游產業鏈。  

    以我國為例,在物聯網概念熱炒之前,物聯網產業鏈已經存在,主要以集成商為主角,但集成商又分布在各個行業、地域中。所以目前的物聯網產業鏈基本可以理解為戰國時代,同樣的模式在不同的地域、行業被不同的集成商控制。

    什么是物聯網?物聯網產業鏈體系深度分析    

    產業鏈上各部分的產業價值占比大約為:  

    1)傳感器/芯片廠商+通信模塊提供商→15%;  

    2)電信運營商提供的管道→15%;  

    3)中間件及應用供應商+系統集成商+服務提供商→70%;  

    由此可見,在整個物聯網產業價值鏈中,上游硬件廠商所占價值較小,絕大部分由中下游集成商/服務提供商分享,而這類占產業價值大頭的公司通常都集多種角色為一體,以系統集成商的角色出現。電信運營商竭力在向兩端延伸價值,但產業鏈的演變不是以運營商的意志為轉移的,運營商可以在其中努力擴大產業鏈的自身價值,通過構建M2M平臺和模塊/終端標準化來逐步實現,但在實際的商業模式中,要讓廣大的集成商使用運營商標準的模塊和平臺,需要價值讓利,通過模塊的補貼、定制、集采逐步讓集成商接納運營商的標準,進而將行業應用數據流逐步遷移到運營商的平臺上。  

    附:全球產業鏈各環節主要參與者產業定位和規模:

     什么是物聯網?物聯網產業鏈體系深度分析

        

    三、資源體系  

     

    物聯網發展中的關鍵資源主要包括標識資源和頻譜資源。  

    1. 標識。  

    目前,物聯網物體標識方面標準眾多,很不統一。但大致有條碼表示、智能物體標識、RFID標識、通信標識這四種。  

    2. 頻譜資源。  

    物聯網的發展離不開無線通信技術,因此頻譜資源作為無線通信的關鍵資源,同樣是物聯網發展的重要基礎資源。目前在物聯網感知層和網絡層采用的無線技術包括RFID、近距離無線通信、無線局域網(IEEE 802.11)、藍牙、蜂窩移動通信、寬帶無線接入技術等。目前物聯網應用大部分還在發展之中,物聯網業務模型尚未全部確定,因此根據物聯網業務模型和應用需求對頻譜資源需求的分析、對多種無線技術體制“物聯”帶來的干擾問題分析、對頻譜檢測技術的研究、對提高空閑頻譜頻率利用率的方法研究、物聯網頻譜資源管理方式等方面將是物聯網頻譜資源研究的關鍵所在。

       

    四、我國物聯網產業概況  

     

    1. 產業保持較快增長,部分領域取得局部突破。  

    2009年至今,我國物聯網產業迅猛發展,從1700多億元增長到6000多億元,年復合增長率超過三成。同時物聯網產業鏈不斷健全,政策環境日趨完善、示范項目示范區建設取得較大成效,使我國物聯網產業在量增的基礎上實現了質的提升。     

    物聯網制造業中,我國感知制造獲得局部突破,與國外差距在逐步縮小。  

    1)在光纖傳感器在高溫傳感器和光纖光柵傳感器方面獲得了重大突破,在石油、鋼鐵、運輸、國防等行業實現了批量應用,產品質量達到國際先進水平。  

    2)在RFID 領域,我國中高頻RFID 技術產品在安全防護、可靠性、數據處理能力等方面接近國際先進水平,產業鏈業已成熟,在國內市場占據90%的份額。我國已成功研發出自主的超高頻產品并打進了國際市場。  

    3)在工業物聯網領域研制成功了面向工業過程自動化的工業無線通信芯片。  

    物聯網服務業中,我國三大運營商的M2M服務一直是產業亮點。  中國移動和中國電信分別把物聯網業務基地升級成為物聯網分公司進行市場化經營。中國聯通各類近場支付卡發卡量已經超過200 萬張,基于WCDMA 網絡的企業專網提供智能公交行車監控及調度系統,用戶規模超過100 萬,覆蓋城市已超過200 個。   

    2. 產業體系相對完善,但不同產業環節所處階段不同。  

    我國物聯網產業體系已基本齊全,包括以感知端設備和網絡設備為代表的物聯網制造業,以網絡服務、軟件與集成服務、應用服務為代表的物聯網服務業。  

     什么是物聯網?物聯網產業鏈體系深度分析  

    整體看來,我國在M2M 服務、中高頻RFID、二維碼等產業環節具有一定優勢,在基礎芯片設計、高端傳感器制造、智能信息處理等產業環節依然薄弱;網絡通信相關技術和產業支持能力與國外差距相對較小,傳感器、低頻RFID 等感知端制造產業、高端軟件與集成服務與國外差距相對較大。儀器儀表、嵌入式系統、軟件與集成服務等產業雖已有較大規模,但真正與物聯網相關的設備和服務尚在起步。  從全球來看,物聯網大數據處理和公共平臺服務處于起步階段,物聯網相關的終端制造和應用服務仍在成長培育。   

    3. 我國物聯網產業已形成四大發展集聚區的空間格局  

    已初步形成分別以北京、上海、深圳、重慶為核心的環渤海、長三角、珠三角、中西部地區四大物聯網產業集聚區的空間格局,其中:  

    1)環渤海區域以北京為核心,主要借助產學研資源和總部優勢,成為我國物聯網產業研發、設計、運營和公共服務平臺的龍頭區域;  

    2)長三角區域以上海、無錫雙核發展為帶動,是我國物聯網初始起步的區域,產業規模在國內也是排前列的,整體發展比較均衡,尤其無錫市作為“國家傳感網創新示范區”,集聚了大批物聯網龍頭企業,在技術研發與產業化、以及應用推廣方面發揮了引領示范作用;  

    3)珠三角區域以深圳為核心,延續其在傳統電子信息領域的研發制造優勢,成長為物聯網產品制造、軟件研發和系統集成的重要基地;  

    4)中西部地區以重慶和武漢為代表,在軟件、信息服務、傳感器等領域發展迅猛,成為第四大產業基地。   

    4. 傳統設備廠商借助物聯網技術探索全新的產品服務模式。  與國際上傳統產業與信息產業跨界融合的趨勢相輝映,我國也出現設備制造業與物聯網、互聯網融合,創新產品和服務新模式的現象。家電行業借力物聯網技術,已經率先開展拓展價值空間并改善產品服務的模式探索。這種創新模式,不僅涉足智能家居領域和家居設備,還將催生融合物聯網元素的多種智能產品,如可穿戴設備、智能汽車設備、醫療健康設備、智能玩具等等。傳統產業通過與物聯網技術深度融合,同時利用互聯網的平臺服務以及移動互聯網的商業模式,形成開放產業生態創新產品和服務的模式,將成為物聯網產業發展的重要方向。

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