物联网白皮书工业和信息化部电信研究院Word格式.docx
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5.物联网相关产业体系7
6.物联网资源体系8
6.1标识8
6.2频谱资源9
二、物联网发展现状和趋势9
1.物联网应用现状9
1.1全球物联网应用处于起步阶段9
1.2我国物联网应用初创待发10
2.物联网相关产业现状11
2.1全球物联网相关产业现状11
2.2我国物联网相关产业现状11
3.物联网技术和标准化现状13
3.1全球物联网技术和标准化现状13
3.2我国物联网技术和标准化现状14
4.物联网发展趋势15
三、我国物联网发展面临的机遇和挑战15
1.物联网发展需求和机遇15
2.物联网发展面临的挑战16
2.1全球范围内物联网大规模应用的条件尚不具备16
2.2我国物联网产业能力与技术水平相对落后16
2.3面临物联网长期安全挑战17
四、对我国物联网未来发展的思考17
1.科学认识物联网发展的战略性、阶段性和长期性17
2.推进重点行业和重点领域的物联网应用17
3.重点突破物联网关键技术18
4.推动形成完整产业链和自主发展的规模产业化能力18
5.统筹推进物联网的国际、国家和行业标准化18
6.保障我国物联网发展和应用安全18
一、物联网的内涵及架构体系
1.物联网概念及内涵
物联网（InternetofThings，IoT）概念最早于1999年由美国麻省理工学院提出，早期的物联网是指依托射频识别（RadioFrequencyIdentification，RFID）技术和设备，按约定的通信协议与互联网相结合，使物品信息实现智能化识别和管理，实现物品信息互联而形成的网络。
随着技术和应用的发展，物联网内涵不断扩展。
现代意义的物联网可以实现对物的感知识别控制、网络化互联和智能处理有机统一，从而形成高智能决策。
本白皮书认为：
物联网是通信网和互联网的拓展应用和网络延伸，它利用感知技术与智能装臵对物理世界进行感知识别，通过网络传输互联，进行计算、处理和知识挖掘，实现人与物、物与物信息交互和无缝链接，达到对物理世界实时控制、精确管理和科学决策目的。
2.物联网关键要素
物联网发展的关键要素包括由感知、网络和应用层组成的网络架构，物联网技术和标准，包括服务业和制造业在内的物联网相关产业，资源体系，隐私和安全以及促进和规范物联网发展的法律、政策和国际治理体系。
如图1所示。
图1物联网发展关键要素
3.物联网网络架构
物联网网络架构由感知层、网络层和应用层组成，如图2所示。
感知层实现对物理世界的智能感知识别、信息采集处理和自动控制，并通过通信模块将物理实体连接到网络层和应用层。
网络层主要实现信息的传递、路由和控制，包括延伸网、接入网和核心网，网络
层可依托公众电信网和互联网，也可以依托行业专用通信网络。
应用层包括应用基础设施/中间件和各种物联网应用。
应用基础设施/中间件为物联网应用提供信息处理、计算等通用基础服务设施、能力及资源调用接口，以此为基础实现物联网在众多领域的各种应用。
图2物联网网络架构
4.物联网技术体系和标准化
物联网涉及感知、控制、网络通信、微电子、计算机、软件、
嵌入式系统、微机电等技术领域，因此物联网涵盖的关键技术也非
常多，为了系统分析物联网技术体系，本白皮书将物联网技术体系
划分为感知关键技术、网络通信关键技术、应用关键技术、共性技
术和支撑技术，具体如图3所示。
图3物联网技术体系
4.1感知、网络通信和应用关键技术
传感和识别技术是物联网感知物理世界获取信息和实现物体控制的首要环节。
传感器将物理世界中的物理量、化学量、生物量转化成可供处理的数字信号。
