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      物聯網融合發展的趨勢及其對策
      發布時間:2020-12-25

        摘    要: 物聯網技術在我國經過近10年的發展,從最初的傳感網技術、射頻識別(RFID, radio frequency identification)技術加速向基于5G的智聯網技術演進,萬物互聯離現實生活越來越近。物聯網應用也從金融IC卡等局部領域逐步擴展至工業、政務、交通、教育、醫療等行業。以5G、低功耗廣域網(LPWAN, low-power wide-area network)等為代表的物聯網熱點技術不斷發展,區塊鏈、邊緣計算等技術與物聯網深度融合,全面推動了物聯網在產業界的應用深化,為產業界帶來巨大發展機遇。重點分析了5G、物聯網標識、邊緣計算、LPWAN、物聯網安全等物聯網關鍵技術的發展現狀,展望了物聯網發展趨勢,針對性地提出推動我國物聯網發展的政策建議。

        關鍵詞: 物聯網; 關鍵技術; 政策建議;

        Abstract: The Internet of things(IoT) has been developing for a decade in China, which has rapidly evolved from the early sensor network technology, radio frequency identification(RFID) technology to the intelligent networking technology based on 5G. The Internet of everything is coming to our life. The application of IoT has also been gradually and comprehensively applied in from the area of financial IC card to the industry, government affairs, transportation, health care, education, and etc. The development of the IoT hot technologies represented by 5G and low-power wide-area network(LPWAN), and the deep integration of blockchain, edge computing and other technologies with the IoT, comprehensively promote the deep application of the IoT in the industry, which brings great development opportunities to all the industry. It was focused on the analysis of the status of 5G, IoT identification, edge computing, LPWAN, security technology, and etc. The development tendency of the IoT was also forecasted, and the corresponding policy suggestion to promote the development of IoT was put forward.

        Keyword: IoT; key technology; policy suggestion;

        1 、引言

        當下,全球迎來數字化轉型的大發展、大變革時期,新一代信息技術加速引領技術應用突破,帶來了產業形態、組織管理、社會治理等方面的重大變革,物聯網等新一代技術的發展為數字經濟發展帶來新動力和新機遇。相比于美國和歐洲國家,我國在物聯網領域發展起步較晚,目前正處于高速發展期,技術熱點不斷涌現,部分領域也取得了一定突破,但碎片化發展、核心技術對外依賴和安全問題一直是阻礙我國物聯網技術發展的絆腳石。因此,我國亟需對物聯網技術體系進行系統化分析,分析領域關鍵技術,研判物聯網的發展趨勢和熱點,制定針對性政策措施以促進物聯網持續創新與健康發展,助力實體經濟發展。

        2 、物聯網產業發展現狀

        多個國家和地區高度重視物聯網發展,發布了系列政策驅動物聯網持續創新。歐洲聯盟、美國近10年推出了多個戰略規劃以推動物聯網發展,如2017年美國國家電信和信息管理局推出《加快物聯網發展綠皮書》[1],提出進一步發揮政府作用,將物聯網作為國家戰略。在政策牽引和市場發展的雙輪驅動下,全球物聯網加速發展。截至2018年年底,全球聯網設備數量多達220億臺,美國山間醫療保健公司(IHC,Intermountain Healthcare)與國際數據公司(IDC,International Data Company)等多個機構預測,2020年物聯網設備總聯網數量將超260億臺。
       

      物聯網融合發展的趨勢及其對策
       

        物聯網應用場景持續擴展,市場內生動力促使物聯網高速發展。制造商、設備商、互聯網企業、運營商紛紛大范圍布局物聯網,物聯網與人工智能、邊緣計算等技術融合發展。以智能工業、車聯網、智慧物流等為代表的產業化應用逐漸形成規模。智能電網、智慧城市、M2M、智能化平臺等行業應用成為全球物聯網應用重點。工業和信息化部發布《“5G+工業互聯網”512工程推進方案》,明確將工業互聯網作為未來5G技術落地的重要應用場景之一,在產業政策逐漸落地的支持下,中國工業互聯網市場規模逐年上升,增速維持在10%以上的較高水平[2]。在智慧物流領域,我國已有600萬余輛車輛、3 000余座內河設施,近3 000座海上設施使用北斗定位導航[3]。未來,隨著物流行業進一步擴展設施聯網設備,智慧物流將得到快速發展。骨干企業紛紛加快物聯網戰略布局,隨著海量數據存儲、數據分析、數據感知、網絡傳統制造技術的不斷提升,我國物聯網也廣泛應用于工業、農業、交通、社會治理等方面。

        3、 物聯網融合發展趨勢

        物聯網技術呈現融合發展、集成創新、規模應用、生態加速的特點,熱點技術不斷涌現。網絡和平臺加速規模部署,為物聯網全面推廣奠定基礎。當下,我國物聯網技術處于融合發展的階段,技術體系正在加速重構,物聯網廣域網絡的規模部署和網絡技術不斷突破。物聯網核心技術體系如圖1所示,物聯網標識廣泛用于物聯網技術領域的各個環節,是物聯網技術領域的應用基礎;物聯網平臺、物聯網安全技術是物聯網技術的支撐保障;LPWAN技術與5G技術是整個技術領域的核心和熱點;邊緣計算、區塊鏈技術近年來與物聯網技術融合發展,催生了物聯網領域產業新應用。

