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文檔簡介
1、第一篇物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)綜述一、 物聯(lián)網(wǎng)的內(nèi)涵及架構(gòu)體系1. 物聯(lián)網(wǎng)概念及內(nèi)涵 物聯(lián)網(wǎng)(Internet of Things,IoT)概念最早于1999 年由美國麻省 理工學(xué)院提出,早期的物聯(lián)網(wǎng)是指依托射頻識別(Radio Frequency Identification ,RFID)技術(shù)和設(shè)備,按約定的通信協(xié)議與互聯(lián)網(wǎng)相 結(jié)合,使物品信息實(shí)現(xiàn)智能化識別和管理,實(shí)現(xiàn)物品信息互聯(lián)而形成 的網(wǎng)絡(luò)。 2005年11月17日, 在突尼斯舉行的信息社會世界峰會 (WSIS) 上,國際電信聯(lián)盟(ITU)發(fā)布了ITU互聯(lián)網(wǎng)報(bào)告2005:物聯(lián)網(wǎng), 正式提出了“物聯(lián)網(wǎng)”的概念。隨著技術(shù)和應(yīng)用的發(fā)展,物聯(lián)網(wǎng)內(nèi)涵 不斷擴(kuò)展
2、?,F(xiàn)代意義的物聯(lián)網(wǎng)可以實(shí)現(xiàn)對物的感知識別控制、網(wǎng)絡(luò)化 互聯(lián)和智能處理有機(jī)統(tǒng)一,從而形成高智能決策。 目前較為統(tǒng)一的物聯(lián)網(wǎng)定義: 物聯(lián)網(wǎng)是通信網(wǎng)和互聯(lián)網(wǎng)的拓展應(yīng) 用和網(wǎng)絡(luò)延伸, 它利用感知技術(shù)與智能裝臵對物理世界進(jìn)行感知識別, 通過網(wǎng)絡(luò)傳輸互聯(lián),進(jìn)行計(jì)算、處理和知識挖掘,實(shí)現(xiàn)人與物、物與 物信息交互和無縫鏈接,達(dá)到對物理世界實(shí)時(shí)控制、精確管理和科學(xué) 決策目的。 2. 物聯(lián)網(wǎng)關(guān)鍵要素 物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展的關(guān)鍵要素包括由感知、 網(wǎng)絡(luò)和應(yīng)用層組成的網(wǎng)絡(luò)架 構(gòu), 物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)和標(biāo)準(zhǔn), 包括服務(wù)業(yè)和制造業(yè)在內(nèi)的物聯(lián)網(wǎng)相關(guān)產(chǎn)業(yè), 資源體系,隱私和安全以及促進(jìn)和規(guī)范物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展的法律、政策和國 際治理體系。如圖1 所示。
3、圖 1 物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展關(guān)鍵要素2.1 物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)架構(gòu) 物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)由感知層、網(wǎng)絡(luò)層和應(yīng)用層組成,如圖2 所示。圖 2 物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)感知層主要實(shí)現(xiàn)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(shí)體連接到網(wǎng)絡(luò)層。 網(wǎng)絡(luò)層主要實(shí)現(xiàn)信息的傳遞、路由和控制,包括延伸網(wǎng)、接入網(wǎng) 和核心網(wǎng),網(wǎng)絡(luò)層可依托公眾電信網(wǎng)和互聯(lián)網(wǎng),也可以依托行業(yè)專用 通信網(wǎng)絡(luò)。 應(yīng)用層包括應(yīng)用基礎(chǔ)設(shè)施/中間件和各種物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用。應(yīng)用基礎(chǔ)設(shè)施/中間件為物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用提供信息處理、 計(jì)算等通用基礎(chǔ)服務(wù)設(shè)施、 能力及資源調(diào)用接口, 以此為基礎(chǔ)實(shí)現(xiàn)物聯(lián)網(wǎng)在眾多領(lǐng)域的各種應(yīng)用。 2.2 物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)體系 物聯(lián)網(wǎng)涉及感知、控
4、制、網(wǎng)絡(luò)通信、微電子、計(jì)算機(jī)、軟件、嵌 入式系統(tǒng)、 微機(jī)電等技術(shù)領(lǐng)域, 因此物聯(lián)網(wǎng)涵蓋的關(guān)鍵技術(shù)也非常多, 為了系統(tǒng)分析物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)體系, 可將物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)體系劃分為感知關(guān)鍵 技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)通信關(guān)鍵技術(shù)、應(yīng)用關(guān)鍵技術(shù)、共性技術(shù)和支撐技術(shù),具 體如圖3 所示。圖 3 物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)體系(1) 感知、網(wǎng)絡(luò)通信和應(yīng)用關(guān)鍵技術(shù) ) 感知技術(shù)是物聯(lián)網(wǎng)感知物理世界獲取信息和實(shí)現(xiàn)物體控制的首 要環(huán)節(jié)。傳感器將物理世界中的物理量、化學(xué)量、生物量轉(zhuǎn)化成可供 處理的數(shù)字信號。 識別技術(shù)實(shí)現(xiàn)對物聯(lián)網(wǎng)中物體標(biāo)識和位置信息的獲 取。 網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)主要實(shí)現(xiàn)物聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)信息和控制信息的雙向傳遞、 路由和控制,重點(diǎn)包括低速近距離無線通信技
5、術(shù)、低功耗路由、自組織通信、無線接入M2M 通信增強(qiáng)、IP 承載技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)傳送技術(shù)、 異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)融合接入技術(shù)以及認(rèn)知無線電技術(shù)。 海量信息智能處理綜合運(yùn)用高性能計(jì)算、人工智能、數(shù)據(jù)庫和模 糊計(jì)算等技術(shù), 對收集的感知數(shù)據(jù)進(jìn)行通用處理, 重點(diǎn)涉及數(shù)據(jù)存儲、 并行計(jì)算、數(shù)據(jù)挖掘、平臺服務(wù)、信息呈現(xiàn)等。 面向服務(wù)的體系架構(gòu)(Service-oriented Architecture ,SOA)是 一種松耦合的軟件組件技術(shù),它將應(yīng)用程序的不同功能模塊化,并通 過標(biāo)準(zhǔn)化的接口和調(diào)用方式聯(lián)系起來, 實(shí)現(xiàn)快速可重用的系統(tǒng)開發(fā)和 部署。SOA 可提高物聯(lián)網(wǎng)架構(gòu)的擴(kuò)展性,提升應(yīng)用開發(fā)效率,充分 整合和復(fù)用信息資源