识别技术实现对物联网中物体标识和位臵信息的获取。
网络通信技术主要实现物联网数据信息和控制信息的双向传递、路由和控制，重点包括低速近距离无线通信技术、低功耗路由、自组织通信、无线接入M2M通信增强、IP承载技术、网络传送技术、异构网络融合接入技术以及认知无线电技术。
海量信息智能处理综合运用高性能计算、人工智能、数据库和模糊计算等技术，对收集的感知数据进行通用处理，重点涉及数据存储、并行计算、数据挖掘、平台服务、信息呈现等。
面向服务的体系架构（Service-orientedArchitecture，SOA）是一种松耦合的软件组件技术，它将应用程序的不同功能模块化，并通过标准化的接口和调用方式联系起来，实现快速可重用的系统开发和部署。
SOA可提高物联网架构的扩展性，提升应用开发效率，充分整合和复用信息资源。
4.2支撑技术
物联网支撑技术包括嵌入式系统、微机电系统（MicroElectroMechanicalSystems，MEMS）、软件和算法、电源和储能、新材料技术等。
微机电系统可实现对传感器、执行器、处理器、通信模块、电源系统等的高度集成，是支撑传感器节点微型化、智能化的重要技术。
嵌入式系统是满足物联网对设备功能、可靠性、成本、体积、功耗等的综合要求，可以按照不同应用定制裁剪的嵌入式计算机技术，是实现物体智能的重要基础。
软件和算法是实现物联网功能、决定物联网行为的主要技术，重点包括各种物联网计算系统的感知信息处理、交互与优化软件与算法、物联网计算系统体系结构与软件平台研发等。
电源和储能是物联网关键支撑技术之一，包括电池技术、能量储存、能量捕获、恶劣情况下的发电、能量循环、新能源等技术。
新材料技术主要是指应用于传感器的敏感元件实现的技术。
传感器敏感材料包括湿敏材料、气敏材料、热敏材料、压敏材料、光敏材料等。
新敏感材料的应用可以使传感器的灵敏度、尺寸、精度、稳定性等特性获得改善。
4.3共性技术
物联网共性技术涉及网络的不同层面，主要包括架构技术、标识和解析、安全和隐私、网络管理技术等。
物联网架构技术目前处于概念发展阶段。
物联网需具有统一的架构，清晰的分层，支持不同系统的互操作性，适应不同类型的物理网络，适应物联网的业务特性。
标识和解析技术是对物理实体、通信实体和应用实体赋予的或其本身固有的一个或一组属性，并能实现正确解析的技术。
物联网标识和解析技术涉及不同的标识体系、不同体系的互操作、全球解析或区域解析、标识管理等。
安全和隐私技术包括安全体系架构、网络安全技术、“智能物体”的广泛部署对社会生活带来的安全威胁、隐私保护技术、安全管理机制和保证措施等。
网络管理技术重点包括管理需求、管理模型、管理功能、管理协议等。
为实现对物联网广泛部署的“智能物体”的管理，需要进行网络功能和适用性分析，开发适合的管理协议。
4.4标准化
物联网标准是国际物联网技术竞争的制高点。
由于物联网涉及不同专业技术领域、不同行业应用部门，物联网的标准既要涵盖面向不同应用的基础公共技术，也要涵盖满足行业特定需求的技术标准；
既包括国家标准，也包括行业标准。
物联网标准体系相对庞杂，若从物联网总体、感知层、网络层、应用层、共性关键技术标准体系等五个层次可初步构建标准体系。
物联网标准体系涵盖架构标准、应用需求标准、通信协议、标识标准、安全标准、应用标准、数据标准、信息处理标准、公共服务平台类标准，每类标准还可能会涉及技术标准、协议标准、接口标准、设备标准、测试标准、互通标准等方面。
物联网总体性标准：
包括物联网导则、物联网总体架构、物联网业务需求等。
感知层标准体系：
