返回首页

第二节 2009-2010年中国物联网行业总体发展状况分析
一、中国物联网行业发展迅猛
我国在物联网发展方面起步较早,技术和标准发展与国际基本同步。国家自然科学基金、“863”、“973”等都对物联网产业给予了较多的支持,《国家中长期科技发展规划纲要(2006-2020)》在重大专项、优先主题、前沿技术三个层面均列入传感网的内容,正在实施的国家科技重大专项也将无线传感网作为主要方向之一,对若干关键我国在传感器、通信、网络等方面拥有众多自主知识产权产品和专利,与国外基本处于同一起跑线。
技术领域与重要应用领域给予支持。国内先后有近百单位开展了传感研究和应用,并建立起了中科院上海微系统所、电子十三所、北京大学等研发和生产基地,取得了一定的成果。国内部分地区已采取措施,着力推动物联网产业发展,如浙江杭州举办了“2008国内无线传感网产业发展高峰论坛”,并成立“中国无线传感网产业发展联盟”;浙江嘉兴制定了 “50亩研发中心+500亩推广中心+3000亩产业园”的产业规划,并给予资金和政策配套等支持,努力打造一个超千亿元产值的无线传感网产业。
我国在传感器、通信、网络等方面拥有众多自主知识产权产品和专利,与国外基本处于同一起跑线。中科院上海微系统所在十年多的时间里,获得“无线传感网”、“微型传感器”、“芯片设计”等许多重大创新科技成果。在传感网的盲源分离、多目标协同识别、跟踪定位等领域的部分关键技术居世界先进水平,在机场防入侵系统、智能交通等领域已有若干成功案例。中科院上海微系统所还牵头组建了传感网产学研上海联盟,另外,我国哈尔滨工业大学、清华大学、北京邮电大学、西北工业大学、天津大学和国防科技大学等高校在国内也较早开展了传感网及物联网的研究,华为技术、中兴通讯、普天通信、中电集团、中电科技等大型企业也加入了研究行列。
总体看来,我国物联网研究没有盲目跟从国外,而是面向国家重大战略和应用需求,开展物联网基础标准体系、关键技术、应用开发、系统集成和测试评估技术等方面的研究,形成了以应用为牵引的特色发展路线,在技术、标准、产业及应用与服务等方面,接近国际水平,使我国在该领域占领价值链高端成为可能。
在标准方面,2007年,我国领先于国际启动传感网标准化制定工作。2008年,首届 ISO/IEC国际传感网标准化大会在我国举办。第 2次会议上,我国代表 ISO/IEC传感网标准化工作组向上级做总体报告,提出了传感网体系架构、标准体系、演进路线、协同架构等代表传感网发展方向的顶层设计,并获得了标准组成员国的认可。我国已成为国际传感网标准化的四大主导国(中国、美国、韩国、德国)之一,在制定国际标准中享有重要话语权。
在专利方面,根据国家知识产权专利数据库和德温特世界专利数据库资料的统计,截至 2008年底,国内申请的关于传感网的专利数是378件,基础和核心专利分别是10项和211项,分别占整个比重的2.6%和55.8%,而外围专利为 157项,占整个比重的41.5%。我国物联网领域的专利分布状况与国外情况类似。为了提高我国物联网研究的核心竞争力,避免知识产权问题成为传感网、物联网研究发展的瓶颈,标准、核心技术及产品开发迫在眉睫。
在技术方面,自 1999年起,中国科学院相关研究所、高校和部分企业在传感网、物联网的许多技术领域已开展科学研究、产业化攻关,支持了从传感器、信号传输、信息处理、系统集成和示范应用等多方面的研发和产业化工作,在一些关键技术上实现了突破。
在应用发展方面,物联网已在我国公共安全、民航、交通、环境监测、智能电网、农业等行业得到初步规模性应用,部分产品已打入国际市场,如智能交通中的磁敏传感节点已布设在美国旧金山的公路上;中高速图传传感网设备销往欧洲,并已安装于警用直升机;周界防入侵系统水平处于国际领先地位。智能家居、智能医疗等面向个人用户的应用已初步展开,如中科院与中移动集团已率先开展紧密合作,围绕物联网与 3G的 TD蜂窝系统两网融合的三步走路线,积极推动物物互联的新业务,寻求 3G业务的全新突破。
中国大力发展物联网产业的环境已经初步形成。在政府层面,在江苏无锡以外,北京、上海、广东、福建、山东、浙江等信息产业较为发达的区域已经着手制定规划,部分大企业也开始进行市场进入研究。物联网产业发展需要应用牵引与技术创新双轮驱动,即物联网产业的突破不仅仅在技术上,更在应用上。未来可能的几个突破口主要有:
一是政府资金投入的方向。2010年仍将保持积极的财政政策。考虑到物联网应用中有相当多政府公共管理与服务的领域,在交通、电力、环保、城市信息化等领域,物联网应用将有较快发展,将引发市场快速启动;
二是公众领域的相对成熟的应用方向。智能家居、感知医护等概念已经获得了长期的市场教育,随着产品与技术的进一步成熟,市场需求将得到进一步的激发。选择适当的细分领域切入将催生出新兴业态。
三是传统企业的应用方向。物联网应用的一个重要方向是对传统产业的升级改造。部分传统企业将物联网应用集成至自身的产品中,以实现产品升级,提升附加值与市场竞争力,企业自发的发展将产生更多物联网产业相关的延伸产业。
二、中国物联网行业迎来发展契机
2010年是“十一五”的最后一年,“十二五”规划可能要涉及到物联网的发展。