6、。 (2) 支撐技術(shù) ) 物聯(lián)網(wǎng)支撐技術(shù)包括嵌入式系統(tǒng)、微機(jī)電系統(tǒng)(Micro Electro Mechanical Systems,MEMS)、軟件和算法、電源和儲能、新材料 技術(shù)等。 微機(jī)電系統(tǒng)可實(shí)現(xiàn)對傳感器、執(zhí)行器、處理器、通信模塊、電源 系統(tǒng)等的高度集成,是支撐傳感器節(jié)點(diǎn)微型化、智能化的重要技術(shù)。 嵌入式系統(tǒng)是滿足物聯(lián)網(wǎng)對設(shè)備功能、可靠性、成本、體積、功 耗等的綜合要求,可以按照不同應(yīng)用定制裁剪的嵌入式計(jì)算機(jī)技術(shù), 是實(shí)現(xiàn)物體智能的重要基礎(chǔ)。軟件和算法是實(shí)現(xiàn)物聯(lián)網(wǎng)功能、決定物 聯(lián)網(wǎng)行為的主要技術(shù), 重點(diǎn)包括各種物聯(lián)網(wǎng)計(jì)算系統(tǒng)的感知信息處理、 交互與優(yōu)化軟件與算法、 物聯(lián)網(wǎng)計(jì)算系統(tǒng)體系結(jié)
7、構(gòu)與軟件平臺研發(fā)等。 電源和儲能是物聯(lián)網(wǎng)關(guān)鍵支撐技術(shù)之一,包括電池技術(shù)、能量儲存能量捕獲、惡劣情況下的發(fā)電、能量循環(huán)、新能源等技術(shù)。新材料 技術(shù)主要是指應(yīng)用于傳感器的敏感元件實(shí)現(xiàn)的技術(shù)。 傳感器敏感材料 包括濕敏材料、氣敏材料、熱敏材料、壓敏材料、光敏材料等。新敏 感材料的應(yīng)用可以使傳感器的靈敏度、尺寸、精度、穩(wěn)定性等特性獲 得改善。 (3)共性技術(shù) ) 物聯(lián)網(wǎng)共性技術(shù)涉及網(wǎng)絡(luò)的不同層面,主要包括架構(gòu)技術(shù)、標(biāo)識 和解析、安全和隱私、網(wǎng)絡(luò)管理技術(shù)等。 物聯(lián)網(wǎng)架構(gòu)技術(shù)目前處于概念發(fā)展階段。 物聯(lián)網(wǎng)需具有統(tǒng)一的架 構(gòu),清晰的分層,支持不同系統(tǒng)的互操作性,適應(yīng)不同類型的物理網(wǎng) 絡(luò),適應(yīng)物聯(lián)網(wǎng)的業(yè)務(wù)特性
8、。 標(biāo)識和解析技術(shù)是對物理實(shí)體、 通信實(shí)體和應(yīng)用實(shí)體賦予的或其 本身固有的一個(gè)或一組屬性,并能實(shí)現(xiàn)正確解析的技術(shù)。物聯(lián)網(wǎng)標(biāo)識 和解析技術(shù)涉及不同的標(biāo)識體系、不同體系的互操作、全球解析或區(qū) 域解析、標(biāo)識管理等。 安全和隱私技術(shù)包括安全體系架構(gòu)、網(wǎng)絡(luò)安全技術(shù)、“智能物體” 的廣泛部署對社會生活帶來的安全威脅、隱私保護(hù)技術(shù)、安全管理機(jī) 制和保證措施等。 網(wǎng)絡(luò)管理技術(shù)重點(diǎn)包括管理需求、管理模型、管理功能、管理協(xié) 議等。為實(shí)現(xiàn)對物聯(lián)網(wǎng)廣泛部署的“智能物體”的管理,需要進(jìn)行網(wǎng)絡(luò) 功能和適用性分析,開發(fā)適合的管理協(xié)議。 2.3 技術(shù)體系標(biāo)準(zhǔn)化物聯(lián)網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)是國際物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)競爭的制高點(diǎn)。 由于物聯(lián)網(wǎng)涉及不 同專業(yè)
9、技術(shù)領(lǐng)域、不同行業(yè)應(yīng)用部門,物聯(lián)網(wǎng)的標(biāo)準(zhǔn)既要涵蓋面向不 同應(yīng)用的基礎(chǔ)公共技術(shù),也要涵蓋滿足行業(yè)特定需求的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn);既 包括國家標(biāo)準(zhǔn),也包括行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。 物聯(lián)網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)體系相對龐雜,若從物聯(lián)網(wǎng)總體、感知層、網(wǎng)絡(luò)層、 應(yīng)用層、共性關(guān)鍵技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)體系等五個(gè)層次可初步構(gòu)建標(biāo)準(zhǔn)體系。物 聯(lián)網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)體系涵蓋架構(gòu)標(biāo)準(zhǔn)、應(yīng)用需求標(biāo)準(zhǔn)、通信協(xié)議、標(biāo)識標(biāo)準(zhǔn)、 安全標(biāo)準(zhǔn)、應(yīng)用標(biāo)準(zhǔn)、數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)、信息處理標(biāo)準(zhǔn)、公共服務(wù)平臺類標(biāo) 準(zhǔn),每類標(biāo)準(zhǔn)還可能會涉及技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)、協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)、接口標(biāo)準(zhǔn)、設(shè)備標(biāo) 準(zhǔn)、測試標(biāo)準(zhǔn)、互通標(biāo)準(zhǔn)等方面。 物聯(lián)網(wǎng)總體性標(biāo)準(zhǔn):包括物聯(lián)網(wǎng)導(dǎo)則、物聯(lián)網(wǎng)總體架構(gòu)、物聯(lián)網(wǎng) 業(yè)務(wù)需求等。 感知層標(biāo)準(zhǔn)體系: 主要涉及傳感器等各類信
10、息獲取設(shè)備的電氣和 數(shù)據(jù)接口、感知數(shù)據(jù)模型、描述語言和數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的通用技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)、 RFID 標(biāo)簽和讀寫器接口和協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)、特定行業(yè)和應(yīng)用相關(guān)的感知層 技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)等。 網(wǎng)絡(luò)層標(biāo)準(zhǔn)體系:主要涉及物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)關(guān)、短距離無線通信、自組 織網(wǎng)絡(luò)、簡化IPv6 協(xié)議、低功耗路由、增強(qiáng)的機(jī)器對機(jī)器(Machine to Machine,M2M)無線接入和核心網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)、M2M 模組與平臺、網(wǎng) 絡(luò)資源虛擬化標(biāo)準(zhǔn)、異構(gòu)融合的網(wǎng)絡(luò)標(biāo)準(zhǔn)等。 應(yīng)用層標(biāo)準(zhǔn)體系:包括應(yīng)用層架構(gòu)、信息智能處理技術(shù)、以及行 業(yè)、公眾應(yīng)用類標(biāo)準(zhǔn)。應(yīng)用層架構(gòu)重點(diǎn)是面向?qū)ο蟮姆?wù)架構(gòu),包括SOA 體系架構(gòu)、面向上層業(yè)務(wù)應(yīng)用的流程管理、業(yè)務(wù)流程之間的通 信協(xié)議、
