窄带物联网(Narrow_and_nternet_f_hings,_B-IoT),NB-IoT构建于蜂窝网络,只消耗大约180KHz的带宽,使用License频段,可采取带内、保护带或独立载波等三种部署方式,与现有网络共存。
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。
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》
近年来,随着信息化的逐步深入,物联网的概念被逐渐明确,我国各级政府出台一系列的政策对此加以鼓励和支持,物联网应用前景更为广阔,这也是当前信息接入设备市场新的增长热点。每一年都有科技界人士说下一年将成为物联网元年,而随着低功耗和高性能芯片的不断推出,特别是智能手机的普及,2014年可能将成为物联网的元年。前瞻产业研究院发布的《中国信息接入设备行业市场竞争与发展前景预测分析报告 前瞻》指出,物联网广泛应用于绿色农业、工业监控、公共安全、城市管理、远程医疗、智能家居、智能交通、环境检测等领域。而无论是农业、工业生产、公共安全,还是交通监控,都存在很多控制信息及过程信息,需要通过各种接入设备接入到物联网网络层面,以实现各种信息的汇总及处理。目前信息接入设备在物联网领域应用较为明确的包括智能交通、智能建筑、远程医疗、智能机房基站等。
智能交通、医疗及建筑信息接入设备市场
目前,我国城市交通行业智能化正处于建设初期,基础硬件系统是主要的建设内容,同时对软件环境的建设需求也非常迫切。在医疗信息方面,医院是信息化需求主体,目前医院数字化的高端应用需求逐渐显现。智能建筑呈现网络化、IP化、IT化、数字化的趋势,一批新技术新产品进入建筑智能化领域,如无线技术,数字化技术产品被广泛采用,智能建筑的实用价值得到了广泛提升。前瞻估算,中国智能交通、医疗及建筑信息接入设备市场规模由2005年的不到10亿元增长至2012年的45亿元左右。
机房设备管理系统市场
目前中国仅电信运营商的机房基站数量已经超过了100万个,并随着3G网络的推广而不断增加。这类机房基站分布广泛,内部配置有数据交换设备、路由设备等核心设备,运营商需要汇集机房基站中的各类环境及设备信息进行远程集中管理方能提高运营效率。假设改造每个机房基站需要采购各类接入设备1万元,则现有总体市场空间高达100亿元。前瞻估算,2005年我国机房设备管理信息的接入设备的销售额不到3亿元,2012年已增长至20亿元左右。
前瞻认为,未来随着物联网的不断推进,智能交通、智能医疗、智能建筑、机房设备管理系统等物联网信息接入设备市场将呈现巨大的发展潜力。
NB-IoT(Narrow Band Internet of Things)作为一种新型的物联网通信标准,在窄带宽、低功耗、广覆盖物联网领域具有诸多优势。本文概述了NB-IoT的主要优势及其技术。
NB-IoT通信模组耗电极低。这得益于其惰性通信机制,大部分时间下,设备处于休眠状态(99%的时间)。主要在于其采用了 PSM 和 eDRX(拓展非连续接收)技术。
一块NB-IoT通信设备的成本大约在1~5美元左右,从而满足物联网的应用场景。
NB-IoT覆盖面积为2G、4G网的的3倍。通信上常用最大耦合损耗(MCL)来衡量通信设备信号覆盖覆盖能力。MCL与基站信号功率 P B 、接入终端信号功率 P M 有关,定义式如下:
信号强度(信噪比)随距基站距离降低,其降低值用耦合损耗表征。而最大耦合损耗可以理解为满足通信需求的最弱信号值,即最大的信号衰减值,以此来间接表征满足通信的最远距离。
如下图所示,NB-IoT MCL比2G GPRS大了20dB,覆盖范围大了三倍。
NB-IoT一个小区(约200KHz带宽)可接入50000个终端。远远多于LTE的1000个设备。
从智能电灯到共享单车、从智能井盖到智慧农业,物联网的行业跨度非常大。毫不夸张的讲,所有行业都和物联网有关联。应用场景分散化,技术集中化
物联网的应用场景,总结下来很一致:采集+传输+计算+展示(或反向)
物联网终端采集数据、把数据传输给服务器、服务器存储和处理数据、把数据展示给用户。
例如智能水表,水表采集到用水数据、无线传输给服务器、服务器存储并计算、展示给用户查询和缴费。
再例如共享单车,正向过程是:单车获取GPS位置数据、通过2G网络上报给服务器、服务器记录单车位置信息、用户在APP端查看单车位置。反向过程是:用户向服务器发出开锁的要求、服务器通过2G网络把开锁指令下发给单车,单车执行开锁指令。
大大小小的物联网应用,都是基于正向数据采集和反向指令控制这两个流程来实现的。
终端处理器的选择
物联网终端,主要是采集数据和执行指令。采集的数据如温湿度、位置、语音、图像视频等。执行的指令通常是开关和动作,如电机控制、内容显示等。
简单的数据指令,一般采用单片机。
语音图像视频和内容显示等复杂数据,一般采用多核ARM的Linux或Android处理器。
对于物联网行业初学者,可以先从单片机开始了解,像智能锁、水表、路灯控制、智能家居等清一色都是单片机内核的。
传输方式的选择
物联网,肯定要联网。联网方式有这些:
低功耗近距离,用BLE或Zigbee。
低功耗远距离,用NB-IOT或2G
大数据近距离,用WIFI
大数据远距离,用4G网络
网络布局上,远距离的网络直接连基站,无需自己布设网络节点。而近距离的网络都需要有一个网络节点,先把终端数据传给节点,节点再接入广域网。
远距离传输比近距离传输的价格更贵、功耗更高,合理利用远近搭配,能够有效降低物联网终端的成本。
例如原本的摩拜单车采用2G网络解锁,必须要保持数据长连接或使用下行短信开锁,功耗高费用大,而青桔单车抛弃了远程解锁,直接使用手机的蓝牙解锁单车,节省了数据流量、降低了功耗、还能提高开锁速度。
再例如农业物联网,在一个大范围内的农田中布设多个土壤传感器,如果都使用2G网络上报数据,也存在终端成本高、数据流量大的问题。而如果采用自组网的方式先构成局域网,再统一从一个2G数据节点和服务器对联,总体成本就会降低一些。
云服务的设计
物联网的云服务器和APP的设计,和互联网基本是一致的,JAVA、PHP、ASP都可以用来做物联网的后台处理。
移动互联网是“人--服务器--人”的架构,物联网是“物--服务器--人”的架构,两者本质是相同的,物联网终端设备也采用TCP、>
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