        圖1 物聯網核心技術體系
      圖1 物聯網核心技術體系

        3.1、 標識體系促進物聯網產業規模化發展

        標識體系是實現物聯網萬物互聯的基礎,是實現數據可追溯的關鍵,在過去10年受到政府、企業的高度重視。標識體系架構如圖2所示,物聯網標識體系主要包括根節點、國家頂級節點和二級節點,各節點存儲特定信息。2015年,GB/T 31866-2015《物聯網標識體系物品編碼Ecode》正式頒布,截至2019年,平臺標識注冊量超792億個[4],主要用于工業、制造、農業、零售、城市建設等方面。在消費電子方面,標識體系已主要用于智能家居領域,相關方通過使用統一的標識體系實現不同家電設備、數據采集終端和軟件服務平臺的數據互通、解析和管理,產生更多智慧家居使用場景。在工業領域,工業互聯網標識體系為傳統制造設備、產品、零部件添加可追溯的標識,為工業智能化和跨企業的數據互通和共享提供可能。從長遠發展來看,一方面,需要完善標識解析領域標準研制和平臺試驗的驗證,減緩全球物聯網標識異構對我國的影響;另一方面,需要對物聯網資源進行進一步優化整合,加深標識體系在汽車、航天、船舶、醫療等重點行業的應用推廣。

        3.2 、LPWAN放大物聯網終端設備潛力

        LPWAN適用于低速率、遠距離、大量連接的應用場景,解決了面向物聯網應用的廣域覆蓋大規模網絡連接問題,彌補了傳統蜂窩技術的不足,加速了物聯網的應用和規模化部署,隨著萬物互聯和網絡基礎建設的發展,LPWAN未來發展潛力巨大。截至2019年12月,全球商用LPWAN網絡數量達98張,其中NB-Io T網絡數量達60張,國內以華為海思、紫光展銳、聯發科為首的制造商在NB-Io T軟/硬件及芯片方面投入巨大并已取得商用。2020年,NB-Io T標準已正式納入ITU IMT-2020 5G標準,NB-Io T也將有利于促進解決我國物聯網行業碎片化問題。未來,NB-Io T技術將更大規模地用于智能家居、智慧金融等智慧領域[5]。

        圖2 標識體系架構
      圖2 標識體系架構

        3.3 、5G技術成為物聯網產業發展新一輪驅動

        5G技術主要應用于增強移動寬帶(e MBB,enhanced mobile broadband)、大規模機器類通信(m MTC,massive machine type of communication)和超可靠低時延通信(u RLLC,ultra-reliable and low latency communication)3類場景[6]。e MBB為4K、8K超高清視頻直播傳輸提供了所需的大帶寬保障,適用于虛擬現實、增強現實等應用場景,可以滿足高速圖像傳輸和處理需求,大幅度提升用戶體驗。u RLLC給自動駕駛等物聯網應用場景提供了應用條件,今后5G將為車聯網帶來重大發展機遇,車聯網通過5G技術將迎來爆發式發展。百度、阿里、京東、滴滴等企業均在布局商用5G自動駕駛。m MTC保障了海量設備的物物互聯,主要面向大規模物聯網業務,如m MTC能夠滿足電網海量基礎設施數據采集和安全傳輸的需求,幫助配電網完成智能抄表、數據傳輸、狀態監控和智能化控制,為智能電網提供有效的解決方案[7]。未來,在行業信息化需求與市場技術迭代的雙重推進下,“5G+”將進一步加強物聯網與其他新一代信息技術融合應用。

        3.4、 邊緣計算催生百萬級物聯網設備

        一方面,邊緣計算支撐邊緣計算專用人工智能芯片快速演進,邊緣計算專用人工智能芯片將在架構復雜度、算法多樣性及多場景適應性上不斷創新和提升,進一步與邊緣設備在性能、功耗與尺寸間平衡。另一方面,邊緣計算與云計算協同發展,作為云計算的深化,邊緣計算極大地補充了云計算在實時性、智能性和安全管控上的不足,云計算和邊緣計算的進一步融合,為物聯網中連接的設備帶來了穩定性,并通過處理更接近源頭的數據來解決時延問題。同時,云計算與5G協同發展,5G商用為邊緣計算的快速發展提供了新的機遇,5G的快速處理、低時延等特點可以在迅速響應方面提供一個新的途徑,能夠對端、邊緣、云進行聯合優化。邊緣計算的這種能力,可以從用戶體驗、功耗、計算負載、性能、成本等方面在物聯網設備、邊緣設備和云設備之間智能配置資源,為聯合優化提供一種新的途徑。未來,邊緣計算將推動更多新的平臺和案例出現,超過百萬的物聯網設備和海量的數據將通過云連接和交互。

