物联网的整个结构可分为射频识别系统和信息网络系统两部分。射频识别系统主要由标签和读写器组成,两者通过RFID空中接口通信。读写器获取产品标识后,通过internet或其他通讯方式将产品标识上传至信息网络系统的中间件,然后通过ONS解析获取产品的对象名称,继而通过EPC信息服务的各种接口获得产品信息的各种相关服务。整个信息系统的运行都会借助internet的网络系统,利用在internet基础上的发展出的通信协议和描述语言。因此我们可以说物联网是架构在internet基础上的关于各种物理产品信息服务的总和。从应用角度来看,物联网中三个层次值得关注,也即是说,物联网由三部分组成:一是传感网络,即以二维码、RFID、传感器为主,实现对“物”的识别。二是传输网络,即通过现有的互联网、广电网络、通信网络等实现数据的传输与计算。三是应用网络,即输入输出控制终端。
EPC系统是一个非常先进的、综合性的和复杂的系统。其最终目标是为每一单品建立全球的、开放的标识标准。如图2.4所示,它主要由全球产品电子代码(EPC)体系、射频识别系统及信息网络系统三大部分组成[17]。
图24 EPC系统的构成图
(1)EPC编码标准
EPC编码是EPC系统的重要组成部分,它是对实体及实体的相关信息进行代码化,通过统一并规范化的编码建立全球通用的信息交换语言。
(2)EPC标签
EPC标签是装载了产品电子代码的射频标签,通常EPC标签是安装在被识别对象上,存储被识别对象相关信息。标签存储器中的信息可由读写器进行非接触读/写。
32 EPC系统特点
(1)开放的体系结构
EPC系统采用全球最大的公用的刀又TERNET网络系统。这就避免了系统的复杂性,同时也大大降低了系统的成本,并且还有利于系统的增值。梅特卡夫(Metcalfe)定律表明,一个网络大的价值是用户本系统是应该开放的结构体系远比复杂的多重结构更有价值。
(2)独立的平台和高度的互动性
EPC系统识别的对象是一个十分广泛的实体对象,因此,不可能有那一种技术适用所有的识别对象。同时,不同地区,不同国家的射频识别技术标准也不相同。所以开放的结构体系必须具有独立的平台和高度的交互 *** 作性。EPC系统网络建立在INTERNET网络系统上可以与INTERNET网络所有可能的组成部分协同工作
(3)灵活的可持续发展的体系
EPC系统是一个灵活的开放的可持续发展的体系,可在不替换原有体系的情况下就可以做到系统升级。整体的EPC网络 *** 作依赖于RFID系统和网络应用系统的介入,使产品信息有效的传播。安装在不同需求链环境的解读器可以读取标签中储存的产品数据。因此供应链数据可以通过网络及时地检查、更新或者交换信息。
33 EPC编码编码标准
EPC码是新一代与EAN/UPC码兼容的编码标准,在EPC系统中EPC编码与现行GTIN相结合,因而EPC并不是取代现行的条码标准,而是由现行的条码标准逐渐过渡到EPC标准或者是在未来的供应链中EPC和EAN.UCC系统共存。EPC中码段的分配是由EAN.UCC来管理的。在我国,EAN.UCC系统中GTIN编码是由中国物品编码中心负责分配和管理。同样,ANCC也即将启动EPC服务来满足国内企业使用EPC的需求。
EPC码是由一个版本号加上另外三段数据(依次为域名管理者、对象分类、序列号)组成的一组数字。其中版本号标识EPC的版本号,它使得EPC随后的码段可以有不同的长度;域名管理是描述与此EPC相关的生产厂商的信息。
第四章 物联网在家庭中应用
随着时代的发展,中国已经逐步进入了老龄化社会,以后我们社会面临的现状将是一对年轻的夫妻,在照看自己小孩的同时,还要照看2~6对老人,这就为全社会出了一个难题。每家都雇保姆,显然不现实;那么,只能通过科技的手段来解决这个问题了,靠提高家庭的生活品质、方便家庭与外界的信息交互、用传感节点感知家里发生的情况等,这就为家庭物联网的实现奠定了社会基础。
物联网的概念正大行其道,也使人们看到了社会未来的发展趋势,然而物联网大部分却停留在概念阶段,真正规模应用还有待时日。家庭区域相对狭小、需求比较明确,最有可能优先实现物联网的应用。它不只是现代家庭现实的需要(照看老人、孩童),更是人们日益增强的家庭安全
41家庭物联网应用领域
寒冷的冬季,供暖系统使北方城市家庭充满温暖,而当白天大部分人离家上班的时候,空空的房间仍温暖如春。我们需要一个智能化的供暖控制系统。在生产安全领域,在食品卫生领域,在工程控制领域,在城市管理领域,在人们日常生活的各个方面,甚至在人们的娱乐活动中,都需要建立随时能与物体沟通的智能系统。通过装置在各类物体上的电子标签(RFID),传感器、二维码等经过接口与无线网络相连,从而给物体赋予智能,可以实现人与物体的沟通和对话也可以实现物体与物体相互间的沟通和对话。在电度表上装上传感器,供电部门随时都可知道用户的用电情况,实现用电检查、电能质量监测、负荷管理、线损管理、需求侧管理等高效一体化管理,一年来降低电损。在电梯装上传感器,当电梯发生故障时,无需乘客报警、电梯管理部门会借助网络在第一时间得信息,以最快的速度去现场处理故障。
