物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展現(xiàn)狀及未來趨勢

作者/ 王金旺 《電子產(chǎn)品世界》編輯(北京 100038)

摘要：隨著“物聯(lián)網(wǎng)‘十二五’發(fā)展規(guī)劃”、“中國制造2025”等政策的提出，物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展已經(jīng)成為國家層面技術(shù)及產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新的重點方向。本文根據(jù)2016年10月在深圳舉行的“2016瑞薩電子全球開發(fā)者大會(DevCon)”上，中國半導(dǎo)體行業(yè)協(xié)會陳賢副理事長等人的演講介紹了物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展的現(xiàn)狀及趨勢。

　　物聯(lián)網(wǎng)是指通過RFID、紅外感應(yīng)器、GPS、激光掃描器等信息傳感設(shè)備，按約定的協(xié)議，把任何物品與互聯(lián)網(wǎng)連接起來，進(jìn)行信息交換和通訊，以實現(xiàn)智能化識別、定位、跟蹤、監(jiān)控和管理的一種網(wǎng)絡(luò)。

　　物聯(lián)網(wǎng)主要有兩個特征，即規(guī)模性和實時性。一是規(guī)模性，只有具備了規(guī)模，才能使物品的智能發(fā)揮作用。二是實時性，通過嵌入或附著在物品上的感知器件或外部信息獲取技術(shù)，每隔極短的時間都可以反映物品狀態(tài)，包括靜止或運動、安全或危險、良好或腐爛，都可以實時反映出來，如機場周界、文物監(jiān)護(hù)、橋梁監(jiān)控、環(huán)境監(jiān)測、食品溯源等。

物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展階段及架構(gòu)

　　按市場發(fā)展劃分，物聯(lián)網(wǎng)可以分為概念、研發(fā)、實驗和應(yīng)用四個階段。按應(yīng)用發(fā)展劃分，物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展則可以劃分為孤島、封閉、有限物聯(lián)和無限物聯(lián)。

　　在孤島階段，物聯(lián)網(wǎng)在某一行業(yè)或領(lǐng)域內(nèi)部小范圍應(yīng)用，尚未形成行業(yè)統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)與技術(shù)規(guī)范;在封閉階段，在某一行業(yè)或領(lǐng)域內(nèi)的物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用，已形成行業(yè)統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)與技術(shù)規(guī)范;在有限物聯(lián)階段，跨有限幾個行業(yè)或領(lǐng)域的物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用，采用跨行業(yè)的統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)與技術(shù)規(guī)范;在無限物聯(lián)階段，囊括大部分行業(yè)或領(lǐng)域的物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用，采用統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)和技術(shù)規(guī)范。物聯(lián)網(wǎng)在架構(gòu)上分為三層，即感知層、傳輸層和應(yīng)用層。

　　感知層是物聯(lián)網(wǎng)體系對現(xiàn)實世界進(jìn)行感知、識別和信息采集的基礎(chǔ)性物理網(wǎng)絡(luò)，主要功能是識別物體與采集信息，為后續(xù)信息處理和相應(yīng)決策行為提供海量、精準(zhǔn)的數(shù)據(jù)信息支撐。

　　傳輸層是物聯(lián)網(wǎng)實現(xiàn)無縫連接、全方位覆蓋的重要保障性網(wǎng)絡(luò)集群，擔(dān)負(fù)著將感知層識別與采集的數(shù)據(jù)信息高速率、低損耗、安全可靠地傳送到應(yīng)用層的艱巨使命，同時能夠良好地抗擊外部干擾和非法入侵。

　　應(yīng)用層實現(xiàn)了物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)與應(yīng)用的結(jié)合，最終形成涉及人們?nèi)粘W(xué)習(xí)、工作和生活方方面面的物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用集合。

發(fā)展物聯(lián)網(wǎng)成為各國重要發(fā)展戰(zhàn)略

　　全球物聯(lián)網(wǎng)市場規(guī)模不斷擴大，聯(lián)網(wǎng)設(shè)備高速增長，預(yù)計到2018年，全球物聯(lián)網(wǎng)市場規(guī)模超過千億美元，聯(lián)網(wǎng)設(shè)備年均復(fù)合增長率保持在31%以上(如圖1和圖2)。

