软件:系统+通讯
2011年5月,在当年的GoogleI/O大会上,谷歌首次提出了Android@Home智能家居计划。通过Android@Home,用户在一部安卓手机或平板上就能控制家中的电灯、空调、音响播放器等一系列的智能家居产品。
在技术实现上,Android@Home采用了基于IEEE802154标准的ZigBee技术,其传输特点就是低功耗、低成本和低延迟。同时,谷歌还在安卓 *** 作系统的底层开放了针对家电控制的专用API接口,符合规范的家电通过ZigBee技术与手机建立好物理连接,安卓应用程序就能通过专用的API实现对这些家电的一系列智能化控制,除了远程开关 *** 作之外,一些智能电灯产品甚至能在用户玩游戏时配合剧情产生频闪效果。
到了2012年,谷歌又基于Android@Home发布了一款名为NexusQ的球状流媒体播放器,该产品被外界视为谷歌凭借Android@Home进入智能家居的标杆。但不幸的是因为高昂的定价和只能支持谷歌的内置服务,NexusQ并没有受到消费者的欢迎,在2013年年初就匆匆下架。至此,谷歌以自身产品进军智能家居的努力宣告失败,而在随后接近一年的时间中,Android@Home也逐渐淡出了人们的视野。
作为一家主打软件产品的公司,谷歌在打造物联网软件平台的努力自然不会随着Android@Home的失败而消失。
2014年10月,谷歌公布了ThePhysicalWeb项目源码,希望通过统一资源定位符(URL)的方式建立起一套智能硬件之间的互联互通标准。用户不需要下载专门的App,只需要像浏览网页时那样,点击某个设备对应的URL链接,就能实现对该智能硬件的 *** 作。但作为一个早期的实验性项目,谷歌并没有正式推出,只是在开发者群体进行了小范围的交流。
在2015年的GoogleI/O大会上,谷歌针对物联网应用正式发布了名为Brillo的物联网RTOS实时 *** 作系统,和基于json的物联网通讯语言Weave。
其中Brillo是一个极简化的Android *** 作系统,拿掉了所有复杂的上层界面,只留下 *** 作系统底层的核心,使得Brillo可以被方便地嵌入门铃、监控摄像头、烤箱等各种型号的智能硬件之中。
而Weave是基于json的智能硬件通信语言,谷歌意在创建智能硬件间通用的通信、指令收发方案,让智能设备之间通过Weave实现自主化的互动和沟通。例如在用户锁门的同时,不需要手动 *** 作,烤箱和空调就会探测到门锁的状态并主动关闭自己的电源。
I/O大会之后,谷歌又在7月份发布了一款开源的低功耗蓝牙通信平台Eddystone,目的是为了抗衡苹果的iBeacon,在物联网近场通讯技术上保留自己的话语权。
2016年年初,谷歌针对Brillo、Weave和Eddystone等技术召开了Ubiquity开发者峰会,向开发人员全面介绍了这些技术的实现细节,帮助他们在谷歌的物联网框架下进行更深度的开发。
至此,谷歌在物联网软件方面形成了从 *** 作系统到通讯协议的全面布局。
IoT,简单来说,就是物联网,是Internet of things的简称,是物物相连的互联网,既能实现物与物之间的信息交换,又能实现物与人之间的信息交流。IoT是即计算机,互联网之后的又一大信息产业发展浪潮,可谓是发展前景十分广阔。
目前,IoT的一个重要应用就是智能家居,智能家居作为一个已经发展了几十年的产业,在最近几年终于迎来了大爆发,智能语音也成为继路由器之后的又一智能家居控制中心,带着新中心的浪潮,IoT产业也迎来了大爆发。
按小米CEO雷军的说法,小米的IOT战略经历了2个阶段。
第一个阶段 以“参股+实业”来扩张生态链
小米的生态链布局,采取的是“参股+实业”的双向驱动方式 ,以“占股不控股”的模式不断扩张其生态链规模。
小米之所以取得这么大的成就,表面上看,是小米已经形成的庞大的智能硬件生态链和整个生态的环境,营销渠道有线上的小米商城和线下的小米之家;实际上,却是小米对生态链企业“投资而不控股”的策略,这与苹果、Google等同样布局 loT 生态的厂商有很大不同。
小米的“造链运动”就是这么来的。雷军在布局IOT之初,就提出了“100 家生态链企业”的战略目标。时至今日,小米生态链已经成为拥有上百家硬件厂商,其IOT开发者平台也接入了多达上亿台设备,成为目前“最大消费IOT平台 ”。
这种模式的好处是见效快,能够快速的打开市场。但潜在的问题是,真正能够进入小米IOT平台的智能设备,大多来自于甘愿接受小米管控的小企业。市面上销量大、口碑好的家电、智能设备厂商都很难进入这个“圈子”,这就让消费者的选择极其有限。
2017年11月,小米对外宣布开放小米IoT开发者平台。
小米公司创始人、董事长兼CEO雷军正式宣布,小米IoT平台联网设备超过8500万台,日活设备超过1000万台,合作伙伴超400家,已经稳居全球最大的智能硬件IoT平台;雷军认为小米已经成为全球最大智能硬件IoT平台。
在大会上,小米 科技 董事长兼CEO雷军表示小米初步完成了当初的目标,现在要开启小米IoT战略第二阶段,小米将全面开放IoT平台并启动小米IoT开发者计划,AI+IOT战略。