11、元數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)以及SOA 安全架構(gòu)標(biāo)準(zhǔn)。信息智能處理類技術(shù) 標(biāo)準(zhǔn)包括云計(jì)算、 數(shù)據(jù)存儲、 數(shù)據(jù)挖掘、 海量智能信息處理和呈現(xiàn)等。 云計(jì)算技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)重點(diǎn)包括開放云計(jì)算接口、 云計(jì)算開放式虛擬化架構(gòu) (資源管理與控制)、云計(jì)算互操作、云計(jì)算安全架構(gòu)等。 共性關(guān)鍵技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)體系:包括標(biāo)識和解析、服務(wù)質(zhì)量(Quality of Service,QoS)、安全、網(wǎng)絡(luò)管理技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)。標(biāo)識和解析標(biāo)準(zhǔn)體系包 括編碼、 解析、 認(rèn)證、 加密、 隱私保護(hù)、 管理, 以及多標(biāo)識互通標(biāo)準(zhǔn)。 安全標(biāo)準(zhǔn)重點(diǎn)包括安全體系架構(gòu)、安全協(xié)議、支持多種網(wǎng)絡(luò)融合的認(rèn) 證和加密技術(shù)、用戶和應(yīng)用隱私保護(hù)、虛擬化和匿名化、面向服務(wù)的 自適應(yīng)安全技術(shù)
12、標(biāo)準(zhǔn)等。 3. 物聯(lián)網(wǎng)相關(guān)產(chǎn)業(yè)體系 物聯(lián)網(wǎng)相關(guān)產(chǎn)業(yè)是指實(shí)現(xiàn)物聯(lián)網(wǎng)功能所必需的相關(guān)產(chǎn)業(yè)集合, 從 產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)上主要包括服務(wù)業(yè)和制造業(yè)兩大范疇,如圖4 所示。圖4 物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)體系物聯(lián)網(wǎng)制造業(yè)以感知端設(shè)備制造業(yè)為主, 又可細(xì)分為傳感器產(chǎn)業(yè)、 RFID 產(chǎn)業(yè)以及智能儀器儀表產(chǎn)業(yè)。感知端設(shè)備的高智能化與嵌入式系統(tǒng)息息相關(guān),設(shè)備的高精密化離不開集成電路、嵌入式系統(tǒng)、微納 器件、新材料、微能源等基礎(chǔ)產(chǎn)業(yè)支撐。部分計(jì)算機(jī)設(shè)備、網(wǎng)絡(luò)通信 設(shè)備也是物聯(lián)網(wǎng)制造業(yè)的組成部分。 物聯(lián)網(wǎng)服務(wù)業(yè)主要包括物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)服務(wù)業(yè)、 物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用基礎(chǔ)設(shè)施 服務(wù)業(yè)、 物聯(lián)網(wǎng)軟件開發(fā)與應(yīng)用集成服務(wù)業(yè)以及物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用服務(wù)業(yè)四 大類,其中物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)
13、服務(wù)又可細(xì)分為機(jī)器對機(jī)器通信服務(wù)、行業(yè)專 網(wǎng)通信服務(wù)以及其它網(wǎng)絡(luò)通信服務(wù), 物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用基礎(chǔ)設(shè)施服務(wù)主要包 括云計(jì)算服務(wù)、存儲服務(wù)等,物聯(lián)網(wǎng)軟件開發(fā)與集成服務(wù)又可細(xì)分為 基礎(chǔ)軟件服務(wù)、中間件服務(wù)、應(yīng)用軟件服務(wù)、智能信息處理服務(wù)以及 系統(tǒng)集成服務(wù),物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用服務(wù)又可分為行業(yè)服務(wù)、公共服務(wù)和支撐 性服務(wù)。 物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)絕大部分屬于信息產(chǎn)業(yè),但也涉及其它產(chǎn)業(yè),如智能 電表等。物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展不是對已有信息產(chǎn)業(yè)的重新統(tǒng)計(jì)劃分,而 是通過應(yīng)用帶動形成新市場、新業(yè)態(tài),整體上可分三種情形:一是因 物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用對已有產(chǎn)業(yè)的提升,主要體現(xiàn)在產(chǎn)品的升級換代。如傳感 器、RFID、儀器儀表發(fā)展已數(shù)十年,由于物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用使之
14、向智能化 網(wǎng)絡(luò)化升級,從而實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品功能、應(yīng)用范圍和市場規(guī)模的巨大擴(kuò)展, 傳感器產(chǎn)業(yè)與RFID 產(chǎn)業(yè)成為物聯(lián)網(wǎng)感知終端制造業(yè)的核心。二是因 物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用對已有產(chǎn)業(yè)的橫向市場拓展, 主要體現(xiàn)在領(lǐng)域延伸和量的 擴(kuò)張。如服務(wù)器、軟件、嵌入式系統(tǒng)、云計(jì)算等由于物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用擴(kuò)展 了新的市場需求,形成了新的增長點(diǎn)。儀器儀表產(chǎn)業(yè)、嵌入式系統(tǒng)產(chǎn) 業(yè)、云計(jì)算產(chǎn)業(yè)、軟件與集成服務(wù)業(yè),不獨(dú)與物聯(lián)網(wǎng)相關(guān),也是其它產(chǎn)業(yè)的重要組成部分,物聯(lián)網(wǎng)成為這些產(chǎn)業(yè)發(fā)展新的風(fēng)向標(biāo)。三是由 于物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用創(chuàng)造和衍生出的獨(dú)特市場和服務(wù),如傳感器網(wǎng)絡(luò)設(shè)備、 M2M 通信設(shè)備及服務(wù)、物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用服務(wù)等均是物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展后才形成 的新興業(yè)態(tài),為物聯(lián)網(wǎng)所獨(dú)有
15、。物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)當(dāng)前浮現(xiàn)的只是其初級形 態(tài),市場尚未大規(guī)模啟動。 4. 物聯(lián)網(wǎng)資源體系 物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展中的關(guān)鍵資源主要包括標(biāo)識資源和頻譜資源。 4.1 標(biāo)識資源 目前, 物聯(lián)網(wǎng)物體標(biāo)識方面標(biāo)準(zhǔn)眾多, 很不統(tǒng)一。 條碼標(biāo)識方面, GS1(國際物品編碼協(xié)會)的一維條碼使用量約占全球總量的三分之 一,而主流的PDF417碼、QR碼、DM碼等二維碼都是AIM(自動識 別和移動技術(shù)協(xié)會)標(biāo)準(zhǔn)。 智能物體標(biāo)識方面,智能傳感器標(biāo)識標(biāo)準(zhǔn)包括IEEE 1451.2 以及 IEEE 1451.4。手機(jī)標(biāo)識包括GSM 和WCDMA 手機(jī)的IMEI(國際移 動設(shè)備標(biāo)識)、CDMA 手機(jī)的ESN(電子序列編碼)和MEID(國際
16、 移動設(shè)備識別碼)。其它智能物體標(biāo)識還包括M2M 設(shè)備標(biāo)識、筆記 本電腦序列號等。 RFID 標(biāo)簽標(biāo)識方面, 影響力最大的是ISO/IEC 和EPCglobal, 包 括UII(Unique Item Identifier)、TID(Tag ID)、OID(Object ID)、 tag OID 以及UID(Ubiquitous ID)。此外,還存在大量的應(yīng)用范圍 相對較小的地區(qū)和行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)以及企業(yè)閉環(huán)應(yīng)用標(biāo)準(zhǔn)。 物體標(biāo)識標(biāo)準(zhǔn)的多樣造成了標(biāo)識的不兼容甚至沖突, 給更大范圍的物聯(lián)網(wǎng)信息共享和開環(huán)應(yīng)用帶來困難, 也使標(biāo)識管理和使用變得復(fù) 雜。實(shí)現(xiàn)各種物體標(biāo)識最大程度的兼容,建立統(tǒng)一的物體標(biāo)識體系逐