42发展历程
1999年,物联网的概念就已被提出,10年间,世界各国都在加紧研究。物联网的发展共分为四个阶段:第一个阶段是大型机、主机的联网,第二个阶段是台式机、笔记本与互联网相联,第三个阶段是手机等一些移动设备的互联,第四阶段是嵌入式互联网兴起阶段,更多与人们日常生活紧密相关的应用设备,包括洗衣机、冰箱、电视、微波炉等都将加入互联互通的行列,最终形成全球统一的“物联网”。
对于互联网来说,20世纪80年代是黄金时代,这段时间出了一个知名的人物——鲍勃•卡恩(BobKahn),他被人们称为互联网之父(被赋予同样称呼的人还有好几个)。在为互联网做出卓越贡献的同时,他也非常有远见的为另一个始于上世纪80年代的项目——分布式传感网(DistributedSensorNet,简称DSN)——做了奠基。在那个年代,传感器远比我手上的这个大得多,要用一辆卡车来拉。这么大的传感器作为一个个节点组织在一起,通过微波彼此相连,就组成了传感网。
庞大的传感器在体积方面跟不上人们对其功用上的期望,于是研究者们就开始思考能不能把它做得小一点、再小一点。于是,在上世纪90年代,“智能微尘”(SmartDust)这个很有意思的概念出现了,提出者是KrisPister,他是加州大学伯克利分校的教授。这一概念认为可以将计算和通讯集成在约1~2平方毫米的超微型传感器中,用以对周围环境的参数进行探测。其核心的成分是微电机系统(Micro-Electro-MechanicalSystem,简称MEMS;这个概念在当时引起非常大的轰动),该系统中可以集成很多和机械有关的传感器。
当时KrisPister这批人有一个幻想——在蒲公英上面悬挂一个传感芯片,蒲公英飞到哪里就探测哪里的信号,再把信号传递回来。虽然只是一个假想,但当时真有科学家信心百倍地投入其中,并且还把所需的数据算出来了。比如有空气动力学专家计算出了芯片应有的重量等等。在2001年,加州大学伯克利分校的实验室真做出了这种理想中的芯片雏形,比米粒还小,可谓“细如发丝,薄如蝉翼”。他们送给了我一个,当时我还精心包装了一下。可惜最近找不到了,特别遗憾。倘若芯片里面还有电留存的话,说不定我就能通过网络定位到它的“安身之所”了。
在这一时期,有三所高校和研究机构在传感器领域处于领军地位,一是加州大学伯克利分校(以KrisPister为代表,他们提出了“智能微尘”理论),另外两个是加州大学洛杉矶分校(他们提出了“微无线技术”)和施乐帕克研究中心(XeroxPARC)。施乐帕克研究中心的团队主要由我带领,我们做的是传感信息处理和“智能物质”(SmartMatter),希望能把计算、微电机系统放到物理世界中,与“智能微尘”也有非常紧密的联系。
自本世纪初以来,对于传感的研究越来越受到人们的重视,有很多学校和大公司的研发机构开始进行了类似的研究,并有许多新兴公司借此东风异军突起。将传感器连接成“网”或“系统”,就成了传感网。除了传感网以外,类似的概念也相继提出,比如“CyberPhysicalSystem”和“InternetofThings”(简称IOT)。相较而言,IOT的概念在提出的初期更接近于日常生活,比如常见的RFID(RadioFrequencyIdentification,射频识别)技术就是它的一部分。
关于传感网和物联网的历史,若从大的传感器开始算起,传感网诞生至今应有30年了;而若从微传感网(MicroWirelessSensorNetwork)来说,应该仅有15至20年:微传感网始于上世纪90年代,那个时期的人们刚刚提出“微电机系统”的概念,试图把传感器和计算机处理和通讯全部都集成在一个芯片上,即“智慧微尘”。
其实传感器的历史,归结起来就八个字——从大到小,以点到面。这八个字看似简单,但做起来却是困难重重——要想让传感器真正“飞入寻常世界中”,它必需在体积、造价、能耗等方面进行“瘦身”,这样它才真正能够进入到物理世界。
然而,造型的缩小并不是传感进入生活的唯一条件,还需要互联网技术的配合以实现从点到面的网际联系。就IP地址而言,物联网应采用IPv6(IPv4必然不够),它有128位两进制的IP网址数,这相当于给世界上的每个沙粒都赋予了一个 IP地址。唯有当所有的物体都有一个属于自己的IP的时候,物联网才能真正实现。总而言之,物联网的实现需要这两方面的相辅相成:一是利用微处理技术(micro-fabrication),提高集成度;其二是运用IP技术,以提供足够丰富的网址。
43面临的问题
