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1、物联产业解构物联网要懂这四张网感知传输平台和应用【物联产业】解构物联网要懂这四张网：感知、传输、平台 和应用1 物联网引爆下一轮社会变革 1.1. 物联网是信息社会发 展的必然趋势 物联网在英文中的表述是 Internetofthings 。从 20 世纪 90 年代开始，便有了关于物联网的研究。在此之后物联网概念 也经过了不断的丰富、发展和演进。 1999 年，麻省理工 Auto-ID 中心的 KevinAshton 教授和他的同事第一次提出 Internetofthings 的概念。 KevinAshton 认为应该将 Internet 技术和 RFID 射频识别技术结合起来，通过互联网将

2、产品信 息在全球范围内识别和管理，从而形成从感知、传输和数据 处理的 Internetofthings 。根据物联网发展初期提出的概念， 物联网强调物品的标识、数据的传输等特征。2005 年，国际电信联盟 (ITU) 发表 TheInternetofThings 报告，在该报告中对物联网内涵进行了外延扩展，提出无论 任何时刻和地点，任何物体之间的可以实现互联互通，提出 无所不在的网络和无所不在的计算的愿景。根据这个定义除 RFID 技术外，纳米技术、传感器技术和智能终端等技术将 得到更加广泛的应用。2009 年 9 月，欧盟第七框架下的发布了EuropeanResearchClusteront

3、heInternetofThings 物联网战略研究路线图研究报告，在报告中提出物联网 是互联网一个重要的组成部分，物联网可以被定义为基于标 准的和互操作的通信协议，并且具有自配臵能力的动态的全 球网络基础架构。物联网中的“物”需要具有标识、物理属性 和实质上的个性，使用智能接口，实现与信息网络的无缝整 合。进入 21 世纪，随着技术和应用的发展，共同促使物联 网的内涵和外延有了很大的拓展，现在的物联网已经表现为 信息技术( IT ， InformationTechnology )和通信技术( CT ， CommunicationTechnology )的融合发展，是整个社会信息 化发展的必然

4、趋势。现在的物联网可以定义为通过感知设备， 按照约定的通信协议，连接物、人、系统和信息资源，实现 对物理和虚拟世界的信息进行处理，并且根据处理的就结果 做出反应的智能系统。 RFID 技术、传感器网络技术、 M2M 技术、多媒体技术、 3S 技术、生物识别技术和条码技术等 感知技术，都是属于物联网技术的重要组成部分。这些先进 的技术通过在不同行业领域和系统中应用，大大提升了物联 网技术的发展，促进了物联网系统实现。1.2.物联网 “我可以非常直接地说， 互联网将消失。 未来将有如此多的 IP 地址 .如此多的设备、传感器、可穿戴设备以及你甚至感觉 不到的却与之互动的东西，无时无刻伴随你。设想下

5、你走入 房间，房间会随之变化，有了你的允许和所有这些东西，你 将与房间里发生的一切进行互动”。这是 Google 执行董事长 埃里克施密特所畅想的场景。在 2016 年瑞士达沃斯世界 经济论坛会议上，施密特认为我们目前所所熟知的互联网将 消失，新技术的发展将产生新的行业。 物联网行业应运而生， 它将引爆下一轮社会变革。战略咨询公司贝恩近日发布题为 物联网的新兴战场的报告称，物联网正在快速发展。根 据思科在 2014 年发布的 EmbracingtheInternetofEverythingtoCaptureYourShareo f$14.4Trillion 作出的大胆的预测， 物联网到 202

6、2 年将为整 个社会带来 14.4 万亿美金的市场。根据研究机构 ForresterResearch 的预测，到 2020 年，物 联网产业的规模要比信息互联网大 30 倍，将有 250 亿台物 联网设备接入互联网。 2 全球加大物联网技术投入，争取产 业革命制高点随着感知技术的发展和互联网技术的成熟，全 球物联网应用出现井喷的现象，特别是美、欧、日、韩等少 数发达国家起步较早，总体实力强劲。我国的物联网应用发 展也十分迅速。在国家政权的大力扶植下，中国的物联网在 很多垂直领域发展迅速，但是目前应用的水平还比较低、很 少有规模化应用的场景。当前全球物联网应用，主要集中在 三大热点区域，分别是美