未来五年或者说十年内,我国物联网发展现在动作最快的就是无锡,因为总理说要把这个中心建在无锡,他们的行动也很快。但是上海现在也开始要做这个物联网的示范园区和产业园区了。中科院作为一个国家级的研究机构,更多的是考虑如何从技术角度来引领。当时中科院成立了一个微系统中心协调全院物联网研究工作,这个中心以后会挂靠在我们的浦东科技园,协调各个机构的研发。
未来一方面我们要向芯片技术、传感技术、网络技术、系统技术、信息安全技术发展。另外就是结合不同的行业,我们有很多和地方合作的中心和研究机构,现在智能电网、互联网等都在开始了行业的技术研发。世博会这次可能就会应用到很多物联网,比如说中国移动的SIM卡可以当门票用,我们现在为浦东机场设计的防入侵系统。估计未来几到十年也在做规划,“十二五”可能是一个大的发展契机,从各个层面不断的发展物联网。而且国家重大专项的TD网要和物联网融合,在宽带无线移动通信网等等,我们无论是从核心技术还是什么角度,都会有很大的发展。
如果物联网要达到科幻片的效果, 估计可能20年到30年左右吧,取决于芯片技术到底能够发展多快,如果是很快的普及了。因为互联网是现成的了,就需要有低成本的芯片和设备,我估计 20年左右差不多能够到那个地步。盖茨的豪宅其实已经是雏形了。中科院在上海重建的浦东科技园,我们会把很多物联网的要素放到建筑、能源的安全中,这个可能就是未来的物联网世界。
三、我国物联网标准体系确立初步框架
物联网(Internet of Things)最初被定义为把所有物品通过射频识别(RFID)和条码等信息传感设备与互联网连接起来,实现智能化识别和管理功能的网络。这个概念最早于 1999年由麻省理工学院Auto-ID研究中心提出,实质上等于 RFID技术和互联网的结合应用。RFID标签可谓是早期物联网最为关键的技术与产品环节,当时人们认为物联网最大规模、最有前景的应用就是在零售和物流领域,利用 RFID技术,通过计算机互联网实现物品或商品的自动识别和信息的互联与共享。
2005年,国际电信联盟(ITU)在《The Internet of Things》报告中对物联网概念进行扩展,提出任何时刻、任何地点、任何物体之间的互联,无所不在的网络和无所不在计算的发展愿景,除 RFID技术外、传感器技术、纳米技术、智能终端等技术将得到更加广泛的应用。但ITU未针对物联网的概念扩展提出新的物联网定义。
物联网是未来 Internet的一个组成部分,可以被定义为基于标准的和可互操作的通信协议且具有自配置能力的动态的全球网络基础架构。物联网中的“物”都具有标识、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。该项目簇的主要研究目的是便于欧洲内部不同RFID和物联网项目之间的组网;协调包括RFID的物联网研究活动;对专业技术、人力资源和资源进行平衡,以使得研究效果最大化;在项目之间建立协同机制。
物联网与RFID、传感器网络和泛在网的关系
1、 传感器网络与RFID 的关系
RFID和传感器具有不同的技术特点,传感器可以监测感应到各种信息,但缺乏对物品的标识能力,而 RFID技术恰恰具有强大的标识物品能力。尽管 RFID也经常被描述成一种基于标签的,并用于识别目标的传感器,但 RFID读写器不能实时感应当前环境的改变,其读写范围受到读写器与标签之间距离的影响。因此提高 RFID系统的感应能力,扩大 RFID系统的覆盖能力是亟待解决的问题。而传感器网络较长的有效距离将拓展 RFID技术的应用范围。传感器、传感器网络和 RFID技术都是物联网技术的重要组成部分,它们的相互融合和系统集成将极大地推动物联网的应用,其应用前景不可估量。
2、 物联网与传感器网络的关系
传感器网络(Sensor Network)的概念最早由美国军方提出,起源于 1978年美国国防部高级研究计划局(DARPA)开始资助卡耐基梅隆大学进行分布式传感器网络的研究项目,当时此概念局限于由若干具有无线通信能力的传感器节点自组织构成的网络。随着近年来互联网技术和多种接入网络以及智能计算技术的飞速发展,2008年2月,ITU-T发表了《泛在传感器网络(Ubiquitous Sensor Networks)》研究报告。在报告中,ITU-T指出传感器网络已经向泛在传感器网络的方向发展,它是由智能传感器节点组成的网络,可以以“任何地点、任何时间、任何人、任何物”的形式被部署。该技术可以在广泛的领域中推动新的应用和服务,从安全保卫和环境监控到推动个人生产力和增强国家竞争力。从以上定义可见,传感器网络已被视为物联网的重要组成部分,如果将智能传感器的范围扩展到 RFID等其他数据采集技术,从技术构成和应用领域来看,泛在传感器网络等同于现在我们提到的物联网。
3、物联网与泛在网络的关系
泛在网是指无所不在的网络,又称泛在网络。最早提出 U战略的日韩给出的定义是:无所不在的网络社会将是由智能网络、最先进的计算技术以及其他领先的数字技术基础设施武装而成的技术社会形态。根据这样的构想,U网络将以“无所不在”、“无所不包”、“无所不能”为基本特征,帮助人类实现“4A”化通信,即在任何时间、任何地点、任何人、任何物都能顺畅地通信。故相对于物联网技术的当前可实现性来说,泛在网属于未来信息网络技术发展的理想状态和长期愿景。
从以上的分析可见,传感器网络、物联网和泛在网络之间的关系如图所示。