主要涉及传感器等各类信息获取设备的电气和数据接口、感知数据模型、描述语言和数据结构的通用技术标准、RFID标签和读写器接口和协议标准、特定行业和应用相关的感知层技术标准等。
网络层标准体系：
主要涉及物联网网关、短距离无线通信、自组织网络、简化IPv6协议、低功耗路由、增强的机器对机器（MachinetoMachine，M2M）无线接入和核心网标准、M2M模组与平台、网络资源虚拟化标准、异构融合的网络标准等。
应用层标准体系：
包括应用层架构、信息智能处理技术、以及行业、公众应用类标准。
应用层架构重点是面向对象的服务架构，包括SOA体系架构、面向上层业务应用的流程管理、业务流程之间的通信协议、元数据标准以及SOA安全架构标准。
信息智能处理类技术标准包括云计算、数据存储、数据挖掘、海量智能信息处理和呈现等。
云计算技术标准重点包括开放云计算接口、云计算开放式
虚拟化架构（资源管理与控制）、云计算互操作、云计算安全架构等。
共性关键技术标准体系：
包括标识和解析、服务质量（QualityofService，QoS）、安全、网络管理技术标准。
标识和解析标准体系包括编码、解析、认证、加密、隐私保护、管理，以及多标识互通标准。
安全标准重点包括安全体系架构、安全协议、支持多种网络融合的认证和加密技术、用户和应用隐私保护、虚拟化和匿名化、面向服务的自适应安全技术标准等。
5.物联网相关产业体系
物联网相关产业是指实现物联网功能所必需的相关产业集合，从产业结构上主要包括服务业和制造业两大范畴，如图4所示。
物联网制造业以感知端设备制造业为主，又可细分为传感器产业、RFID产业以及智能仪器仪表产业。
感知端设备的高智能化与嵌入式系统息息相关，设备的高精密化离不开集成电路、嵌入式系统、微纳器件、新材料、微能源等基础产业支撑。
部分计算机设备、网络通信设备也是物联网制造业的组成部分。
物联网服务业主要包括物联网网络服务业、物联网应用基础设施服务业、物联网软件开发与应用集成服务业以及物联网应用服务业四大类，其中物联网网络服务又可细分为机器对机器通信服务、行业专网通信服务以及其它网络通信服务，物联网应用基础设施服务主要包括云计算服务、存储服务等，物联网软件开发与集成服务又可细分为基础软件服务、中间件服务、应用软件服务、智能信息处理服务以及系统集成服务，物联网应用服务又可分为行业服务、公共服务和支撑性服务。
对物联网产业发展的认识需要进一步澄清。
物联网产业绝大部分属于信息产业，但也涉及其它产业，如智能电表等。
物联网产业的发展不是对已有信息产业的重新统计划分，而是通过应用带动形成新市场、新业态，整体上可分三种情形，一是因物联网应用对已有产业的提升，主要体现在产品的升级换代。
如传感器、RFID、仪器仪表发展已数十年，由于物联网应用使之向智能化网络化升级，从而实现产品功能、应用范围和市场规模的巨大扩展，传感器产业与RFID产业成为物联网感知终端制造业的核心。
二是因物联网应用对已有产业的横向市场拓展，主要体现在领域延伸和量的扩张。
如服务器、软件、嵌入式系统、云计算等由于物联网应用扩展了新的市场需求，形成了新的增长点。
仪器仪表产业、嵌入式系统产业、云计算产业、软件与集成服务业，不独与物联网相关，也是其它产业的重要组成部分，物联网成为这些产业发展新的风向标。
三是由于物联网应用创造和衍生出的独特市场和服务，如传感器网络设备、M2M通信设备及服务、物联网应用服务等均是物联网发展后才形成的新兴业态，为物联网所独有。
物联网产业当前浮现的只是其初级形态，市场尚未大规模启动。
6.物联网资源体系
物联网发展中的关键资源主要包括标识资源和频谱资源。
6.1标识
目前，物联网物体标识方面标准众多，很不统一。