而在小米IoT战略的第二阶段,“AI”将成为关键词,小米方面表示希望能在AI 技术的加持下,将硬件、软件、云服务和新零售业务串联起来。
所谓AI+IoT,就是人工能智能+物联网。人工智能技术现在基本上都是基于机器学习和大数据,还不能算是真正的智能。但物联网已经逐渐发展起来了,尤其是即将到来的5G时代,很有可能促进物联网行业的进一步起飞。
从小米第一阶段的IOT战略布局,我们可以了解到:
一,现在接入的智能产品主要有三种
1,小米自有品牌的智能产品,如小米手机、小米手环、小米音箱、小米智能空气净化器等
2,小米生态链产品,即小米投资入股的产品
3,第三方产品,这也是小米更加开放的表现。
二,小米布局AIoT有三大优势:硬件优势、大数据优势和丰富的生态链布局优势。
1,硬件优势
小米AIoT战略,也是以手机作为第一入口,然后以小米音箱、小米手环、空气净化器、智能灯等与家庭相关的智能产品作为辅助入口,进而建个人、家庭的智能家居场景 。
雷军在2018 MIDC 小米AIoT开发者大会宣布,2018年小米IoT平台已连接了超过132亿台智能设备(不含手机和笔记本电脑),遍布全球超过200个国家和地区,日活设备超过2000万台,每日处理设备请求高达800亿次。内置小爱同学的激活设备数超过1亿台,月活跃用户超3400万。
活跃的物联网设备为海量数据获取及万物互联提供了坚实基础,这是小米布局AIoT战略的硬件优势。
2,大数据优势
2018年7月,在中国大数据应用大会上,小米大数据产品总监赵辉华曾表示,小米有三亿的用户,在三亿用户中有超过日活21个的千万小米应用,这些应用都沉淀到云服务上;在大数据全局搜索方面,小米已经接入了16类的垂直内容,日均用户量是1600万,日均请求量四千多万。
3,丰富的生态链布局优势
AI+IoT 是如今小米最有想象力的业务,远胜于手机。大到智能电视、空调、洗衣机,小到闹钟、移动电源、电动牙刷,小米生态链已经形成了一张大网,小米凭借着用户量、设备数与数据积累,正试图构建一个完整的生态。随着 5G 商用的加速,设备的连接能力将有明显的飞跃,因此 IoT 也将迎来发展的黄金期。在AIoT领域,小米布局很早,积累也较为深厚,已经形成了强大的生态链体系,且线上线下渠道也都已打通。这是小米AIoT战略布局的生态链布局优势。
对于小米来说,推动AIoT战略加速落地,不仅是时机成熟,更是势在必行,所以就有了后面一系列的大动作!
在2017年11月的小米IoT大会上,小米宣布在人工智能领域与百度达成合作,双方将在知识图谱、深度学习、语音、视觉、自然语言处理、人机交互、机器人、无人驾驶、AI芯片等领域展开深度合作。也就是说,小米的智能硬件需要通过DuerOS等外援来补充技术。
2018年第二次开发者大会上,小米AIoT将开放全面升级,Zigbee方案接入到小米IoT平台,云云互联,可以与其他云,并支持标准蓝牙Mesh
在落地应用上,小米开始在AR(owlii)、智慧酒店(全季酒店)、智慧家装(爱空间)上进行落地。
AIoT平台将接入智能门锁。
2018年,小米也开始向海外扩张IoT业务,2018年2月,智能电视进入印度市场,并在2018年第四季度在印度市场出货量排名第四。
最后,我们再来看看小米2018年年度财报,2019年3月19日,小米发布了2018年财报。
2018年,小米智能手机收入1138亿元,同比增长413%。报告期内,小米智能手机出货量达119亿台,同比增长298%。
2018年,小米IoT与生活消费产品分部的收入为438亿元,较去年增长869%,也成为小米2018年增速最快的业务。
从该业务在整体营收中的占比来看,2018年全年达到251%,而2017年为205%;2018年第四季度,该业务营收占比甚至达到了336%,而2017年同期为242%。IoT业务无疑成为小米2018年第四季度和全年的最大亮点。
根据财报公布的数据,截至2018年12月31日,小米IoT平台已连接的IoT设备数(不包括智能手机和笔记本电脑)约为151亿,同比增长1932%。拥有5个以上小米IoT设备(不包括智能手机和笔记本电脑)的用户数约230万,同比增长1091%。
此外,小爱音箱累计出货量超900万台,小米电视全球出货量840万,同比增长2255%。报告期内,小米也开始向白电领域进军,分别在2018年7月和12月推出了米家空调和米家互联网洗烘一体机。
从2018年的年报可以看出,今年开始,小米的动作也确实比以往更频繁。
1月11日,他们宣布启动“手机+AIoT”双引擎战略,雷军称小米将在未来的5年内,持续在AIoT领域投入累计超过100亿元,ALL in AIoT;
2月26日,又成立集团技术委员会,成立人工智能部、大数据部、云平台部;
3月7日,小米成立了AIoT战略委员会,由IoT平台部、人工智能部、生态链部、智能硬件部等十几个核心业务部门的总经理、副总经理组成。
2019年4月2日,小米决定拆分松果电子部分团队为大鱼半导体,新部门以后将专注AI、IoT芯片研发,而松果电子继续研发手机芯片。