图表:传感器网络、物联网和泛在网络之间的关系

传感网络、物联网和泛在网络之间的关系

数据来源:中国计算机报
物联网的技术框架
物联网的技术体系框架如图 2所示,它包括感知层技术、网络层技术、应用层技术和公共技术。
1、 感知层 数据采集与感知主要用于采集物理世界中发生的物理事件和数据,包括各类物理量、标识、音频、视频数据。物联网的数据采集涉及传感器、RFID、多媒体信息采集、二维码和实时定位等技术。
传感器网络组网和协同信息处理技术实现传感器、RFID等数据采集技术所获取数据的短距离传输、自组织组网以及多个传感器对数据的协同信息处理过程。
2、 网络层 实现更加广泛的互联功能,能够把感知到的信息无障碍、高可靠性、高安全性地进行传送,需要传感器网络与移动通信技术、互联网技术相融合。经过十余年的快速发展,移动通信、互联网等技术已比较成熟,基本能够满足物联网数据传输的需要。
3、应用层 应用层主要包含应用支撑平台子层和应用服务子层。其中应用支撑平台子层用于支撑跨行业、跨应用、跨系统之间的信息协同、共享、互通的功能。应用服务子层包括智能交通、智能医疗、智能家居、智能物流、智能电力等行业应用。
4、公共技术 公共技术不属于物联网技术的某个特定层面,而是与物联网技术架构的三层都有关系,它包括标识与解析、安全技术、网络管理和服务质量(QoS)管理。
图表:物联网的技术体系框架

物联网的技术体系架构

 