7、国、欧洲和亚太地区。2.1.发达国家主动物联网发展方向，积极进行战略布局 美国是全球互联网技术的中心，在很多传感器和半导体领域 技术实力雄厚，物联网技术的起步也比较早。近些年美国政 府在关注新技术的同时，也非常关注制造也的发展。由于物 联网技术在智慧制造领域的重要作用，美国政府提出制造业 复兴战略以来，美国逐步将物联网的发展和重塑美国制造优 势计划结合起来，希望在未来的高端制造业重新取得制高点。 美国竞争力委员会( CouncilonCompetitiveness )提出“数字 技术、纳米技术变革正在开辟美国制造业的广阔创新空间”。 从 2011 年起，奥巴马政府先后提出了先进制造伙伴计划、

8、总统创新伙伴计划，提出将物联网技术作为基础，发展网络 物理系统( Cyber-PhysicalSystem,CPS )，并通过引入企业 和大学的技术专家，一起制定其参考框架和技术协议，以便 于持续推进物联网在不同行业中的部署和应用。欧盟通过制 定物联网扶持政策，积极推动物联网技术的发展。近年来， 随着自动化和智能化进程的加速，欧盟越来越重视物联网技 术的创新，欧盟制定的物联网相关政策已经涵盖了未来愿景、 标准制定、技术研发、行业应用、应用监管等各个领域，同 时欧盟还发布了信息化战略框架、行动计划路线图等，并通 过“创新型联盟”快速推动物联网技术的融合创新，推荐物联 网在多个领域中的深度渗透。在

9、欧盟第七科研框架 (FrameworkProgram7,FP7 )下，通过设立 IoT-A 、IoT6 、 openIoT 等一系列科研项目推进物联网技术的研发，在智能 电网、智慧城市、智能交通方面进行了部署。德国政府一直重视制造业在国民经济中的重要作用。今年来 德国政府在高技术战略 2020 行动计划的报告中，明确 提出了工业 4.0 概念。德国将工业 4.0 作为未来十大行动计 划之一，联邦投资超过 2 亿欧元。通过工业 4.0 战略巩固德 国在工业制造领域的优势地位，引领未来全球制造业的发展。 得益于韩国政府对新技术的支持，近年来韩国经济快速发展。 现在韩国政府预测，以物联网为代表的信息

10、技术产业与传统 产业融合， 将为整个工业提供了广阔发展的前景。 在发布韩 国 IT 融合发展战略 之后，韩国政府持续推动传统产业与 ICT 的融合创新，并且为 ICT 融合发展，制定了一系列的法规制 度、组织机构和市场监管基础，以确保韩国企业在全球化市 场中的差异化竞争优势。 2.2. 国家示范项目牵引，促进物联 网快速发展 中国政府一直高度重视新技术对整个国民经济的拉动作用， 特别是物联网这种可以提供整个国家工业水平的技术展，为 了推进物联网技术的发展，政府相继在多个领域开展示范应 用工程，目前为止已经形成了示范应用牵引产业发展的趋势。 2011 年，国家发改委和多个相关部委一起推进十个首批

11、物 联网示范工程， 2012 年国家发改委又批复物联网在智能电 网、海铁联运等 7 个重要领域开展重大应用示范工程。 2012 年，工业和信息化部发布物联网“十二五”发展规划 ，根据 规划政府将在工业、物流、农业、智能家居等 9 个重点领域 开展应用示范工程。住房和城乡建设部也下发关于开展国 家智慧城市试点工作的通知 ，根据计划，在“十二五”期间， 国家开发银行投资超过 800 亿元扶持全国智慧城市建设， 未 来总投资规模将达到 5000 亿元。同时各个地方政府也根据 当地产业状况，分别制定了具体和执行的物联网应用发展计 划。目前为止我国已经初步形成长三角、珠三角、环渤海， 以及中西部地区等四