而这些动作背后都有一个整体的指导思想,AIoT战略要如何深入?设备层面,小米已经积累了五六年的优势,很显然,想要真正把握住这个万亿级的大市场,只有由设备下潜到基础核心技术层面,包括芯片、人工智能、连接技术、边缘计算等等。移动互联网时代的无数次实践已经证明,只有对全产业链的把握,才能在千变万化的时代中以不变应万变,小米跑得更早,所以也有更多的时间积淀这个能力。
我们看到,在小米前进的路途上,也在不停的思考,及时更新战略。胜不喜,败不骄之余,小米的AIOT战略也有不得不要面对和考虑的问题。
一,AI技术先天不足
IoT是一个生态,并非是单一的设备模式,核心驱动力肯定离不开AI技术。而在小米IoT战略的第二阶段,人工智能成了整个生态的关键词,小米希望在AI技术的加持下,将硬件、软件、云服务和新零售业务串联起来。
小米在AI技术上的不足,导致小米的IoT模式不够完美,甚至还容易遭到外界和投资者的“挑刺“。
所以,在2017年11月的小米IoT大会上,小米宣布在人工智能领域与百度达成合作,双方将在知识图谱、深度学习、语音、视觉、自然语言处理、人机交互、机器人、无人驾驶、AI芯片等领域展开深度合作。也就是说,小米的智能硬件需要通过DuerOS等外援来补充技术。
小米之所以和百度合作,原因有二
1,在国内的互联网巨之头中,百度是最早选择“All in AI”的玩家,数据上的优势加之时间上的红利,百度在人工智能技术上有着深厚的基础。尤其是以对话式人工智能 *** 作系统DuerOS的出现,打开了国内人工智能 *** 作系统的先河。在DuerOS的合作名单中,已经出现了美的、海尔、TCL、vivo、海信、HTC、联想等超过130家的合作伙伴,在AI技术方面的积累与小米在硬件场景上的布局有着很强的互补性。
2,百度也是这场合作的受益者,小米庞大的IoT基础和大数据,不仅可以为百度的人工智能提供丰富的训练样本,也在加速人工智能技术在实际场景中的落地。除此之外,DuerOS和小米IoT在场景和应用上存在一定的交叉,百度和小米的合作便意味着,小米的供应链优势可以丰富百度人工智能生态,将AI技术应用到更多场景,进而为DuerOS和小米用户带来更好的用户体验。
二,研发资金不足
AI技术研发的投入和生态打造,是一件相当长周期的事儿。拿百度在AI技术领域的投入为例,5年前就一直持续砸资金,直到今天还谈不上形成规模化收入。所以,技术是需要积淀的,需要长期研发,共同攻关,不是临时抱佛脚就能解决的。而且更关键的一点是,与主流互联网企业百度、腾讯、阿里和美团比,小米身上的硬件痕迹过重,缺乏应用服务的场景支持,少了大数据这一侧持续训练和学习的支持,玩AI的难度就更大一些了。
在人工智能方面,华为终端今年预计投400亿研发iot物,百度每年在此技术的投入均在15%以上,阿里在未来对达摩研究院投入1000亿以上。而小米姗姗来迟,在2016年才涉足AI研发,在接下来的五年里,小米将继续在AIoT上投资100多亿元。
三,IoT芯片“核芯”不足
从IoT的开发上看,大致可以分为三个层级:硬件设备、 *** 作系统和处理芯片。目前国内没有哪一家公司能够将这三个层级全部做好。小米做到了最大普及程度的消费级硬件设备,百度、阿里则是拿出了 *** 作系统,华为在芯片和硬件上更为侧重。
从物联网产业链来看,主要包括感知层、网络层、平台层、应用层几大方面。除了网络层之外,其他方面则厂商争夺的重点。而从产业环节而言,芯片无疑是物联网系统的核心。为此,想要构建自主生态,打造低功耗连接,芯片的作用不可言喻。
小米由于缺乏核心技术,在许多关键领域都不得不依赖其他企业。例如,在手机AI芯片、IOT 芯片方面,小米都缺乏实力,无法像华为那样依托自家的麒麟芯片实现自主的产品以及技术迭代。这也导致了小米在高性能、低功耗IOT芯片方面的研发能力和产品迭代速度也远远落后于华为。
相对于手机芯片,物联网芯片本质上还是通信芯片,具有一定的相通性,但对于小米而言想要进入也并非易事。
以华为这么大的投入力度,在芯片自主研发的路上也不是一帆风顺。自2004年开始,华为就开始布局自主研发芯片,2009年才研发出第一颗K3芯片,并且还是试水。之后更是经历了多次实验,才在2014年成功研制麒麟芯片,并最终应用到华为手机之中。由此可见,芯片的研发难度有多大。
小米自2014年成立小米松果电子以来,第一款NB-IOT芯片在2017年底才推出。虽然在时间点上,并没有落后很多,但是显然华为等厂商已经抢先一步。从布局方面来看,首款NB-IOT芯片的推出,小米IOT生态布局也趋向于进一步完善。
而且,在小米的IOT产品系列中,除了手机这个核心产品掌握在自己手里外,其余产品大多依赖生态链企业去研发制造。问题是,这些生态链企业也和小米一样,面临“缺芯”的困扰。
所以,未来小米需要在IoT芯片领域加大研发力度。
四,生态链并非固若金汤
小米在布局生态链的过程中,采用“占股不控股”模式。看似明朗的背后,隐藏着哪些风险。
借助小米品牌的声誉以及小米在互联网渠道的优势,多家小米生态链企业迅速发展,更有数家企业年营收迅速从零增加至超过十亿元,这无疑进一步提升了小米的名声,但是随着小米生态链企业的成功,一些质疑也伴随而来,担忧它们过于依赖小米将难以持续发展壮大,去小米化呼声日益严重!