数据来源:中国计算机报
物联网的标准体系
根据物联网技术与应用密切相关的特点,按照技术基础标准和应用子集两个层次,我们提出引用现有标准、裁剪现有标准或制定新规范等策略,形成了包括体系架构、组网通信协议、接口、协同处理组件、网络安全、编码标识、骨干网接入与服务等技术基础规范和产品、应用子集类规范的标准体系(如图3所示),以求通过标准体系指导成体系、系统的物联网标准制定工作,同时为今后的物联网产品研发和应用开发中对标准的采用提供重要的支持。

图表:物联网的标准体系框架

物联网的标准体系架构

 

当前物联网标准研制有以下两个主要任务:
1、筹备物联网标准联合工作组,做好相关标准化组织间的协调
目前,物联网的概念和技术架构缺乏统一的清晰描述,一些利益相关方争相进行基于自身利益的解读,使得政府、产业和市场各方对其内涵和外延认识不清,可能使政府对物联网技术和产业的支持方向和力度产生偏差,严重影响物联网产业的健康发展。
本着整合物联网相关标准化资源,协调物联网的整体标准化工作,更好地服务于国家的物联网产业协调发展大局,满足国家信息产业总体发展战略的要求,适应物联网以应用为驱动、以需求为牵引的多种技术紧密融合的特殊需要的原则,同时为政府部门的物联网产业发展决策提供全面的技术和标准化服务支撑。日前由工业和信息化部电子标签(RFID)标准工作组、全国信息技术标准化技术委员会传感器网络标准工作组、工业和信息化部信息资源共享协同服务(闪联)标准工作组、全国工业过程测量和控制标准化技术委员会等产学研用各界公认与物联网技术密切相关的标准工作组共同发起成立物联网标准联合工作组。由工业和信息化部电子科技委副主任、国家金卡工程协调领导小组办公室主任张琪担任联合工作组组长,中科院上海微系统与信息技术研究所副所长刘海涛担任联合工作组常务副组长。
物联网标准联合工作组将紧紧围绕产业发展需求,协调一致,整合资源,共同开展物联网技术的研究,积极推进物联网标准化工作,加快制定符合我国发展需求的物联网技术标准,建立健全标准体系,并积极参与国际标准化组织的活动,以联合工作组为平台,加强与欧、美、日、韩等国家和地区的交流和合作,力争成为制定物联网国际标准的主导力量之一。
2、做好物联网顶层设计,完善物联网标准体系建设
我们需要高度重视物联网标准体系建设,加强组织协调,明确方向、突出重点、统一部署、分步实施,积极鼓励和吸纳有关有物联网应用需求的行业和企业参与标准化工作,稳步推进物联网标准的制定和推广应用,推动相关标准组织形成有效协调、分工合作的工作机制,尽快形成较为完善的物联网标准体系。制定我国物联网标准体系,也需要把国际物联网应用的发展动态和我国物联网发展战略相结合,联合相关部门开展研究,以保证实际需要为目标,结合实际国情和产业现状,给出标准制定的优先级列表, 进而为国家的宏观决策和指导提供技术依据,为与物联网相关的国家标准和行业标准的立项和制定提供指南。
四、中国进一步加强物联网领域国际合作
无锡加速推进物联网的升级换代引来强援。2009年2月5日无锡高新区、日本 YRP研究开发推进协会、野村综研(上海)咨询有限公司三方代表共同签署了合作备忘录,共推物联网发展。
野村综研是亚洲最大的咨询公司、日本第二大 IT公司、,牵头推动日本政府“u-Japan战略”(也称泛在网)建设,在物联网产业的理论研究、政策引导、咨询服务、产业合作等方面,野村综研拥有多年丰富的经验。YRP(横须贺研发园)于 2008年专门设立了“u-Japan特区”,从事泛在网无线通信等领域的研究及实验。
作为目前国内传感网(物联网)标准化工作组中唯一的外资公司,野村综研正积极参与中国物联网的发展计划。三方合作备忘录中,新区的物联网产业总体规划制定将与野村综研合作;由野村综研作为桥梁,搭建中日(国际)物联网合作产业交流平台,合作举办中日物联网高峰论坛等活动,吸引日本知名物联网企业入驻。
中国已将物联网技术发展列入国家中长期科技发展规划,位于无锡新区的中科院无锡传感网工程中心目前是中国物联网技术研究中心,无锡也提出建设中国首个“感知城市”——在环保、交通、公共安全等领域,率先展开传感网应用示范工程。

返回首页