12、大区域集聚发展的总体产业空间格局， 重点区域物联网产业集群初具规模。2.3.国家政策扶植，营造良好物联网发展环境 为了推进物联网行业的发展，我国制定了完善的物联网政策。 我国政府高度重视物联网产业发展，逐步建成了中央整体规 划、部委专项扶持和地方全面落实的三层物联网扶持政策体 系，政策扶持是驱动中国物联网产业发展的强大动力。从 2009 年以来，中央和地方政府通过发布政府报告、指导意 见、发展规划和行动计划等形式， 陆续出台物联网相关政策， 这些政策涵盖了标准制定、技术研发、应用推广、产业发展 每一个方面。 3NB-IOT 吹响物联网改变世界的号角物联网通 信技术分类方法有很多种，一种常见的方

13、法是看传输距离的 远近，可以分为三类： 第一种是短距离通信技术，包括蓝牙、 Wi-Fi 、 NFC 技术、 无线射频识别 （RFID ）、Z-wave 等已广泛应用到短距离通信 技术，常见的应用场景为智能家居。第二种是局域网通信技术， 主要技术有 Lora 、Sigfox 、Zigbee 、W-mbus ，可用于智能抄表或家用电器等方面。 三类是广域网通信技术，常见的广域网技术有 GPRS ，3G 、4G 以及 NB-IoT ，主要应用场景为远程抄表、资产跟踪等。 下面要介绍 NB-IoT 技术。 NB-IoT( NarrowBandInternetofThings )即是 2015 年 9

14、月在 3GPP 标准组织中立项提出的一种新的窄带蜂窝通信技术。在 NB-IoT 提出之前， 业界都非常认可未来 IoT 万物互联的发展 趋势，物联网通信前景也被 3GPP 视为标准生态壮大的重要 机遇。 2016 年 2月 22 日，华为与移动运营商沃达丰联手建 立 NB-IoT 开放实验室，以推动 NB-IoT 技术的发展和推广。 使用预标准 NB-IoT 技术的 NB-IoT 开放实验室将研究网络解 决方案验证、新应用创新、设备集成、业务模式研究以及产 品合格验证等。 在西班牙巴塞罗那， 2016 年 2 月 21 日 GSMA 联合华为，沃达丰，爱立信， 中国移动，中国联通， AT&T

15、， 德电，Etisalat ,GTI，英特尔，KDDI , KT ,LGUplus , Mediatek , 诺基亚，高通，意大利电信， telefonica ，u-blox ，Verizon 共同发起成立了 NB-IoTForum ，并于召开了首届全球 NB-IoT 峰会。 此次论坛的成立标准着 NB-IoT 产业达到了一 个新的里程碑， 具备了端到端全产业链生态环境。 2016 年 6 月 16 日， 3GPPRAN 全会第 72 次会议在韩国釜山顺利结束。 在会议中 NB-IoT 对应的 3GPP 协议相关内容获得批准，正 式宣告 NB-IoT 标准核心协议在历经 2 年多的研究后全部完

16、 成。这标志着全球运营商终于有了基于标准化的物联网专有 协议， NB-IoT 即将进入规模商用阶段， 物联网将迎来跨越式 发展。NB-loT聚焦于低功耗广覆盖 （LPWA ）物联网（loT） 市场，是一种可在全球范围内广泛应用的新兴技术，该技术 支持低功耗设备在广域网的蜂窝数据连接，也被叫作低功耗 广域网 （LPWA） 。 NB-loT 具有五大优点，部署灵活、覆盖范 围广、支持巨量低速率设备接入、超低设备成本、低功耗和 网络架构优化等问题。（ 1） NB-loT 部署灵活，运营商只需对现有网站做简单的软 件升级，不需要更换现网的硬件设备。主要支持 3 种部署方 式：独立部署、保护带部署、带内

17、部署。 （ 2） NB-loT 的覆 盖范围广，在同样的频段下， NB-loT 比现有的网络增益 20dB ， 覆盖面积扩大 100 倍。 NB-loT 在设计之初，就考虑用户的 实际需求要求即希望网络的覆盖范围能尽可能的广。因为用 户希望自己的物联网终端无论放臵在任何地方，即使如地下 室、与外界隔着多堵墙的房间，其设备都能链接到物联网终 端上，而不是像现在很多终端那样， 隔了几堵墙就没信号了。 实际中 2G/3G/4G 技术是为了人与人之间链接设计的，覆盖 范围比物联网要低很多。 （3）模组超低功耗。由于物联网应用终端基数庞大，所以终端后期的维护成本对利润影响很大。 低功耗特性因此成为考核物