17、漸成為一種發(fā)展趨勢,歐美、日韓等都在展開積極研究。 通信標(biāo)識方面, 現(xiàn)階段正在使用的包括IPv4、 IPv6、 E.164、 IMSI、 MAC 等。物聯(lián)網(wǎng)在通信標(biāo)識方面的需求與傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)的不同主要體現(xiàn) 在兩個(gè)方面:一是末端通信設(shè)備的大規(guī)模增加,帶來對IP 地址、碼 號等標(biāo)識資源需求的大規(guī)模增加。IPv4 地址嚴(yán)重不足,美國等一些 發(fā)達(dá)國家已經(jīng)開始在物聯(lián)網(wǎng)中采用IPv6。近年來全球M2M 業(yè)務(wù)發(fā)展 迅猛,使得E.164 號碼方面出現(xiàn)緊張,各國紛紛加強(qiáng)對碼號的規(guī)劃和 管理。二是以無線傳感器網(wǎng)絡(luò)(WSN)為代表的智能物體近距離無 線通信網(wǎng)絡(luò)對通信標(biāo)識提出了降低電源、帶寬、處理能力消耗的新要 求。目前
18、應(yīng)用較廣ZigBee 在子網(wǎng)內(nèi)部允許采用16 位短地址。而傳統(tǒng) 互聯(lián)網(wǎng)廠商在推動簡化IPv6 協(xié)議,并成立了IPSO(IP for Smart Objects, IPSO) 聯(lián)盟推廣IPv6 的使用, IETF 成立了6LoWPAN、 ROLL 等課題進(jìn)行相關(guān)研究和標(biāo)準(zhǔn)化。 4.2 頻譜資源 物聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展離不開無線通信技術(shù), 因此頻譜資源作為無線通信 的關(guān)鍵資源,同樣是物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展的重要基礎(chǔ)資源。目前在物聯(lián)網(wǎng)感知 層和網(wǎng)絡(luò)層采用的無線技術(shù)包括RFID、近距離無線通信、無線局域 網(wǎng)(IEEE 802.11)、藍(lán)牙、蜂窩移動通信、寬帶無線接入技術(shù)等。 目前物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用大部分還在發(fā)展之中, 物聯(lián)網(wǎng)業(yè)務(wù)模
19、型尚未完全 確定,因此根據(jù)物聯(lián)網(wǎng)業(yè)務(wù)模型和應(yīng)用需求對頻譜資源需求的分析、對多種無線技術(shù)體制“物聯(lián)”帶來的干擾問題分析、對頻譜檢測技術(shù) 的研究、對提高空閑頻譜頻率利用率的方法研究、物聯(lián)網(wǎng)頻譜資源管 理方式等方面將是物聯(lián)網(wǎng)頻譜資源研究的關(guān)鍵所在。二、 物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展現(xiàn)狀和趨勢1. 物聯(lián)網(wǎng)相關(guān)產(chǎn)業(yè)現(xiàn)狀 1.1 全球物聯(lián)網(wǎng)相關(guān)產(chǎn)業(yè)現(xiàn)狀 全球物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)體系都在建立和完善之中。 產(chǎn)業(yè)整體處于初創(chuàng)階 段,具備了一些分散孤立的初級產(chǎn)業(yè)形態(tài),尚未形成大規(guī)模發(fā)展。如 物聯(lián)網(wǎng)核心產(chǎn)業(yè)中, 2009 年傳感器全球規(guī)模在600 億美元左右, RFID 不到60 億美元,M2M 服務(wù)43 億美元,真正意義上的社會化商業(yè)化物
20、聯(lián)網(wǎng)服務(wù)尚在起步。物聯(lián)網(wǎng)相關(guān)支撐產(chǎn)業(yè)如嵌入式系統(tǒng)、軟件等本身 均有萬億級美元規(guī)模,但并非來自于當(dāng)前意義的物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展,因物聯(lián) 網(wǎng)發(fā)展而形成的新增市場還非常小。 由于物聯(lián)網(wǎng)寄生并依附于現(xiàn)有產(chǎn)業(yè), 因此現(xiàn)有產(chǎn)業(yè)發(fā)達(dá)的國家其 物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)也具有領(lǐng)先優(yōu)勢。美國、歐盟、日韓等發(fā)達(dá)國家基礎(chǔ)設(shè)施 好,工業(yè)化程度高,傳感器、RFID 等微電子設(shè)備制造業(yè)先進(jìn),信息 產(chǎn)業(yè)發(fā)達(dá),因此在物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)發(fā)展中仍有一定領(lǐng)先地位。 從發(fā)達(dá)國家對物聯(lián)網(wǎng)的戰(zhàn)略布局來看, 基本不是著眼于當(dāng)前和短 期的產(chǎn)業(yè)發(fā)展,而是面向更長遠(yuǎn)的科技突破、生產(chǎn)力改進(jìn)和生產(chǎn)方式 變革。 1.2 我國物聯(lián)網(wǎng)相關(guān)產(chǎn)業(yè)現(xiàn)狀 我國已形成基本齊全的物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)體系, 部
21、分領(lǐng)域已形成一定市場規(guī)模,網(wǎng)絡(luò)通信相關(guān)技術(shù)和產(chǎn)業(yè)支持能力與國外差距相對較小,傳 感器、RFID 等感知端制造產(chǎn)業(yè)、高端軟件與集成服務(wù)與國外差距相 對較大。儀器儀表、嵌入式系統(tǒng)、軟件與集成服務(wù)等產(chǎn)業(yè)雖已有較大 規(guī)模,但真正與物聯(lián)網(wǎng)相關(guān)的設(shè)備和服務(wù)尚在起步。 傳感器產(chǎn)業(yè):我國已建立了較完整的敏感元件與傳感器產(chǎn)業(yè),產(chǎn) 業(yè)規(guī)模穩(wěn)步增長。2009 年我國傳感器產(chǎn)業(yè)規(guī)模接近600 億元,形成 了長三角為主, 以及珠三角、 京津、 中部及東北部分城市的空間布局。 目前我國大陸共有450余家從事敏感元件及傳感器生產(chǎn)廠家,年產(chǎn)量 突破24 億只,批量生產(chǎn)的產(chǎn)品涉及光敏、電壓敏、熱敏、力敏、氣 敏、磁敏和濕敏7
22、大類約3,000 多個(gè)品種。主要傳感器企業(yè)中,外資 企業(yè)比重達(dá)到67%。我國傳感器產(chǎn)業(yè)和技術(shù)發(fā)展仍存在突出問題:一 是核心技術(shù)和基礎(chǔ)能力缺乏,傳感器在高精度、高敏感度分析、成分 分析和特殊應(yīng)用的高端方面差距大,中高檔傳感器產(chǎn)品幾乎100從 國外進(jìn)口,90芯片依賴國外。二是共性關(guān)鍵技術(shù)尚未真正突破。設(shè) 計(jì)技術(shù)、可靠性技術(shù)、封裝技術(shù)、裝備技術(shù)等方面都存在較大差距。 三是產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)不合理,品種、規(guī)格、系列不全,技術(shù)指標(biāo)不高。四是 企業(yè)能力弱,95%以上屬小型企業(yè)。 RFID 產(chǎn)業(yè):我國形成了RFID 低頻和高頻的完整產(chǎn)業(yè)鏈和京、 滬、粵為主的空間布局,2009 年市場規(guī)模達(dá)到85 億元并成為全球第 3