以小米生态链企业的典范--华米为例,2015年、2016年来自小米的收入占其营收的比例超过九成,而净利润分别为-038亿元、024亿元,到2017年、2018年来自小米的收入占比降低到八成以下,其净利润分别提升至2305亿元、4748亿元,华米也不忌言净利润的增长主要是由于自有品牌Amazfit业务发展所取得。
对比之下,可以看出华米虽然依赖小米贡献了大部分收入,但是小米方面带来的净利润较低,而它在2017年、2018年取得净利润的大幅增长主要来自于拓展自有品牌业务。
小米生态链企业,依托小米的销售渠道,离开小米将面临失去市场的风险。同时,小米对生态链企业的管控虽然越来越弱,要求却越来越严格。
不仅如此,竞争也是生态链企业面临的严峻考验。在内部,同一类别产品有多家企业竞争,例如,同时做智能锁的云丁、云柚和绿米;同时做空气净化器的睿米、琭珞含章和星月电器。
在外部,越来越多的企业加快了进军IOT市场的速度,华为与硬件厂商合作,在智能家居领域打造一个更开放的生态;OPPO、vivo、TCL 则是共同合作,宣布成立IoT开放生态联盟。
显然,IoT已经成了厂商们的第二战场,生态链企业面对的竞争日益激烈。
结语:
5G时代的到来,IoT业务也成为众多手机厂商发力的对象。OPPO和vivo在2018年联合多家家电企业成立了IoT开放生态联盟;华为在日前的AWE上宣布升级IoT战略,余承东还定下了三年内拿下中国三分之一IoT设备的目标。
2019年,是5G商用部署的元年,而5G的一个重要使命就是对海量物联网的连接提供支持,它的高速率、低时延、大容量等特性,是物联网体系成熟的必要条件,可以预见,从今年开始,随着5G商用的进程逐渐推进,IoT的发展将驶入快车道。
希望小米一路前行,再创辉煌!
2006至2020年,物联网应用从闭环、碎片化走向开放、规模化,智慧城市、工业物联网、车联网等率先突破。中国物联网行业规模不断提升,行业规模保持高速增长,江苏、浙江、广东省行业规模均超千亿元。
截至到2019年,我国物联网市场规模已发展到15万亿元。未来巨大的市场需求将为物联网带来难得的发展机遇和广阔的发展空间。
近年来,我国政府出台各类政策大力发展物联网行业,不少地方政府也出台物联网专项规划、行动方案和发展意见,从土地使用、基础设施配套、税收优惠、核心技术和应用领域等多个方面为物联网产业的发展提供政策支持。在工业自动控制、环境保护、医疗卫生、公共安全等领域开展了一系列应用试点和示范,并取得了初步进展。
目前我国物联网行业规模已达万亿元。中国物联网行业规模超预期增长,网络建设和应用推广成效突出。在网络强国、新基建等国家战略的推动下,中国加快推动IPv6、NB-IoT、5G等网络建设,消费物联网和产业物联网逐步开始规模化应用,5G、车联网等领域发展取得突破。
政策推动我国物联网高速发展
自2013年《物联网发展专项行动计划》印发以来,国家鼓励应用物联网技术来促进生产生活和社会管理方式向智能化、精细化、网络化方向转变,对于提高国民经济和社会生活信息化水平,提升社会管理和公共服务水平,带动相关学科发展和技术创新能力增强,推动产业结构调整和发展方式转变具有重要意义。
以数字化、网络化、智能化为本质特征的第四次工业革命正在兴起。物联网作为新一代信息技术与制造业深度融合的产物,通过对人、机、物的全面互联,构建起全要素、全产业链、全价值链全面连接的新型生产制造和服务体系,是数字化转型的实现途径,是实现新旧动能转换的关键力量。
我国物联网行业呈高速增长状态 未来将有更广阔的空间
自2013年以来我国物联网行业规模保持高速增长,增速一直维持在15%以上,江苏、浙江、广东省行业规模均超千亿元。中国通信工业协会的数据表明,随着物联网信息处理和应用服务等产业的发展,中国物联网行业规模已经从2013年的4896亿元增长至2019年的15万亿元。
虽然我国物联网发展显著,但我国物联网行业仍处于成长期的早中期阶段。目前中国物联网及相关企业超过3万家,其中中小企业占比超过85%,创新活力突出,对产业发展推动作用巨大。
物联网作为中国新一代信息技术自主创新突破的重点方向,蕴含着巨大的创新空间,在芯片、传感器、近距离传输、海量数据处理以及综合集成、应用等领域,创新活动日趋活跃,创新要素不断积聚。
物联网在各行各业的应用不断深化,将催生大量的新技术、新产品、新应用、新模式。未来巨大的市场需求将为物联网带来难得的发展机遇和广阔的发展空间。