　　隨著物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的不斷發(fā)展和市場規(guī)模的不斷擴大，其已經(jīng)成為全球各國的技術(shù)及產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新的重要戰(zhàn)略。

　　美國提出“智慧地球”概念，引發(fā)全球物聯(lián)網(wǎng)關(guān)注熱潮，將物聯(lián)網(wǎng)上升為國家創(chuàng)新戰(zhàn)略的重點之一。先進(jìn)的硬件設(shè)計制造技術(shù)，已經(jīng)趨于完善的通信互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)均為物聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展創(chuàng)造了良好的條件。目前，美國已經(jīng)開始在工業(yè)、農(nóng)業(yè)、軍事、醫(yī)療、環(huán)境監(jiān)測、建筑、空間和海洋探索等領(lǐng)域開展物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用積累。

　　歐盟委員會發(fā)布《物聯(lián)網(wǎng)——歐洲行動計劃》，提出了包括芯片、技術(shù)研發(fā)等在內(nèi)的14項框架內(nèi)容。歐盟在技術(shù)研發(fā)、指標(biāo)制定、應(yīng)用領(lǐng)域、管理監(jiān)控、未來目標(biāo)等方面陸續(xù)出臺了較為全面的報告文件，建立了相對完善的物聯(lián)網(wǎng)政策體系。尤其在智能交通應(yīng)用方面，歐盟依托其車企的傳統(tǒng)優(yōu)勢，通過聯(lián)盟協(xié)作在車聯(lián)網(wǎng)的研究應(yīng)用中遙遙領(lǐng)先。

　　韓國十分重視物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)化發(fā)展，不斷加大其在物聯(lián)網(wǎng)核心技術(shù)以及微機電系統(tǒng)(MEMS)傳感器芯片、寬帶傳感設(shè)備的研發(fā)。目前，韓國物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)主要集中在首爾、京畿道和大田地區(qū)，其中首爾集中了全國60%以上的物聯(lián)網(wǎng)企業(yè)。韓國物聯(lián)網(wǎng)的優(yōu)勢在于其消費類智能終端、RFID、NFC 產(chǎn)品與相應(yīng)的技術(shù)解決方案。

　　我國就物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展也做出了多項國家政策及規(guī)劃，推進(jìn)物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)體系不斷完善?！段锫?lián)網(wǎng)“十二五”發(fā)展規(guī)劃》、《關(guān)于推進(jìn)物聯(lián)網(wǎng)有序健康發(fā)展的指導(dǎo)意見》、《關(guān)于物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展的十個專項行動計劃》，以及近期頒發(fā)的《中國制造2025》等多項政策不斷出臺，并指出“掌握物聯(lián)網(wǎng)關(guān)鍵核心技術(shù)，基本形成安全可控、具有國際競爭力的物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)體系，成為推動經(jīng)濟社會智能化和可持續(xù)發(fā)展的重要力量?！痹谖锫?lián)網(wǎng)發(fā)展熱潮以及相關(guān)政策的推動下，我國物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)將持續(xù)保持高速增長態(tài)勢，雖然增長率近年略有下降，但仍保持在23%以上的增長速度(如圖3)，到2015年，我國物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)規(guī)模已經(jīng)超過7500億元(如圖4)。預(yù)計未來幾年，我國物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)將呈加速增長態(tài)勢(如圖5)，預(yù)計到2020年，我國物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)規(guī)模超過15000億元(如圖6)。

物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)鏈發(fā)展現(xiàn)狀

　　在感知層上，感知企業(yè)眾多且較為分散，自主傳感器核心技術(shù)不足，高端傳感器芯片以進(jìn)口為主，市場競爭較為激烈。主要應(yīng)用有RFID標(biāo)簽和讀寫器、各類傳感器、攝像頭、二維碼標(biāo)簽和識讀器等。

　　感知層傳感器的發(fā)展趨勢 ：

　　(1)微型化。信息時代信息量激增，要求傳感器能捕捉處理海量的信息的能力日益加強。

　　(2)智能化。要求不但能夠執(zhí)行信息處理和信息存儲，而且還能夠進(jìn)行邏輯思考和結(jié)論判斷。

　　(3)多功能化。將多種敏感元件組裝在材料或單獨—塊芯片上的。

　　(4)無線網(wǎng)絡(luò)化。要求傳感器能夠通過各類集成化的微型傳感器協(xié)作地實時監(jiān)測、感知和采集各種環(huán)境或監(jiān)測對象的信息。從而真正實現(xiàn)“無處不在的計算”理念。