23、大市場;我國低頻和高頻段RFID 技術(shù)相對成熟,超高頻和微波頻 段產(chǎn)業(yè)鏈與國外技術(shù)差距較大,超高頻、有源RFID 等領(lǐng)域還沒有形 成整體產(chǎn)業(yè)能力。 RFID 產(chǎn)業(yè)鏈主要由標(biāo)簽芯片設(shè)計(jì)、 標(biāo)簽天線設(shè)計(jì)、標(biāo)簽封裝技術(shù)與設(shè)備、讀寫機(jī)具設(shè)計(jì)與制造、系統(tǒng)集成與軟件開發(fā)等 幾個(gè)部分組成,各環(huán)節(jié)實(shí)力較強(qiáng)的企業(yè)仍然集中在美國和歐洲國家。 我國在射頻芯片、封裝、應(yīng)用支撐軟件、系統(tǒng)集成領(lǐng)域逐漸壯大,但 整體實(shí)力不強(qiáng)。RFID 標(biāo)簽芯片方面,自主知識產(chǎn)權(quán)比較貧乏,但標(biāo) 簽芯片設(shè)計(jì)上取得了長足發(fā)展。標(biāo)簽封裝環(huán)節(jié),產(chǎn)品性能已達(dá)到國際 先進(jìn)水平, RFID 卡片形式封裝技術(shù)已十分成熟, 但欠缺封裝超高頻、 微波標(biāo)簽?zāi)芰Γ?/p>
24、在提供防水、抗金屬的柔性標(biāo)簽方面仍需提高生產(chǎn)工 藝。讀寫機(jī)具設(shè)計(jì)與制造方面,13.56MHz RFID的識別系統(tǒng)設(shè)計(jì)與生 產(chǎn)技術(shù)成熟,競爭力較強(qiáng)。RFID 中間件產(chǎn)品與國外仍有較大差距。 系統(tǒng)集成與系統(tǒng)軟件開發(fā)上, 國內(nèi)企業(yè)具備一定的大型系統(tǒng)集成能力。 標(biāo)簽打印機(jī)和貼標(biāo)機(jī)領(lǐng)域,目前基本上被國外壟斷。 儀器儀表與測量控制產(chǎn)業(yè):我國儀器儀表產(chǎn)業(yè)連續(xù)多年實(shí)現(xiàn)20% 以上的增長,2009 年產(chǎn)值超過5000 億元,企業(yè)數(shù)約為5000 多個(gè), 小型企業(yè)數(shù)量占比達(dá)到90%。我國儀器儀表行業(yè)以機(jī)械系統(tǒng)開發(fā)生產(chǎn) 通用儀器儀表為主,主要集中在電力、交通、安防、環(huán)保、安全等應(yīng) 用領(lǐng)域,但目前基本上不具備真正意義物
25、聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)的特點(diǎn)。區(qū)域分布 上除重慶、西安、上海等三大傳統(tǒng)基地以外,近年來還涌現(xiàn)出一些各 具特色的新興產(chǎn)學(xué)研集聚地。 我國儀器儀表業(yè)部分產(chǎn)品產(chǎn)量居世界前 列(如數(shù)字萬用表、電度表、水表、煤氣表等公共能源計(jì)量儀表), 但同國際相比,總體技術(shù)水平和產(chǎn)業(yè)規(guī)模上還存在著很大差距,物聯(lián) 網(wǎng)發(fā)展所需要的數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化、智能化儀器儀表尚在起步,未來將 隨著物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用發(fā)展而向高端制造轉(zhuǎn)型。物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)通信服務(wù)業(yè):我國物聯(lián)網(wǎng)M2M 網(wǎng)絡(luò)服務(wù)保持高速增 長勢頭,目前M2M 終端數(shù)已超過1000 萬,年均增長超過80%5,應(yīng) 用領(lǐng)域覆蓋公共安全、城市管理、能源環(huán)保、交通運(yùn)輸、公共事業(yè)、 農(nóng)業(yè)服務(wù)、醫(yī)療衛(wèi)生、教育文化、旅
26、游等多個(gè)領(lǐng)域,未來幾年仍將保 持快速發(fā)展,預(yù)計(jì)“十二五”期間將突破億級。三大電信企業(yè)在資源 配臵方面積極籌備,加緊建設(shè)M2M 管理平臺并推出終端通信協(xié)議標(biāo) 準(zhǔn),以推進(jìn)M2M 業(yè)務(wù)發(fā)展。國內(nèi)通信模塊廠商發(fā)展較為成熟,正依 托現(xiàn)有優(yōu)勢向物聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)域擴(kuò)展。國內(nèi)M2M 終端傳感器及芯片廠商規(guī) 模相對較小,處于起步階段。盡管我國在物聯(lián)網(wǎng)相關(guān)通信服務(wù)領(lǐng)域取 得了不錯(cuò)的進(jìn)展,但應(yīng)在M2M 通信網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、認(rèn)知無線電和環(huán)境感 知技術(shù)、傳感器與通信集成終端、RFID 與通信集成終端、物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng) 關(guān)等方面提升服務(wù)能力和服務(wù)水平。 物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用基礎(chǔ)設(shè)施服務(wù)業(yè): 雖然不是所有云計(jì)算產(chǎn)業(yè)都可納入 物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)范疇, 但云計(jì)算是物
27、聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用基礎(chǔ)設(shè)施服務(wù)業(yè)中的重要組 成部分,物聯(lián)網(wǎng)的大規(guī)模應(yīng)用也將大大推動云計(jì)算服務(wù)發(fā)展。國內(nèi)云 計(jì)算商業(yè)服務(wù)尚在起步,SaaS 已形成一定規(guī)模,而真正云計(jì)算意義 的IaaS 和PaaS 商業(yè)服務(wù)還未開展。目前,我國在云計(jì)算服務(wù)的基礎(chǔ) 設(shè)施(IDC 中心)建設(shè)、云計(jì)算軟硬件產(chǎn)業(yè)支持和超大規(guī)模云計(jì)算 服務(wù)的核心技術(shù)方面與發(fā)達(dá)國家存在差距。云安全方面,我國企業(yè)具 有一定的特點(diǎn)和優(yōu)勢。隨著物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用的規(guī)模推進(jìn)、互聯(lián)網(wǎng)快速發(fā)展 和國家信息化進(jìn)程的不斷深入, 我國云計(jì)算服務(wù)將形成巨大的市場需 求空間,“十二五”期間將呈現(xiàn)快速發(fā)展態(tài)勢。物聯(lián)網(wǎng)相關(guān)信息處理與數(shù)據(jù)服務(wù)業(yè): 信息處理與數(shù)據(jù)分析的關(guān)鍵 技術(shù)主要是數(shù)
28、據(jù)庫與商業(yè)智能。我國數(shù)據(jù)庫產(chǎn)業(yè)非常薄弱,知名企業(yè) 只有三四家,只占國內(nèi)市場10%左右的份額。商業(yè)智能(BI)領(lǐng)域我 國雖然技術(shù)相對落后,然而已形成了一定規(guī)模,國內(nèi)現(xiàn)有BI廠商有近 500 家,但高端市場仍由國際廠商壟斷。整體而言,我國擁有自主知 識產(chǎn)權(quán)的數(shù)據(jù)庫產(chǎn)品、BI 產(chǎn)品和掌握關(guān)鍵技術(shù)的軟件企業(yè)少,產(chǎn)業(yè) 鏈不完整,缺乏產(chǎn)品線完整、軟硬結(jié)合、競爭力強(qiáng)的國際企業(yè)。 物聯(lián)網(wǎng)相關(guān)軟件開發(fā)與集成服務(wù)業(yè): 我國軟件與集成產(chǎn)業(yè)連續(xù)多 年保持高速增長,2010 年完成業(yè)務(wù)收入1.3 萬億元,同比增長31%, 其中系統(tǒng)集成和支持服務(wù)實(shí)現(xiàn)收入2910 億元, 同比增長31.8%。 然而 物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用所需的軟件高