在政策、经济、社会、技术等因素的驱动下,2020年GSMA移动经济发展报告预测,2019-2025年复合增长率为9%左右,2020年中国物联网行业规模目标16亿元,按照目前物联网行业的发展态势,十三五规划的目标有望超预期完成;预计到2025年,中国物联网行业规模将超过27万亿元。
未来物联网行业将向着多元方向发展
标准化是物联网发展面临的最大挑战之一,它是希望在早期主导市场的行业领导者之间的一场斗争。目前我国物联网行业百家争鸣,还未有一个统一的标准出现。因此在未来可能通过不断竞争将会出现限数量的供应商主导市场,类似于现在使用的Windows、Mac和Linux *** 作系统。
合规化同样是当下物联网面临的问题之一,特别是数据隐私问题。目前数据隐私已成为网络社会的一个关键词,各种用户数据泄露或被滥用的事件频发,特别是Facebook的丑闻引发了全球担忧。
因此在未来,我国各种立法和监管机构将提出更加严格的用户数据保护规定,,用户的敏感数据可能会随着时间的推移而受到更严格的监管。
安全化是指预防物联网软件遭受网络黑客攻击,在未来,以安全为重点的物联网设施将受到更多的关注,特别是某些特定的基础行业,如医疗健康、安全安防、金融等领域。
多重技术推动物联网技术创新
从技术创新趋势来看,物联网行业发展的内生动力正在不断增强。连接技术不断突破,NB-Iot、eMTC、Lora等低功耗广域网全球商用化进程不断加速;物联网平台迅速增长,服务支撑能力迅速提升;
区块链、边缘计算、人工智能等新技术题材不断注入物联网,为物联网带来新的创新活力。受技术和产业成熟度的综合驱动,物联网呈现“边缘的智能化、连接的泛在化、服务的平台化、数据的延伸化”等特点。
—— 以上数据来源于前瞻产业研究院《中国物联网行业应用领域市场需求与投资预测分析报告》
物联网的关键技术有低功耗广域网(LPWAN)、蜂窝移动(3G/4G/5G)、Zigbee和其他网状协议等。
一、低功耗广域网(LPWAN)
低功耗广域网是物联网中的新现象。该系列技术通过使用小型的、廉价的电池提供长达数年的远程通信服务,旨在支持遍布工业、商业和校园的大规模物联网应用。
低功耗广域网几乎可以连接所有类型的物联网传感器,促进了从远程监控、智能计量和工人安全到建筑物控制和设施管理的众多应用。尽管如此,低功耗广域网只能以低速率发送小块数据,因此更适合于不需要高带宽且不具有时间敏感性的用例。
此外,同样,并非所有低功耗广域网都是一样的。如今,存在许可低功耗广域网技术(NB-IoT、LTE-M)和未经许可低功耗广域网技术(例如MIOTY、LoRa、Sigfox等)。这些技术在关键网络因素中的表现程度各不相同。
二、蜂窝移动(3G/4G/5G)
蜂窝移动网络在消费者市场中根深蒂固,提供了可靠的宽带通信,并支持各种语音呼叫和流视频应用。不利的一面是,它们会带来非常高的运营成本和电力需求。
虽然蜂窝移动网络不适用于大多数由电池供电的传感器物联网应用,但它们却非常适合特定的使用情形,例如交通和物流中的联网汽车或车队管理。此外,像车载信息娱乐系统、交通路线、高级驾驶辅助系统(ADAS)以及车队远程信息处理和跟踪服务都可以依靠无处不在的高带宽蜂窝移动网络。
具有高速和超低延迟的下一代移动网络5G将成为自动驾驶汽车和增强现实(VR)的未来。预计5G还将实现用于公共安全的实时视频监控、用于互联健康的医疗数据集的实时移动传输,以及一些对时间敏感的工业自动化应用。
三、Zigbee和其他网状协议
Zigbee是一种短距离、低功耗无线技术(IEEE 802154),通常部署在网状拓扑中,以通过在多个传感器节点上中继传感器数据来扩展覆盖范围。与低功耗广域网相比,zigbee提供了更高的数据速率,但同时由于网格配置而降低了能耗效率。
由于它们的物理距离短(《100m),Zigbee和类似的网状协议(例如Z-Wave、Thread等)最适合节点分布均匀且非常接近的中程物联网应用。通常,Zigbee是WI-FI的完美补充,适用于智能照明、暖通空调控制、安全和能源管理等各种家庭自动化应用。
NB-IoT基于蜂窝的窄带物联网(Narrow Band Internet of Things, NB-IoT)成为万物互联网络的一个重要分支。NB-IoT构建于蜂窝网络,只消耗大约180KHz的带宽,可直接部署于GSM网络、UMTS网络或LTE网络,以降低部署成本、实现平滑升级。NB-IoT是IoT领域一个新兴的技术,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(LPWAN)。NB-IoT支持待机时间长、对网络连接要求较高设备的高效连接。据说NB-IoT设备电池寿命可以提高至至少10年,同时还能提供非常全面的室内蜂窝数据连接覆盖。