18、联网应用的一项重要指标。而像高山、地下、水底等不易更换电池的设备的地方，对于电池 的使用寿命将将有更高的要求。考虑到这点，借助 PSM 和 eDRX 技术 NB-IoT 可实现更长时间的待机。其中 PSM （ PowerSavingMode ，节电模式）技术，在此模式下，如果 没有信号指令，终端将进入深睡眠直至被下次唤醒，这样可 以大大延长电池的使用寿命。 eDRX 技术则延长终端在空闲 模式下的睡眠时间，以减少接收单元不必要的启动，相对于 PSM ，大幅度提升了下行可达性。两项技术的结合，大大延 长了 NB-IoTa 终端模块的待机时间，据预测其待机可长达 10 年。（4）低成本模组。通过低

19、速率、低功耗、低带宽等技术指标，NB-loT技术大幅降低模组的成本， 企业预期的单个接连 模块不超过 5美元，而常用的其他终端如 CAT4， CAT0 ， GPRS 的成本分别为 30$ ， 15$， 8$， NB-loT 成本优势明显。 （5）基站可以支持海量 NB-loT 终端。根据 NB-loT 的技术 指标，每个小区将可以支持 10 万个链接。现行移动通信链 接数的增长主要由人口数量决定。由物联网的定义，也即万 物互联，可以预测在物联网时代链接数的增长将会远远超过 现在链接数增长的速度。根据华为的预测到 2020 年将会有 超过 270 亿个链接数， 所以每个基站将面临链接海量设备的

20、链接问题，而 NB-lOT 能有效的解决此问题。NB-loT 方便部署、 覆盖范围广、 超低功耗、 低成本模组和对 海量链接的支持等特点，为后续物联网的发展提供了通信的 平台。 NB-IoT 是将成为引爆物联网发展的重要革命性技术。4 从感知到应用，物联网产业链全景图 4.1. 物联网产业链全 景图 具体而言，物联网分为感知层、传输层、平台层和应用层。 感知层：物联网的皮肤和五官识别物体，采集信息。感知层 包括二维码标签和识读器、 RFID 标签和读写器、摄像头、 GPS 、传感器、终端、传感器网络等，主要是识别物体，采 集信息，与人体结构中皮肤和五官的作用相似。感知层又称 为信源层。以车联网

21、为例，信源层是由汽车数字化标准信源 （俗称电子车牌）构成基站集群层：由不同类型、不同功能 的基站组成，实现涉车信息的采集。 传输层：感知层收集到的物联网数据，经过有线网络或者无 线网络进行汇总和传输到物联网平台。传输层的功能是数据 传输的通道，它就像人体中的血液循环系统一样。传输层是 数据收集和指令下达的通道。平台层：主要负责物联网传感器链接处理。平台层的主要功 能是建立数据中心与传感器之间的数据通道，并将传感器发 送过来的数据转发给应用层，方便应用层对数据进行加工和 处理。应用层是物联网的“社会分工”与行业需求结合， 实现广泛智 能化。比如上海世博会的案例：假设每辆车都安装了电子车 牌。电子

22、车牌即车辆电子标签，属于物联网的信源层。电子 车牌内部含有唯一的经过加密的 ID 数据，存储了加密处理 的车辆数据。电子车牌可以充当各类证件的作用。引入车联 网之后的世博会车辆监控管理现状：快速电子识别；可同时 对多台车辆检查； 大大提高了工作效率， 实现了智能化管理。4.2.传感器：智能感知世界 随着互联网、半导体、通信技术等新科技的到来，世界开始 迈入信息化的时代。但是信息化和智能化的前提，要解决准 确而可靠的信息获取，传感器是获取现实社会和生产领域中 信息的最重要途径和手段。 现在传感器早已渗透到我们生活的各个领域。比如工业生产、 环境保护、医学诊断、资源勘探、海洋探测、宇宙开发、文 物