29、端綜合集成能力, 特別是軟件與各行業(yè)的業(yè) 務(wù)流程深度融合和集成整合能力,我國與國際領(lǐng)先企業(yè)差距很大,總 體上處于產(chǎn)業(yè)鏈低端。物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用服務(wù)業(yè):整體上我國物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用服 務(wù)業(yè)尚未成形,已有物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用大多是各行業(yè)或企業(yè)的內(nèi)部化服務(wù), 未形成社會化商業(yè)化的服務(wù)業(yè), 外部化的物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用服務(wù)業(yè)還需一個(gè) 較長時(shí)間的市場培育, 并需突破成本、 安全、 行業(yè)壁壘等一系列制約。 綜上所述,我國尚未形成真正意義的物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)形態(tài)和爆發(fā)點(diǎn), 物聯(lián)網(wǎng)有形成巨大市場的潛力, 但潛在空間轉(zhuǎn)化為現(xiàn)實(shí)市場還需要較 長時(shí)間培育, 關(guān)鍵點(diǎn)是通過技術(shù)和應(yīng)用創(chuàng)新形成新興業(yè)態(tài)和新增市場。 我們預(yù)計(jì), “十二五”期末我國物聯(lián)網(wǎng)相關(guān)產(chǎn)業(yè)規(guī)模將
30、達(dá)到5000多億規(guī) 模,而真正可能形成萬億級規(guī)模的時(shí)間節(jié)點(diǎn)預(yù)計(jì)在“十三五”后期。 2. 物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)現(xiàn)狀2.1 發(fā)達(dá)國家的技術(shù)現(xiàn)狀 (1)感知技術(shù):以傳感器為代表的感知技術(shù)是發(fā)達(dá)國家重點(diǎn)發(fā) 展的核心技術(shù),美、日、英、法、德、俄等國都把傳感器技術(shù)列為國 家重點(diǎn)開發(fā)關(guān)鍵技術(shù)之一。傳感器技術(shù)依托于敏感機(jī)理、敏感材料、 工藝設(shè)備和計(jì)測技術(shù),對基礎(chǔ)技術(shù)和綜合技術(shù)要求較高。 (2)RFID 技術(shù):RFID 集成了無線通信、芯片設(shè)計(jì)與制造、天 線設(shè)計(jì)與制造、標(biāo)簽封裝、系統(tǒng)集成、信息安全等技術(shù),已步入成熟 發(fā)展期。目前RFID 應(yīng)用以低頻和高頻標(biāo)簽技術(shù)為主,超高頻技術(shù)具 有可遠(yuǎn)距離識別和低成本的優(yōu)勢,有望成為未
31、來主流。 (3)通信和網(wǎng)絡(luò)技術(shù):近距離無線通信技術(shù)目前面臨多種技術(shù) 并存的現(xiàn)狀,其中IEEE 802.15.4 技術(shù)影響較大。IEEE 802.15.4 低速 低功耗無線技術(shù)正在面向智能電網(wǎng)和工業(yè)監(jiān)控應(yīng)用研究增強(qiáng)技術(shù)。 廣 域無線接入以蜂窩移動通信技術(shù)為代表, 國際上正在開展核心網(wǎng)和無 線接入M2M 增強(qiáng)技術(shù)研究。 (4) 微機(jī)電系統(tǒng)技術(shù): MEMS 綜合了設(shè)計(jì)與仿真、 材料與加工、 封裝與裝配、測量與測試、集成與系統(tǒng)技術(shù)等,處于初期發(fā)展階段。 LIGA 工藝可加工多種材料可批量制作,但尚難普及,MEMS 封裝 成本高測試?yán)щy。未來MEMS 技術(shù)將進(jìn)一步向微型化、多功能化、 集成化發(fā)展。 (5
32、)軟件和算法:物聯(lián)網(wǎng)中間件技術(shù)方面,國外軟件巨擘占據(jù) 主導(dǎo)地位。在系統(tǒng)集成方面,國外企業(yè)研發(fā)能力強(qiáng),部分企業(yè)掌握核 心技術(shù),并且在市場上占據(jù)絕對主導(dǎo)地位。SOA 已成為軟件架構(gòu)技術(shù)主流發(fā)展趨勢,國際上尚沒有統(tǒng)一的概念和實(shí)施模式。 2.2 我國的物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)現(xiàn)狀 物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展的戰(zhàn)略機(jī)遇推動了我國在不同技術(shù)領(lǐng)域的全面提升。 我國在傳感器、RFID、網(wǎng)絡(luò)和通信、智能計(jì)算、信息處理等領(lǐng)域的 技術(shù)研究能力不斷提升,技術(shù)創(chuàng)新能力也取得了一定突破。但是由于 信息產(chǎn)業(yè)長期的基礎(chǔ)性瓶頸和大型應(yīng)用系統(tǒng)綜合集成能力薄弱, 我國 在物聯(lián)網(wǎng)核心技術(shù)上與國外發(fā)達(dá)國家還存在一定的差距, 部分技術(shù)領(lǐng) 域沒有掌握核心技術(shù),長期受制
33、于人;大部分技術(shù)領(lǐng)域落后于國際先 進(jìn)水平,以跟隨為主,處在產(chǎn)業(yè)鏈低端。 傳感器技術(shù):我國企業(yè)基本掌握了低端傳感器研發(fā)的技術(shù),但高 端傳感器和新型傳感器的部分核心技術(shù)仍然未掌握。 我國僅有組件式 傳感器的通用標(biāo)準(zhǔn),新型傳感器標(biāo)準(zhǔn)基本為空白。識別技術(shù):缺乏具 有自主知識產(chǎn)權(quán)的接口協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)和自主可控的標(biāo)簽芯片和讀寫器芯 片,標(biāo)簽制造技術(shù)有待提高,封裝技術(shù)基本成熟,RFID 中間件技術(shù) 與國外相比,仍有較大差距。 微機(jī)電系統(tǒng):我國MEMS 技術(shù)在新原理微器件、通用微器件、 新工藝及測試技術(shù)、初步應(yīng)用等方面取得了顯著進(jìn)展,初步形成微慣 性器件和微慣性測量組合、 微傳感器和微執(zhí)行器、 微流量器件和系統(tǒng)、
34、生物傳感器、生物芯片和微操作系統(tǒng)等研究方向。 通信和網(wǎng)絡(luò)技術(shù):目前近距離無線通信技術(shù)基本采用 IEEE802.15.4、WLAN 等國外提出的技術(shù),芯片以國外產(chǎn)品為主, 國內(nèi)在面向應(yīng)用的無線傳感器組網(wǎng)技術(shù)方面尋求突破。在2G/3G 無線接入增強(qiáng)、IP 承載和網(wǎng)絡(luò)傳送技術(shù)上,我國技術(shù)研發(fā)水平與國外 基本相當(dāng),我國主導(dǎo)了3GPP RAN(無線接入)優(yōu)化項(xiàng)目立項(xiàng),并爭 取關(guān)鍵技術(shù)突破。 物聯(lián)網(wǎng)軟件和算法:物聯(lián)網(wǎng)底層基礎(chǔ)軟件、中間件技術(shù)的研究水 平較國外存在一定差距。系統(tǒng)集成方面,國內(nèi)使用和代理國外產(chǎn)品的 情況較多,自主研發(fā)較少。SOA 方面,國內(nèi)主要集中在現(xiàn)有架構(gòu)的 優(yōu)化和改造或重新設(shè)計(jì)階段,相比國
35、外仍然存在較大差距。 海量信息智能處理: 國內(nèi)海量信息智能處理技術(shù)研究和發(fā)展比較 滯后。目前國內(nèi)有少數(shù)研究單位和企業(yè)正在開展研究,以跟隨為主, 技術(shù)水平和影響力較弱。 3.物聯(lián)網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)化現(xiàn)狀3.1 發(fā)達(dá)國家標(biāo)準(zhǔn)化現(xiàn)狀國際上針對不同技術(shù)領(lǐng)域的標(biāo)準(zhǔn)化工作早已開展。 由于物聯(lián)網(wǎng)的 技術(shù)體系龐雜,因此物聯(lián)網(wǎng)的標(biāo)準(zhǔn)化工作分散在不同標(biāo)準(zhǔn)化組織,各 有側(cè)重。 RFID: 標(biāo)準(zhǔn)已經(jīng)比較成熟, ISO/IEC、 EPCglobal 標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)用最廣。 傳感器網(wǎng)絡(luò): ISO/IEC JTC1 WG7 負(fù)責(zé)標(biāo)準(zhǔn)化。 架構(gòu)技術(shù): ITU-T SG13 對NGN 環(huán)境下無所不在的泛在網(wǎng)需求和架構(gòu)進(jìn)行了研究和標(biāo)準(zhǔn)化。 M2M:
36、ETSI M2M TC 開展了對M2M 需求和M2M 架構(gòu)等方面 的標(biāo)準(zhǔn)化、3GPP 在M2M 核心網(wǎng)和無線增強(qiáng)技術(shù)方面正開展一系列 研究和標(biāo)準(zhǔn)化工作。 通信和網(wǎng)絡(luò)技術(shù):重點(diǎn)由ITU、3GPP、IETF、IEEE 等組織開展標(biāo)準(zhǔn)化工作。目前IEEE 802.15.4 近距離無線通信標(biāo)準(zhǔn)被廣泛應(yīng)用, IETF 標(biāo)準(zhǔn)組織也完成了簡化IPv6 協(xié)議應(yīng)用的部分標(biāo)準(zhǔn)化工作。 SOA: 相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范正由多個(gè)國際組織,如W3C、OASIS、WS-I、TOG、 OMG 等研究制定。 智能電網(wǎng):國際上主要有IEC、NIST、ITU-T、IEEE P2030、 CEN/CENELEC/ETSI 等組織進(jìn)行智能電網(wǎng)
37、標(biāo)準(zhǔn)化工作。 智能交通: 國際上主要有ISO TC204、 ITU、 IEEE 以及歐洲的ETSI 等組織開展智能交通標(biāo)準(zhǔn)化工作。 智能家居:智能家居相關(guān)國際標(biāo)準(zhǔn)化組織包括X-10、CEBus、 LonWorks、DLNA、UPnP、Broadband Forum 等。3.2 我國標(biāo)準(zhǔn)化現(xiàn)狀我國物聯(lián)網(wǎng)的標(biāo)準(zhǔn)化工作剛剛起步,標(biāo)準(zhǔn)化體系尚未形成。我國 相關(guān)研究機(jī)構(gòu)和企業(yè)積極參與物聯(lián)網(wǎng)國際標(biāo)準(zhǔn)化工作,在ISO/IEC、 ITU-T3GPP 等標(biāo)準(zhǔn)組織取得了重要地位。我國有多個(gè)標(biāo)準(zhǔn)化組織開 展物聯(lián)網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)化工作。 同時(shí)在行業(yè)應(yīng)用領(lǐng)域, 在物聯(lián)網(wǎng)概念發(fā)展之前, 已經(jīng)有不同的標(biāo)準(zhǔn)化組織開展相關(guān)研究,總體看來
38、,我國物聯(lián)網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn) 化工作得到了業(yè)界的普遍重視, 但整體標(biāo)準(zhǔn)化工作需要重視頂層設(shè)計(jì), 客觀分析物聯(lián)網(wǎng)整體標(biāo)準(zhǔn)需求;其次還需統(tǒng)籌協(xié)調(diào)國際標(biāo)準(zhǔn)、國家標(biāo) 準(zhǔn)、行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)、地區(qū)標(biāo)準(zhǔn)的推進(jìn)策略,進(jìn)一步優(yōu)化資源配臵。 4. 物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展趨勢 未來,全球物聯(lián)網(wǎng)將朝著規(guī)?;?、協(xié)同化和智能化方向發(fā)展,同 時(shí)以物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用帶動物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)將是全球各國的主要發(fā)展方向。規(guī)?;l(fā)展:隨著世界各國對物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)、標(biāo)準(zhǔn)和應(yīng)用的不斷推 進(jìn),物聯(lián)網(wǎng)在各行業(yè)領(lǐng)域中的規(guī)模將逐步擴(kuò)大,尤其是一些政府推動 的國家性項(xiàng)目,如美國智能電網(wǎng)、日本i-Japan、韓國物聯(lián)網(wǎng)先導(dǎo)應(yīng)用 工程等,將吸引大批有實(shí)力的企業(yè)進(jìn)入物聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)域,大大推進(jìn)物聯(lián)網(wǎng) 應(yīng)用進(jìn)程,
39、為擴(kuò)大物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)規(guī)模產(chǎn)生巨大作用。 協(xié)同化發(fā)展:隨著產(chǎn)業(yè)和標(biāo)準(zhǔn)的不斷完善,物聯(lián)網(wǎng)將朝協(xié)同化方 向發(fā)展,形成不同物體間、不同企業(yè)間、不同行業(yè)乃至不同地區(qū)或國 家間的物聯(lián)網(wǎng)信息的互聯(lián)互通互操作,應(yīng)用模式從閉環(huán)走向開環(huán),最 終形成可服務(wù)于不同行業(yè)和領(lǐng)域的全球化物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用體系。 智能化發(fā)展:物聯(lián)網(wǎng)將從目前簡單的物體識別和信息采集,走向 真正意義上的物聯(lián)網(wǎng),實(shí)時(shí)感知、網(wǎng)絡(luò)交互和應(yīng)用平臺可控可用,實(shí) 現(xiàn)信息在真實(shí)世界和虛擬空間之間的智能化流動。 結(jié)合本國優(yōu)勢、優(yōu)先發(fā)展重點(diǎn)行業(yè)應(yīng)用以帶動物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè):物聯(lián) 網(wǎng)仍處于起步階段,物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)支撐力度不足,行業(yè)需求需要引導(dǎo), 距離成熟應(yīng)用還需要多年的培育和扶持, 發(fā)展
40、還需要各國政府通過政 策加以引導(dǎo)和扶持,因此未來幾年各國將結(jié)合本國的優(yōu)勢產(chǎn)業(yè),確定 重點(diǎn)發(fā)展物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用的行業(yè)領(lǐng)域,尤其是電力、交通、物流等戰(zhàn)略性 基礎(chǔ)設(shè)施以及能夠大幅度促進(jìn)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的重點(diǎn)領(lǐng)域, 將成為物聯(lián)網(wǎng)規(guī) 模發(fā)展的主要應(yīng)用領(lǐng)域。三、 我國物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展面臨的機(jī)遇和挑戰(zhàn)1. 物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展需求和機(jī)遇 物聯(lián)網(wǎng)可以廣泛應(yīng)用于經(jīng)濟(jì)社會發(fā)展的各個(gè)領(lǐng)域, 引發(fā)和帶動生產(chǎn)力、生產(chǎn)方式和生活方式的深刻變革,成為經(jīng)濟(jì)社會綠色、智能、 可持續(xù)發(fā)展的關(guān)鍵基礎(chǔ)和重要引擎。 物聯(lián)網(wǎng)是轉(zhuǎn)變經(jīng)濟(jì)發(fā)展方式的重要引擎。 作為信息通信技術(shù)的突 破方向,物聯(lián)網(wǎng)蘊(yùn)含巨大的增長潛能,是重要的戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)。物 聯(lián)網(wǎng)將智能賦予經(jīng)濟(jì)活動的各個(gè)