条码标识方面，GS1（国际物品编码协会）的一维条码使用量约占全球总量的三分之一，而主流的PDF417（PortableDataFile417）码、QR（QuickResponse）码、DM（DataMatrix）码等二维码都是AIM（自动识别和移动技术协会）标准。
智能物体标识方面，智能传感器标识标准包括IEEE1451.2以及1451.4。
手机标识包括GSM和WCDMA手机的IMEI（国际移动设备标识）、CDMA手机的ESN（电子序列编码）和MEID（国际移动设备识别码）。
其它智能物体标识还包括M2M设备标识、笔记本电脑序列号等。
RFID标签标识方面，影响力最大的是ISO/IEC和EPCglobal，包括UII（UniqueItemIdentifier）、TID（TagID）、OID（ObjectID）、tagOID以及UID（UbiquitousID）。
此外，还存在大量的应用范围相对较小的地区和行业标准以及企业闭环应用标准。
物体标识标准的多样造成了标识的不兼容甚至冲突，给更大范围的物联网信息共享和开环应用带来困难，也使标识管理和使用变得复杂。
实现各种物体标识最大程度的兼容，建立统一的物体标识体系逐渐成为一种发展趋势，欧美、日韩等都在展开积极研究。
通信标识方面，现阶段正在使用的包括IPv4、IPv6、E.164、IMSI、MAC等。
物联网在通信标识方面的需求与传统网络的不同主要体现在两个方面：
一是末端通信设备的大规模增加，带来对IP地址、码号等标识资源需求的大规模增加。
IPv4地址严重不足，美国等一些发达国家已经开始在物联网中采用IPv6。
近年来全球M2M业务发展迅猛，使得E.164号码方面出现紧张，各国纷纷加强对码号的规划和管理。
二是以无线传感器网络（WSN）为代表的智能物体近距离无线通信网络对通信标识提出了降低电源、带宽、处理能力消耗的新要求。
目前应用较广ZigBee在子网内部允许采用16位短地址。
而传统互联网厂商在推动简化IPv6协议，并成立了IPSO（IPforSmartObjects，IPSO）联盟推广IPv6的使用，IETF成立了6LoWPAN、ROLL等课题进行相关研究和标准化。
6.2频谱资源
物联网的发展离不开无线通信技术，因此频谱资源作为无线通信的关键资源，同样是物联网发展的重要基础资源。
目前在物联网感知层和网络层采用的无线技术包括RFID、近距离无线通信、无线局域网（IEEE802.11）、蓝牙、蜂窝移动通信、宽带无线接入技术等。
目前物联网应用大部分还在发展之中，物联网业务模型尚未完全确定，因此根据物联网业务模型和应用需求对频谱资源需求的分析、
对多种无线技术体制“物联”带来的干扰问题分析、对频谱检测技术的研究、对提高空闲频谱频率利用率的方法研究、物联网频谱资源管理方式等方面将是物联网频谱资源研究的关键所在。
二、物联网发展现状和趋势
1.物联网应用现状
1.1全球物联网应用处于起步阶段
物联网应用还处于起步阶段，目前全球物联网应用主要以RFID、传感器、M2M等应用项目体现，大部分是试验性或小规模部署的，处于探索和尝试阶段，覆盖国家或区域性大规模应用较少。
物联网应用仍以闭环应用居多：
目前全球的物联网应用大多是在特定行业或企业的闭环应用，信息的管理和互联局限在较为有限的行业或企业内，不同地域间的互通也存在问题，没有形成真正的物物互联。
这些闭环应用有着自己的协议、标准和平台，自成体系，很难兼容，信息也难以共享。
单纯的闭环应用无法形成完整的应用体系，物联网的优势也无法充分体现出来，但闭环应用是开环应用的基础，只有闭环应用形成规模并进行互联互通，才能最终实现不同领域、行业或企业之间的开环应用。