移动通信正在从人和人的连接,向人与物以及物与物的连接迈进,万物互联是必然趋势。然而当前的4G网络在物与物连接上能力不足。事实上,相比蓝牙、ZigBee等短距离通信技术,移动蜂窝网络具备广覆盖、可移动以及大连接数等特性,能够带来更加丰富的应用场景,理应成为物联网的主要连接技术。作为LTE的演进型技术,45G除了具有高达1Gbps的峰值速率,还意味着基于蜂窝物联网的更多连接数,支持海量M2M连接以及更低时延,将助推高清视频、VoLTE以及物联网等应用快速普及。蜂窝物联网正在开启一个前所未有的广阔市场。
对于电信运营商而言,车联网、智慧医疗、智能家居等物联网应用将产生海量连接,远远超过人与人之间的通信需求。
NB-IoT具备四大特点:一是广覆盖,将提供改进的室内覆盖,在同样的频段下,NB-IoT比现有的网络增益20dB,相当于提升了100倍覆盖区域的能力;二是具备支撑海量连接的能力,NB-IoT一个扇区能够支持10万个连接,支持低延时敏感度、超低的设备成本、低设备功耗和优化的网络架构;三是更低功耗,NB-IoT终端模块的待机时间可长达10年;四是更低的模块成本,企业预期的单个接连模块不超过5美元。[1]
NB-IOT聚焦于低功耗广覆盖(LPWA)物联网(IOT)市场,是一种可在全球范围内广泛应用的新兴技术。其具有覆盖广、连接多、速率低、成本低、功耗低、架构优等特点。NB-IOT使用License频段,可采取带内、保护带或独立载波三种部署方式,与现有网络共存。[4]
因为NB-IoT自身具备的低功耗、广覆盖、低成本、大容量等优势,使其可以广泛应用于多种垂直行业,如远程抄表、资产跟踪、智能停车、智慧农业等。3GPP标准的首个版本预计在今年6月发布,到时候将有一批测试网络和小规模商用网络出现。
目前包括我国运营商在内诸多运营商在开展NB-IoT和研究。就NB-IoT的发展现状,余泉详细阐述了三个精彩观点:一是NB-IoT是蜂窝产业应对万物互联的一个重要机会。二是NB-IoT要成功必须要建立开放产业平台。三是2016年是NB-IoT产业非常关键的一年,标准、芯片、网络以及商用应用场景都会走向成熟。
转向窄带物联网
对于LPWA网络所用到的窄带物联网(NB-IoT),运营商业已达成共识,应使用授权频谱,采用带内、防护频带独立部署。这一新兴技术可以提供广域网络覆盖,旨在为吞吐量、成本、能耗都很低的海量物联网设备提供支撑。
2015年11月,数家全球主流运营商联合设备商、芯片厂商和相关国际组织,在香港举办NB-IoT论坛筹备会,旨在加速窄带物联网生态系统的发展,成员包括中国移动、中国联通、Etisalat、LG Uplus、意大利电信、Telefonica、沃达丰、GSMA、GTI、华为、爱立信、诺基亚、高通和英特尔。六家运营商成员还宣布,将在全球成立六个窄带物联网开放实验室,聚焦窄带物联网业务创新、行业发展、互 *** 作性测试和产品兼容验证。
目前,运营商已经在客户中展开预标准NB-IoT技术试点工作。例如,德国电信和沃达丰已经采取行动,利用现有基站进行预部署试点,预计试商用部署在2016年下半年进行,正式商用将从2017年初开始。
沃达丰的Ibbetson表示,对3GPP标准的整合充满信心,但他也指出这一过程缓慢而艰难。“希望窄带物联网能在2016年3月份前成为独立标准,同时我们需要尽快决定使用哪个频段。”
华为也希望相关标准能尽快得到确认,这样行业才能启动大规模的物联网部署。胡厚昆指出:“华为在技术方面已经准备就绪,希望能尽快抓住窄带物联网的机遇。”
窄带物联网具有四大优势:电池寿命长(超过十年)、成本低(每个模块不足5美元)、容量大(单个小区能支持10万连接)、覆盖广(能覆盖到地下)。
Ibbetson认为:“如果产业链不能将单模块成本降到两三美元以下,实现大规模应用,NB-IoT市场就做不起来。我们需要从全局角度出发,以极低的成本将物联网模块嵌入设备中。”
胡厚昆也认为,要想刺激NB-IoT大规模发展,通信模块成本必须低于5美元。如果成本降到1美元以内,则会带来爆发式增长。
即将步入爆发期