41、環(huán)節(jié)和主體, 使人依靠機(jī)器生產(chǎn)產(chǎn)品 變成機(jī)器圍繞人生產(chǎn)產(chǎn)品成為可能, 使個(gè)性化制造和規(guī)模化協(xié)同創(chuàng)新 有機(jī)結(jié)合成為重要的生產(chǎn)方式,有力推動信息化與工業(yè)化深度融合, 提升傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè),推動經(jīng)濟(jì)結(jié)構(gòu)戰(zhàn)略性調(diào)整和發(fā)展方式的深刻轉(zhuǎn)變。 物聯(lián)網(wǎng)是全面建設(shè)小康社會的關(guān)鍵基礎(chǔ)。物聯(lián)網(wǎng)在社會發(fā)展、公 共服務(wù)、城市管理和人民生活中的應(yīng)用將有效提升政府管理效能、基 礎(chǔ)設(shè)施和城市管理水平、資源環(huán)境利用效率,實(shí)現(xiàn)社會公共服務(wù)和人 民生活的智能化、便捷化、綠色化,推進(jìn)經(jīng)濟(jì)、社會、人和自然的協(xié) 調(diào)可持續(xù)發(fā)展。 我國經(jīng)濟(jì)社會各領(lǐng)域蘊(yùn)含巨大的物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用需求。工業(yè)領(lǐng)域,可 用于工業(yè)過程控制、工業(yè)生產(chǎn)環(huán)境監(jiān)測、制造供應(yīng)鏈跟蹤和產(chǎn)品全生
42、 命周期監(jiān)測等各個(gè)環(huán)節(jié),從而實(shí)現(xiàn)智能制造、精益生產(chǎn)。農(nóng)業(yè)領(lǐng)域, 可用于農(nóng)業(yè)生產(chǎn)規(guī)劃階段的農(nóng)業(yè)資源信息實(shí)時(shí)感知獲取, 農(nóng)業(yè)生產(chǎn)過 程管理的精細(xì)化、知識化與智能化,農(nóng)產(chǎn)品流通過程中的質(zhì)量安全追 溯體系等。 電網(wǎng)領(lǐng)域, 可用于電網(wǎng)的智能運(yùn)行、 智能控制和智能調(diào)度, 從而實(shí)現(xiàn)分布式清潔能源利用和用電、配電、輸電、發(fā)電等各環(huán)節(jié)的 智能適配,實(shí)現(xiàn)能源生產(chǎn)方式的變革。交通運(yùn)輸領(lǐng)域,可用于各種運(yùn) 輸方式的綜合無縫銜接和整體智能調(diào)度, 交通設(shè)施和運(yùn)輸工具的智能化改造,交通運(yùn)輸信息資源的動態(tài)采集和共享應(yīng)用,從而實(shí)現(xiàn)安全便 捷以及人、車、環(huán)境和諧的智能交通。物流領(lǐng)域,可用于物流管理調(diào) 度和物流活動的網(wǎng)絡(luò)化智能化,
43、通過全球范圍內(nèi)全環(huán)節(jié)可視化的智能 物流,實(shí)現(xiàn)分散物流資源的高度集約化和智能優(yōu)化配臵,大幅降低物 流成本、提高物流效率。醫(yī)療衛(wèi)生領(lǐng)域,可用于社區(qū)醫(yī)療資源共享、 醫(yī)療用品管理、 醫(yī)療和醫(yī)保信息共享、 醫(yī)療環(huán)境安全、 醫(yī)療模式創(chuàng)新、 遠(yuǎn)程醫(yī)療服務(wù)等各個(gè)方面,從而推動公共醫(yī)療服務(wù)的均等化。節(jié)能環(huán) 保領(lǐng)域, 可用于生態(tài)環(huán)境監(jiān)測、 污染源監(jiān)控、 危險(xiǎn)廢棄物管理等方面。 公共安全領(lǐng)域,可用于煤礦等安全生產(chǎn)、藥品和食品安全監(jiān)控、城市 和社區(qū)安全、重要設(shè)施安全保障等方面。 我國面臨物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)創(chuàng)新突破和新興產(chǎn)業(yè)發(fā)展的重大機(jī)遇。 技術(shù) 方面,我國網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)在已有能力基礎(chǔ)上,極有可能在向物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng) 絡(luò)通信全面拓展過程
44、中形成國際領(lǐng)先優(yōu)勢。 感知識別和智能處理雖是 我國瓶頸所在,但其與網(wǎng)絡(luò)融合集成發(fā)展的趨勢,以及大量應(yīng)用需求 帶來的市場空間,將在網(wǎng)絡(luò)化智能化感知器件與設(shè)備、云計(jì)算技術(shù)等 領(lǐng)域帶來跨越突破的良好機(jī)遇。 產(chǎn)業(yè)方面, 物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用將帶動傳感器、 RFID、 儀器儀表等物聯(lián)網(wǎng)相關(guān)產(chǎn)業(yè)向中高端的轉(zhuǎn)型升級, 創(chuàng)造出M2M、 應(yīng)用基礎(chǔ)設(shè)施服務(wù)、行業(yè)物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用服務(wù)等新業(yè)態(tài)、新市場,同時(shí)也 將給軟件和集成服務(wù)、智能處理服務(wù)、通信網(wǎng)絡(luò)設(shè)備和服務(wù)器等帶來 巨大的擴(kuò)展空間,并為培育我國物聯(lián)網(wǎng)企業(yè)群體、形成具有國際水平 綜合基礎(chǔ)服務(wù)能力的龍頭企業(yè)創(chuàng)造良好條件。 2. 物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展面臨的挑戰(zhàn)2.1 全球范圍內(nèi)物聯(lián)網(wǎng)大規(guī)模應(yīng)用
45、的條件尚不具備 目前, 全球范圍內(nèi)尚未形成實(shí)現(xiàn)物聯(lián)網(wǎng)大規(guī)模應(yīng)用所需的條件和 市場,存在三方面大的制約:一是物聯(lián)網(wǎng)大多數(shù)領(lǐng)域的核心技術(shù)尚在 發(fā)展中,距產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用有較大距離,特別是傳感器網(wǎng)絡(luò),基本不具備 大規(guī)模產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用的條件。 二是從物聯(lián)網(wǎng)核心架構(gòu)到各層的技術(shù)體制 與產(chǎn)品接口大多未實(shí)現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)化, 物聯(lián)網(wǎng)行業(yè)應(yīng)用的標(biāo)準(zhǔn)化也處于初級 階段,難以實(shí)現(xiàn)低成本的應(yīng)用普及和規(guī)模擴(kuò)張。三是技術(shù)和產(chǎn)業(yè)化的 發(fā)展不足又導(dǎo)致物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用成本很高,從產(chǎn)品、技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)到解決方 案都缺乏足夠的經(jīng)濟(jì)性,加之物聯(lián)網(wǎng)本身所具備的應(yīng)用跨度大、需求 長尾化、產(chǎn)業(yè)分散度高、產(chǎn)業(yè)鏈長和技術(shù)集成性高的特點(diǎn),從經(jīng)濟(jì)成 本到時(shí)間成本都難以短時(shí)間
46、內(nèi)大規(guī)模啟動市場。 2.2 我國物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)能力與技術(shù)水平相對落后 我國物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展起步時(shí)間差距不大,但技術(shù)產(chǎn)業(yè)差距不容樂觀。 雖已初步形成涵蓋主要門類的產(chǎn)業(yè)體系,但規(guī)?;a(chǎn)業(yè)能力不足,核 心技術(shù)不強(qiáng),大部分領(lǐng)域落后于國際先進(jìn)水平,處在產(chǎn)業(yè)鏈低端,尤 以感知和智能處理產(chǎn)業(yè)差距顯著。 核心根源在于信息產(chǎn)業(yè)長期的基礎(chǔ) 性瓶頸和大系統(tǒng)綜合集成能力的缺乏。核心芯片、基礎(chǔ)性系統(tǒng)、基礎(chǔ) 性架構(gòu)依賴國外的情況在物聯(lián)網(wǎng)相關(guān)領(lǐng)域更趨突出, 如傳感器產(chǎn)業(yè)差 距至少在有數(shù)年,中高端傳感器基本依賴進(jìn)口,智能電網(wǎng)核心芯片幾 乎全是國外產(chǎn)品,智能處理和云計(jì)算的基礎(chǔ)架構(gòu)均由發(fā)達(dá)國家主導(dǎo)。 一直以來,我國缺乏能實(shí)現(xiàn)硬件、軟件、網(wǎng)絡(luò)、平臺、應(yīng)用和業(yè)務(wù)流 程端到端大系統(tǒng)綜合
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