　　在傳輸層上，傳輸主要以移動通信網(wǎng)和局域網(wǎng)為網(wǎng)絡(luò)載體，仍較少使用互聯(lián)網(wǎng)。產(chǎn)業(yè)發(fā)展較為完備，企業(yè)以傳統(tǒng)通信企業(yè)為主。傳輸層的主要設(shè)備有光纖光纜、光器件、光接入設(shè)備、光傳輸設(shè)備等光傳輸設(shè)備以及3G/4G/5G、NFC、ZigBee、藍(lán)牙、Wifi/WAPI等通訊和網(wǎng)絡(luò)設(shè)備。

　　傳輸層的主要作用是將感知層識別與采集的數(shù)據(jù)信息高速率、低損耗、安全可靠地傳送到平臺層。當(dāng)前標(biāo)準(zhǔn)化程度較高，產(chǎn)業(yè)化能力較強、較成熟，參與廠商眾多，成為產(chǎn)業(yè)中競爭較為激烈的領(lǐng)域。LPWA大規(guī)模部署后將促進(jìn)物聯(lián)網(wǎng)連接數(shù)迅猛增長，以NB-IoT為代表的技術(shù)解決了移動物聯(lián)網(wǎng)普及障礙。未來5G將滿足物聯(lián)網(wǎng)高級應(yīng)用多樣化需求，實現(xiàn)終極萬物互聯(lián)。

　　應(yīng)用層以軟件和現(xiàn)代服務(wù)企業(yè)為主，基礎(chǔ)軟件技術(shù)主要掌握在跨國企業(yè)手中，傳統(tǒng)IT企業(yè)逐漸介入物聯(lián)網(wǎng)業(yè)務(wù)，隨著各地物聯(lián)網(wǎng)示范性應(yīng)用陸續(xù)增多，企業(yè)數(shù)量將明顯增加。

　　隨著物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的成熟和產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，涉及的領(lǐng)域越來越廣，目前主要集中在9個領(lǐng)域。

　　物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用覆蓋范圍遍布個人、家庭和企業(yè)，增長空間巨大。智能家居領(lǐng)域由于和日常生活高度融合而受到廣泛關(guān)注，成為發(fā)展較快的應(yīng)用領(lǐng)域。智能交通中以及智能醫(yī)療領(lǐng)域的需求空間廣闊、產(chǎn)品附加值高。其中，車聯(lián)網(wǎng)悄然成為物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展先鋒。

物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用的發(fā)展

　　我國目前在物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用中的工業(yè)、醫(yī)療、交通、金融以及安防等方面都得到了相應(yīng)的發(fā)展。以智能交通為例，雖然智能交通產(chǎn)業(yè)在我國還處于起步階段，但I(xiàn)TS作為新的經(jīng)濟增長點和交通系統(tǒng)建設(shè)的必然選擇，已得到國家相關(guān)部門的高度重視。2015年，智能交通整體市場規(guī)模達(dá)到691.3億元，同比增長30.5%。隨著《關(guān)于進(jìn)一步加快推進(jìn)城市公共交通智能化應(yīng)用示范工程建設(shè)有關(guān)工作的通知》的提出，2017年6月底前，將會完成37個示范城市的示范工程建設(shè)任務(wù)。極大地促進(jìn)了智能交通的發(fā)展。

　　就物聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展，中國半導(dǎo)體行業(yè)協(xié)會陳賢副理事長提出以下幾點建議：積極構(gòu)建物聯(lián)網(wǎng)及傳感器發(fā)展生態(tài)環(huán)境;以智慧城市建設(shè)推動公共基礎(chǔ)設(shè)施和服務(wù)系統(tǒng)應(yīng)用落地;加大研發(fā)力度，完善協(xié)同創(chuàng)新體制;以重點領(lǐng)域為突破，加快進(jìn)軍高端傳感器市場;推廣成熟應(yīng)用模式，培育新興商業(yè)模式;加快建立并落實信息安全保障體制。

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本文來源于中國科技期刊《電子產(chǎn)品世界》2016年第11期第3頁，歡迎您寫論文時引用，并注明出處。