23、保护、生物工程等等。传感器是整个物联网信息收集的节 点，是整个物联网发展的基础。关于传感器的分类方法有很多种，常用的分类方法是以被测 量参数来分类和以测量原理两种分类方法为主： 根据被测量参数， 传感器可以分为温度、 湿度、压力、流量、 速度、加速度、 位移、粘度等传感器， 除了这些模拟量以外， 有些传感器还包含一些离散量（开关等） 。 根据测量原理来分，传感器可分为根据电阻定律的电位计式、 应变式传感器，据变磁阻原理的电感式、差动变压器式、电 涡流式传感器， 根据半导体理论的半导体力敏、 热敏、光敏、 气敏等固态传感器。目前，行业中常用的传感器名称是以上两种分类的综合，以 用途为主，如力敏传

24、感器、热敏传感器、湿敏传感器、磁敏 传感器、气敏传感器、加速度传感器、生物传感器等。随着 技术的发展，近年来逐步发展处新的传感器，比如有光传感 器、光电传感器、 图像传感器、 光纤传感器、 多功能传感器、 仿生传感器等。目前国内传感器共分 10 大类， 24 小类，一 共有 6000 多个品种。美国在传感器领域技术领先，产品种 类更加丰富， 总共约有 17000 种传感器。 由于传感器在整个 产业链中的重要作用，各国政府都很重视传感器的研发。目 前全世界有约 40 个国家和地区从事传感器的研发、设计、 生产和应用推广，全球有约超过 6000 余家研发机构从事传 感器相关工作。美国、日本和俄罗斯

25、等国实力较强，这些国 家建立了包括物理量、生物量、化学量三大门类的传感器产 业，研发生产单位超过 4000 余家、产品超过 20000 多种。 应用范围教广的传感器产品已经实现了规模化生产。有一些 大企业的年生产能力可以达到几千万支到几亿支。其中比较 著名的传感器厂商包括： 美国霍尼韦尔 (Honeywell) 公司、 英 国 Bell&Howell 公司、福克斯波罗 (Foxboro) 公司、荷兰飞利 浦、 ENDEVCO 公司、俄罗斯热工仪表所、 Solartron 公司 等。随着物联网技术的成熟，全球传感器产业迎来了快速发展的 黄金时期。 2008 年，全球 3000 多家传感器制造商的

26、总销售 额超过 500 亿美元，而 2010 年世界传感器市场规模达 800 亿美元以上。随着物联网的高速发展，国内传感器产业也迎来了黄金发展 期。据统计，至 2015 年，我国物联网整体市场规模将达到 7500 亿元，传感器产业将从中直接受益。 2010 年，我国传 感器制造业规模以上企业 （年销售收入 500 万元以上 ）实现销 售收入 440.27 亿元。据预测，未来 5 年中国传感器市场将 稳步快速发展，在物联网市场规模大幅增长的动力之下， 2015 年中国传感器市场规模有望达到 1200 亿元以上。 根据前瞻产业研究院发布的 2012-2016 年中国传感器制造 行业产销需求与投资预

27、测分析报告 ，在中国政府的支持下， 我国的传感器技术及其产业取得了长足进步。国内传感器产 业在“双加工程”即：加快力度加快发展的方针指导下，建立 了中国敏感元器件与传感器生产基地。目前，国内有三大传 感器生产基地，分别为：“安徽基地”，主要是建立力、光敏 规模经济；“陕西基地”，1990 年 2 月成立了“陕西省敏感技 术产业集团公司”，主要是建立电压敏、 热敏、 汽车电子规模 经济为主要目标；“黑龙江基地”，主要建立气、湿敏规模经 济为主要目标。4.3.传输网络：数据流量通道 移动通信网络为物联网大量数据吞吐提供传输保障，是整个 物联网产业的中枢神经，作为通信网络运营者的三大通信运 营商，无