闭环应用走向开环应用，各行业内必须对标准、盈利模式形成共识，并打破地域、行业及企业间的界限。
物联网应用规模逐步扩大，以点带面的局面逐渐出现：
物联网在各行业领域的应用目前仍以点状出现，覆盖面较大、影响范围较广的物联网应用案例从全球来看依然非常有限，不过随着世界主要国家和地区政府的大力推动，以点带面、以行业应用带动物联网产业的局面正在逐步呈现。
基于RFID的物联网应用相对成熟，无线传感器应用仍处于试验阶段：
从技术应用规模而言，RFID作为物联网的主要驱动技术其应用相对成熟，RFID在金融（手机支付）、交通（不停车付费等）、物流（物品跟踪管理）等行业已经形成了一定的规模性应用，但自动化、智能化、协同化程度仍然较低。
其它领域的应用仍处于试验和示范阶段。
而全球范围内基于无线传感器的物联网应用部署规模
并不大，很多系统都在试验阶段。
发达国家物联网应用整体上领先。
美、欧及日韩等信息技术能力和信息化程度较高的国家在应用深度、广度以及智能化水平等方面处于领先地位。
美国成为物联网应用最广泛的国家，物联网已在其军事、电力、工业、农业、环境监测、建筑、医疗、空间和海洋探索等领域投入应用，其RFID应用案例占全球59%。
欧盟物联网应用大多围绕RFID和M2M展开，在电力、交通以及物流领域已形成了一定规模的应用，RFID广泛应用于物流、零售和制药领域，欧盟在RFID和物联网领域制定的长期规划和研究布局发挥了重要作用。
日本是较早启动物联网应用的国家之一，在灾难应对、安全管理、公众服务、智能电网等领域开展了应用，并实现了移动支付领域的大规模商用，日本对近期可实现、有较大市场需求的应用给予政策上便利，对于远期规划应用，则以国家示范项目的形式通过资金和政策支持吸引企业参与技术研发和应用推广。
韩国物联网应用主要集中在其本土产业能力较强的汽车、家电及建筑领域。
1.2我国物联网应用初创待发
我国物联网应用总体上处于发展初期，许多领域积极开展了物联网的应用探索与试点，但在应用水平上与发达国家仍有一定差距。
目前已开展了一系列试点和示范项目，在电网、交通、物流、智能家居、节能环保、工业自动控制、医疗卫生、精细农牧业、金融服务业、公共安全等领域取得了初步进展。
工业领域，物联网可以应用于供应链管理、生产过程工艺优化、设备监控管理以及能耗控制等各个环节，目前在钢铁、石化、汽车制造业有一定应用，此外在矿井安全领域的应用也在试点当中。
农业领域，物联网尚未形成规模应用，但在农作物灌溉、生产环境监测（收集温度、湿度、风力、大气、降雨量，有关土地的湿度、氮浓缩量和土壤pH值）以及农产品流通和追溯方面物联网技术已有试
点应用。
金融服务领域，在“金卡工程”、二代身份证等政府项目推动下，我国已成为继美国、英国之后的全球第三大RFID应用市场，但应用水平相对较低。
正在起步的电子不停车收费（ETC）、电子ID以及移动支付等新型应用将带动金融服务领域的物联网应用朝着纵深方向发展。
电网领域，2009年国家电网公布了智能电网发展计划，智能变电站、配网自动化、智能用电、智能调度、风光储等示范工程先后启动。
交通领域，物联网在铁路系统应用较早并取得一定成
效，在城市交通、公路交通、水运领域的示范应用刚刚起步，其中视频监控应用最为广泛，智能车路控制、信息采集和融合等应用尚在发展中。
物流领域，RFID、全球定位、无线传感等物联网关键技术在物流各个环节都有所应用，但受制于物流企业信息化和管理水平，与国外差距较大。
医疗卫生领域，我国已经启动了血液管理、医疗废物电子监控、远程医疗等应用的试点工作，但尚处于起步阶段。
节能环保领域，在生态环境监测方面进行了小规模试验示范，距离规模应用仍有待时日；