随着网络连接、云服务、大数据分析和低成本传感器等所有核心技术的就绪,物联网已经从萌芽期步入迅速发展的阶段,大多数分析师对此都表示认可。
埃森哲亚太区高科技和电子产业主管David Sovie指出,每个CIO都应尽快制定物联网发展策略,否则将会在竞争中落败。IBM研究院物联网全球战略计划主管Wei Sun表示,IBM各行各业的大客户都在探索物联网产品和服务。
越来越多的行业已经在使用物联网技术提高效率,提升客户满意度并降低运营成本。例如,汽车零部件、家用电器及安全系统制造商博世已经将很多产品线连接起来,并从移动互联技术,尤其是车联网领域的崛起中直接获益。
在医疗领域,飞利浦已经开发了多款电子医疗应用,包括一款供慢性病患者使用的贴片。该贴片使用传感器实时收集患者健康数据,并传输到云平台,医护人员可以对数据进行监控,并适时采取医疗干预措施。
飞利浦数字加速项目主管Alberto Prado指出,设备和系统的互 *** 作性是数字医疗行业崛起的关键。随着协作护理模式日益盛行,未来的医疗必然将整合所有资源,并以主动预防为主。
为了迎接物联网领域的巨大机遇,整个产业不仅需要推动技术创新,还需要推动商业模式创新和跨行业协作。由于用例、应用和商业模式纷繁多样,物联网市场将比移动市场更加碎片化。
胡厚昆表示:“这将有赖于产业链上不同的利益相关者精诚合作。在物联网时代,运营商需要将关注的重点由管理技术扩展至管理整个生态系统。整个行业正处在紧要关头,运营商需要立即行动起来,抓住这一新的蓝海机遇。”[4]
NB-IoT亟需开放的平台
“NB-IoT产业生态系统正在快速成长,它更需要运营商与IoT相关产业参与者精诚合作,携手共进。”谈及NB-IoT落地的挑战,余泉介绍。
就在MWC2016举办前一天,GSMA联合企业各方举办全球首届NB-IoT峰会,并在会上成立NB-IoT forum。该联盟成员包括全球主流运营商、网络设备厂家以及主要芯片模组厂家等诸多产业链企业。
余泉强调,有超过20家垂直行业企业参加了此次峰会,这是非常可喜的开端。“当然垂直行业供应商可能不是几十家,而是几千家,业界还有很多的工作要做。”余泉以智能抄表行业为例表示,目前家庭拥有水表、电表、煤气表以及暖气表等很多表,这些背后的企业很多。
如此多的参与方,会出现大量协同方面的问题,业界需要一个开放的平台加速产业的前进步伐。而且,新标准制定需要开放平台去推动。
对此,诸多运营商联合包括华为在内的电信设备商一起搭建了Open Lab。据悉,借助Open Lab,垂直行业厂家就能很轻松地在实际现网上验证自身的物联网应用、网络以及商业模式。LoRa
LoRa(长 距离)是由Semtech公司开发的一种技术,典型工作频率在美国是915MHz,在欧洲是868MHz,在亚洲是433MHz。LoRa的物理层 (PHY)使用了一种独特形式的带前向纠错(FEC)的调频啁啾扩频技术。这种扩频调制允许多个无线电设备使用相同的频段,只要每台设备采用不同的啁啾和 数据速率就可以了。其典型范围是2km至5km,最长距离可达15km,具体取决于所处的位置和天线特性。
LoRa芯片在整个产业链中处于基础核心地位,重要性不言而喻。值得注意的是,目前美国Semtech公司是LoRa芯片的核心供应商,掌握着LoRa底层技术的核心专利。而Semtech的客户主要有两种,一是获得Semtech LoRa芯片IP授权的半导体公司;二是直接采用Semtech芯片做SIP级芯片的厂商,包括微芯 科技 (Microchip)等。
Wi-Fi
Wi-Fi被广泛用于许多物联网应用案例,最常见的是作为从网关到连接互联网的路由器的链路。然而,它也被用于要求高速和中距离的主要无线链路。
大多数Wi-Fi版本工作在24GHz免许可频段,传输距离长达100米,具体取决于应用环境。流行的80211n速度可达300Mb/s,而更新的、工作在5GHz ISM频段的80211ac,速度甚至可以超过13Gb/s。
一 种被称为HaLow的适合物联网应用的新版Wi-Fi即将推出。这个版本的代号是80211ah,在美国使用902MHz至928MHz的免许可频段, 其它国家使用1GHz以下的类似频段。虽然大多数Wi-Fi设备在理想条件下最大只能达到100米的覆盖范围,但HaLow在使用合适天线的情况下可以远达1km。
80211ah 的调制技术是OFDM,它在1MHz信道中使用24个子载波,在更大带宽的信道中使用52个子载波。它可以是BPSK、QPSK或QAM,因此可以提供宽 范围的数据速率。在大多数情况下100kb/s到数Mb/s的速率足够用了——真正的目标是低功耗。Wi-Fi联盟透露,它将在2018年前完成 80211ah的测试和认证计划。