28、疑在物联网生态系统中扮演着举足轻重的角色。目 前而言，物联网是通信运营商的超级蓝海，也是新的利润增 长突破口，如何在物联网领域寻找商机，正确的市场定位是 关键。随着 4G 牌照的发放和 NB-IOT 技术的即将商用，运营商的 网络通道速度与质量得到进一步的提升，为物联网的发展提 供了良好的技术基础。作为纯管道供应商的运营商，需要为 物联网提供稳定、可靠的网络通道，并且确保通信模块在不 同应用场景下，比如移动、偏远山区、通信密集区域、高速 公路等状态下能有良好的网络覆盖与通信质量保障。运营商 需要在现有的移动通信网络资源的基础上，根据物联网的特 征进行优化与调整。通信运营商作为物联网的管道提供者

29、，其盈利可从三方面实 现：一是前向收费，针对用户在使用物联网内容服务、综合 信息服务中产生的网络流量，收取一定的网络流量通道费用， 或者根据用户的链接数，收取链接费用；二是后向收费，与 物联网内容服务商、综合信息服务商开展合作，向第三方内 容供应商按照网络使用情况收取一定的通道费用；三是与内 容服务商开展合作，以分成的方式实现收入增长。2015 年，三大运营商的物联网进程突然提速。在中国电信 的 2016 年集团战略中，物联网被重点列出，成为三驾马车 之一的战略基础重点。中国电信表示， 2016 年将全面布局 物联网，拓展新市场，将这一蓝海市场作为中国电信全新的 战略性基础业务， 力争 35

30、年拓展出规模可比肩传统移动业 务的新市常而在物联网的终端方面，中国电信表示将通过先 发订单后生产的承销模式来做大产业，力争 2016 年全年销 售 1000 万台以上的物联网终端。无独有偶，在刚刚落幕的 中国移动招商大会上，中国移动掌门人尚冰也将物联网提升 到了“中国移动新时期发展策略”的重要核心地位。根据移动 内部规划，明年会和华为、爱立信做外场试验， 2017 年将 商用 NB-ILT 窄带物联网。中国联通则选择与海外物联网平 台 Jasper 合作，与超过 500 家合作伙伴在互联汽车、 零售、 防盗、可穿戴式设备等领域展开合作。有益于联通在 3G 时 代网络制式的优势，中国联通在国内车

31、联网领域取得了较好 的早期布局，多家大型车厂都采用联通的 3G 和 4G 技术作 为车载通信模块。4.4.物联网平台：汇聚天下数据 物联网平台层主要负责物联网传感器链接管理。平台层的主 要功能是建立数据中心与传感器之间的数据通道，并将传感 器发送过来的数据转发给应用层，方便应用层对数据进行加 工和处理。由于物联网平台在整个网络中是数据的汇聚中心， 在未来大数据时代有着举足轻重的作用。所以该领域未来前 景广阔，同时在该领域也存在比较大竞争。目前全球最大的三个平台分别是思科的 Jasper 平台、 爱立信的 DCP 平台和 沃达丰的 GDSP 平台。4.4.1.JasperJasper 是全球物联

32、网 (IoT) 平台领域的领先者。 Jasper 成立 于 2004 年，总部设在美国加利福尼亚州圣克拉拉。 Jasper主要业务是为客户提供一款基于云的行业领先的物联网平 台。这个物联网平台使不同规模的企业，可以根据自身业务 的需要，在全球范围内快速且经济高效地启动、管理物联网 服务，提升自身的产品竞争力并以此获利。Jasper 设立后一直保持着快速的发展， 并一直得到风险投资 机构青睐。 2014 年 4 月 Jasper 融资 5000 万美元，投资方 为新加坡的 Temasek 和 Benchmark 。公司的估值达到 10 亿。 Jasper 在被收购之前，前后累计共融资 2.05 亿美元。 在物联网快速发展的大背景下， Jasper 公司越来越得到互联 网行业巨头们的青睐。 2016 年 2 月思科向 Jasper 管理层提 出了收购意向。经过三月的准备，思科最终以 14 亿美元现 金，全资收购 JasperTechnologies 。收购后， Jasper 还保持 独立运行。思科是目前全球最大的网络设备制造商，长期以 来思科一直在将“物联网”作为其重要的战略发展方向，思科 认为物联网是互联网进化的下一个重要阶段。收购完成之后 Jasper 并入思科新成立的物联网软件业务部门， 而且拥有极 大的独立权。Jasper 根据物联网行业的特点， 设计出了一款基于云的行业