公共安全领域，在平安城市、安全生产和重要设施防入侵方面进行了探索。
民生领域，智能家居已经在一线重点城市有小范围应用，主要集中在家电控制、节能等方面。
2.物联网相关产业现状
2.1全球物联网相关产业现状
全球物联网产业体系都在建立和完善之中。
产业整体处于初创阶段，具备了一些分散孤立的初级产业形态，尚未形成大规模发展。
如物联网核心产业中，2009年传感器全球规模在600亿美元左右，RFID不到60亿美元，M2M服务43亿美元，真正意义上的社会化商业化物联网服务尚在起步1。
物联网相关支撑产业如嵌入式系统、软件等本身均有万亿级美元规模，但并非来自于当前意义的物联网发展，因物联网发展而形成的新增市场还非常小。
由于物联网寄生并依附于现有产业，因此现有产业发达的国家其物联网产业也具有领先优势。
美国、欧盟、日韩等发达国家基础设施好，工业化程度高，传感器、RFID等微电子设备制造业先进，信息产业发达，因此在物联网产业发展中仍居一定领先地位。
从发达国家对物联网的战略布局来看，基本不是着眼于当前和短期的产业发展，而是面向更长远的科技突破、生产力改进和生产方式变革。
2.2我国物联网相关产业现状
我国已形成基本齐全的物联网产业体系，部分领域已形成一定市场规模，网络通信相关技术和产业支持能力与国外差距相对较小，传感器、RFID等感知端制造产业、高端软件与集成服务与国外差距相对较大。
仪器仪表、嵌入式系统、软件与集成服务等产业虽已有较大规模，但真正与物联网相关的设备和服务尚在起步。
传感器产业：
我国已建立了较完整的敏感元件与传感器产业，产业规模稳步增长。
2009年我国传感器产业规模接近600亿元，形成了长三角为主，以及珠三角、京津、中部及东北部分城市的空间布局。
目前我国大陆共有450余家从事敏感元件及传感器生产厂家，年产量突破24亿只，批量生产的产品涉及光敏、电压敏、热敏、力敏、气敏、磁敏和湿敏7大类约3,000多个品种。
主要传感器企业中，外资企业比重达到67%2。
我国传感器产业和技术发展仍存在突出问题：
一是核心技术和基础能力缺乏，传感器在高精度、高敏感度分析、成分分析和特殊应用的高端方面差距大，中高档传感器产品几乎100％从国外进口，90％芯片依赖国外。
二是共性关键技术尚未真正突破。
设计技术、可靠性技术、封装技术、装备技术等方面都存在较大差距。
三是产业结构不合理，品种、规格、系列不全，技术指标不高。
四是企业能力弱，95%以上属小型企业。
RFID产业：
我国形成了RFID低频和高频的完整产业链和京、沪、粤为主的空间布局，2009年市场规模达到85亿元并成为全球第3大市场3；
我国低频和高频段RFID技术相对成熟，超高频和微波频段产业链与国外技术差距较大，超高频、有源RFID等领域还没有形成整体产业能力。
RFID产业链主要由标签芯片设计、标签天线设计、标签封装技术与设备、读写机具设计与制造、系统集成与软件开发等几个部分组成，各环节实力较强的企业仍然集中在美国和欧洲国家。
我国在射频芯片、封装、应用支撑软件、系统集成领域逐渐壮大，但整体实力不强。
RFID标签芯片方面，自主知识产权比较贫乏，但标签芯片设计上取得了长足发展。
标签封装环节，产品性能已达到国际先进水平，RFID卡片形式封装技术已十分成熟，但欠缺封装超高频、微波标签能力，在提供防水、抗金属的柔性标签方面仍需提高生产工艺。
读写机具设计与制造方面，13.56MHzRFID的识别系统设计与生产技术成熟，竞争力较强。
RFID中间件产品与国外仍有较大差距。
系统集成与系统软件开发上，国内企业具备一定的大型系
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