针对物联网应用的另外一种新的Wi-Fi标准是80211af。它旨在使用从54MHz到698MHz范围内的电视空白频段或未使用的电视频道。这些频道 很适合长距离和非视距传输。调制技术是采用BPSK、QPSK或QAM的OFDM。每个6MHz信道的最大数据速率大约为24Mb/s,不过在更低的 VHF电视频段有望实现更长的距离。
ZigBee
ZigBee,也称紫蜂,是一种低速短距离传输的无线网上协议,底层是采用IEEE 802154标准规范的媒体访问层与物理层。主要特色有低速、低耗电、低成本、支持大量网上节点、支持多种网上拓扑、低复杂度、快速、可靠、安全。ZigBee是物联网的理想选择之一。
虽然ZigBee一般工作在24GHz ISM频段,但它也可以在902MHz到928MHz和868MHz频段中使用。在24GHz频段中数据速率是250kb/s。它可以用在点到点、星形和网格配置中,支持多达254个节点。与其它技术一样,安全性是通过AES-128加密来保证的。ZigBee的一个主要优势是有预先开发好的软件应用配 置文件供具体应用(包括物联网)使用。最终产品必须得到许可。
ZigBee技术所采用的自组织网是怎么回事?举一个简单的例子就可以说明这个问题,当一队伞兵空降后,每人持有一个ZigBee网络模块终端,降落到地面后,只要他们彼此间在网络模块的通信范围内,通过彼此自动寻找,很快就可以形成一个互联互通的ZigBee网络。而且,由于人员的移动,彼此间的联络还会发生变化。因而,模块还可以通过重新寻找通信对象,确定彼此间的联络,对原有网络进行刷新。这就是自组织网。
NB-IoT
窄带物联网(Narrow Band Internet of Things, NB-IoT)成为万物互联网络的一个重要分支。NB-IoT构建于蜂窝网络,只消耗大约180KHz的带宽,可直接部署于GSM网络、UMTS网络或LTE网络,以降低部署成本、实现平滑升级。
NB-IoT是IoT领域一个新兴的技术,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(LPWAN)。NB-IoT支持待机时间长、对网络连接要求较高设备的高效连接。据说NB-IoT设备电池寿命可以提高至少10年,同时还能提供非常全面的室内蜂窝数据连接覆盖。
蓝牙50
蓝牙是一种无线传输技术,理论上能够在最远 100 米左右的设备之间进行短距离连线,但实际使用时大约只有 10 米。其最大特色在于能让轻易携带的移动通讯设备和电脑,在不借助电缆的情况下联网,并传输资料和讯息,目前普遍被应用在智能手机和智慧穿戴设备的连结以及智慧家庭、车用物联网等领域中。新到来的蓝牙 50 不仅可以向下相容旧版本产品,且能带来更高速、更远传输距离的优势。基于蜂窝的窄带物联网(NarrowBandInternetofThings,NB-IoT)成为万物互联网络的一个重要分支。窄带物联网构建于蜂窝网络,只消耗大约180KHz的带宽,可直接部署于GSM网络、UMTS网络或LTE网络,以降低部署成本、实现平滑升级。窄带物联网的优势:窄带物联网是IoT领域一个新兴的技术,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)。窄带物联网支持待机时间长、对网络连接要求较高设备的高效连接。据说窄带物联网设备电池寿命可以提高至至少10年,同时还能提供非常全面的室内蜂窝数据连接覆盖。现在类似的物联网平台如:电子人物联网等。物联网的发展前景很不错,具体如下:
1更安全的保护措施。在新技术出现之初,它的技术力量几乎都集中在创新上,导致监管水平低下,这就使业界的兴奋、激进和政策、监管的滞后常常形成鲜明的对比。由于物联网设备和基础设施的价格下降,企业在物联网设备上的应用也越来越普遍,这种创新和应用一旦普及,各种新技术的风险也突显出来。
2更普遍使用智能消费品设备。IoT所覆盖的行业人群广泛,从智慧交通、智能物流、医疗、农业、能源等行业应用,到私人智能家居、个人、智能汽车等应用,无论是降低成本,还是提高中国居民的生活质量,都将是中国居民生活质量的巨大提升。
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