        3.5 、物聯網安全是物聯網行業發展重點

        物聯網安全技術是物聯網行業發展的重點,物聯網設備的連接性和內置安全性的普遍不足已被忽略了很長時間,除了少量智能手機芯片,用于物聯網的終端芯片較少加入安全芯片,普遍不具備抗網絡攻擊能力。同時,終端物聯網設備接入公網后更將成為公網的安全隱患。整體來說,我國物聯網行業尚未建立有效的安全防護防御體系和安全生態。調研結果顯示,我國97%的企業在實現物聯網技術時開始關注安全性問題,80%的企業認為部署物聯網的最大壁壘之一是數據安全隱私。未來,應從體系上全面構建物聯網安全架構,在設備層面加強基礎設施創新,從源頭保障物聯網安全。在網絡層面,加大5G、區塊鏈、云計算安全部署,實現安全可靠通信與存儲。在應用層面,加大與人工智能、邊緣計算的結合,構建智能化安全體系。未來,物聯網安全管理、安全標準、安全技術服務和安全監管顯得尤為重要。

        3.6 、面向服務的智能物聯網是必然趨勢

        目前,信息產業已從“以網絡為中心”轉向“以服務為中心”,單一化、碎片式的物聯網應用已不足以應對市場的多樣化新興需求。先進計算、數字孿生等技術與物聯網領域融合發展,面向各類邊緣服務場景的智能化服務云平臺、工業大數據平臺逐漸完善。以大型互聯網公司、運營商、電力公司等為代表的服務提供商加速對海量數據的整合利用,紛紛打造智能物聯網平臺,實現垂直行業價值變現,按需提供開放式服務,打造物聯網產業生態圈。未來,物聯網行業將趨于規模化和智能化發展,水平化和垂直化平臺將相互滲透,物聯網邊界將逐漸模糊化。

        4、 物聯網發展對策建議

        4.1、 加強對物聯網技術研發創新

        加強對以邊緣技術、LPWAN、5G為代表的物聯網關鍵技術的研發創新力度。

        一方面,發揮企業的技術研發作用,加大培育物聯網產業力度,整合物聯網產業鏈上下游資源,引導資本市場對物聯網產業的支持。針對我國物聯網操作系統、海量數據存儲與處理、安全管理、核心芯片、智能傳感器、中間件、標識編碼、網絡通信等物聯網領域發展短板和領域難點問題,引導物聯網企業進行關鍵技術研究。同時,加大物聯網相關專項研發經費的投入,形成有利于物聯網關鍵技術研發攻關的環境和氛圍,加大對企業在重點領域協同合作攻關重大難點問題的鼓勵和支持。

        另一方面,重視物聯網領域高素質人才培養和人才集聚,在積極引進國外優秀技術人才的同時,加大對國內本土技術人才的培育,激發科研人員創新創業動力。

        最后,強化知識產權創造、保護、運用,加大面向智能化生產、服務和安全的物聯網標準體系建設,鼓勵企業、行業組織加入物聯網國際標準化工作,增強我國物聯網產業發展的國際競爭力。

        4.2、 深化物聯網技術在重點行業的深度應用

        發揮物聯網應用示范區引領作用。針對工業、農業、醫療、公共安全等智慧發展重點領域,結合行業需求與地方特色,通過建設示范區深化重點行業應用,探索新業態、新模式,形成一批效果突出、有針對性、帶動性強的行業應用示范區域,進一步挖掘市場潛力和資源要素。

        推動物聯網融合開發平臺建設,推進芯片、終端、模組、平臺、網絡及應用各個平臺的廠商密切配合,使不同行業、地域的廠商資源共享和互動。在技術層面推動物聯網融合創新,在產業層面推動物聯網產業生態建設,在經濟層面建設成熟的商業模式和良性盈利方式。

        4.3 、加強物聯網安全部署和管理

        重視網絡安全、系統安全、數據安全、身份授權、密鑰管理、信道攻防等物聯網核心安全技術研發與應用落地,重點加強對5G、LPWAN、工業互聯網等新興領域的風險防控、安全產品研發和安全服務輸出,推進物聯網安全產品和服務在重要領域的應用。加強對擬態防御、可信計算等信息安全技術和觀念的應用推廣,將其與現有體系結合,逐漸完善物聯網全生命周期立體防御體系。

        加強頂層設計規劃,強化物聯網安全管理生態構建與安全標準體系建設。在政府引導下,加強企業、科研機構、行業組織和第三方機構聯合開展物聯網安全標準研制、網絡安全認證等。加強安全防護與監管并舉,提高行業整體安全管理水平,促進物聯網行業健康快速發展。

        5、 結束語

        我國物聯網產業正處于飛速發展時期,目前已取得不少成果,但隨之也不斷產生新的問題和挑戰。為了進一步推動物聯網技術創新和產業發展,搶抓智能時代的機遇,我國亟需搶抓物聯網發展熱點,夯實物聯網發展基礎,不斷凝聚人才,突破核心關鍵技術,建立和完善物聯網生態鏈,提升物聯網價值鏈,完善全面的技術體系和標準體系,提升我國物聯網的全球影響力。

        參考文獻

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