国内智能家居市场存在很多问题。1、进入门槛较高,一般一次性投入要1、2万元,这就大大限制了中等收入以下人群的购买需求。2、功能华而不实,很多都是遥控个灯光、音响,需求跟投入不成比例。3、生搬硬套,将原来很多工业上使用的东西直接照搬到家庭里,缺少人性化,不能完全适合家居生活需要。4、很多智能家居企业缺少核心技术,东拼西凑,组成个系统就推广,导致成本增高、企业竞争力下降。
RFID超高频技术在我国的应用尚处于起步阶段,一些项目的应用只是试点,还没有得到广泛应用,也没有在供链上应用。比如,只在某一个仓库里应用,或只在生产线上应用。应该说,这些试点项目全
都属于闭环状态的应用,在供应链上串起来应用的案例国内还没有出现。
物联网发展潜力无限,但物联网的实现并不仅仅是技术方面的问题,建设物联网过程将涉及到许多规划、管理、协调、合作等方面的问题,还涉及标准和安全保护等方面的问题,这就需要有一系列相应的配套政策和规范的制订和完善。
首先是技术标准问题。标准是一种交流规则,关系着物联网物品间的沟通。各国存在不同的标准,因此需要加强国家之间的合作,以寻求一个能被普遍接受的标准。
其次是安全的问题。物联网中的物品间联系更紧密,物品和人也连接起来,使得信息采集和交换设备大量使用,数据泄密也成为了越来越严重的问题。如何实现大量的数据及用户隐私的保护,成为待解决的问题。
第三,协议问题。物联网是互联网的延伸,在物联网核心层面是基于TCP/IP,但在接入层面,协议类别五花八门,CPRS、短信、传感器、TD-SCDMA、有线等多种通道,物联网需要一个统一的协议基础。
第四,终端问题。物联网终端除具有本身功能外还拥有传感器和网络接入等功能,且不同行业需求各异议,如何满足终端产品的多样化需求,对运营商来说的一大挑战。
第五,地址问题。每个物品都需要在物联网中被寻址,就需要一个地址。物联网需要更多的IP地址,IPv4资源即将耗尽,那就需要IPv6来支撑。IPv4 向IPv6过渡是一个漫长的过程,因此物联网一旦使用IPv6地址,就必然会存在与IPv4兼容性问题。
第六,费用问题。目前物联网所需的芯片等组件的费用较高,若把所有物品都植入识别芯片花费自然不少,如何有效解决这一问题仍需考虑。
第七,规模化问题。规模化是运营商业绩的重要指标,终端的价格、产品多样性、行业应用的深度和广度都会地用户规模产生影响,如何实现规模化是具有待商讨的问题。
第八,商业模式问题。物联网在商业应用方面的业务模式还不是很明朗,商业模式问题值得更进一步探讨。
第九,产业链问题。物联网所需要的自动控制、信息传感、射频识别等上游技术和产业已成熟或基本成熟,而下游的应用也单体形式存在。物联网的发展需要产业链的共同努力,实现上下游产业的联动,跨专业的联动,从而带动整个产业链,共同推动物联网发展。
要建立一个有效的物联网,有两大难点必须解决:一是规模性,只有具备了规模,才能使物品的智能发挥作用;二是流动性,物品通常都不是静止的,而是处于运动的状态,必须保持物品在运动状态,甚至高速运动状态下都能随时实现对物品的监控和追踪。
实现物联网,首先必须在所有物品中嵌入电子标签等存储体,并需安装众多读取设备和庞大的信息处理系统,这必然导致大量的资金投入。因此,在成本尚未降至能普及的前提下,物联网的发展将受到限制。已有的事实均证明,在现阶段,物联网的技术效率并没有转化为规模的经济效率,目前的所谓物联网应用也没有一个在商业上获得了较大成功。例如,智能抄表系统能将电表的读数通过商用无线系统(如GSM短消息)传递到电力系统的数据中心,但电力系统仍没有规模使用这类技术,原因在于这类技术没有经济效率。
物联网的关键在于RFID、传感器、嵌入式软件及传输数据计算等领域,包括“云计算”、无线网络的扩容和优化等均是物联网普及需解决的问题。只有通过“云计算”技术的运用,才能使数以亿计的种类物品的实时动态管理变得可能。从目前国内产业发展水平而言,传感器产业人水平较低,高端产品为国外厂商垄断。Boudica120/Hi2110。华为作为国内最大的NB-IoT芯片原厂,推出了Boudica120/Hi2110物联网主板芯片,搭载HuaweiLiteOS嵌入式物联网 *** 作系统,并在自己旗下的产品上使用,在浙江华为NB-IOT物联网综合实训实验箱属于旗下产品,因此使用的主板芯片是Boudica120/Hi2110。天玑系列,骁龙865,麒麟9000,990。
NSA模式是在原有2G/3G/4G网络下融合升级5G网络,SA模式是撇开原来网络重新再建一个5G网络。
随着 科技 的发展,物联网已经成为了大多数人所不能离开的一项高新技术,它通过各式各样的传感器实实在在地改变了我们日常生活,在生活中的几乎所有场景都可以见到它的身影。无论是家居、交通还是物流、工业领域,都因为物联网技术而变得更加智能化。
物联网究竟是什么
物联网,顾名思义就是万物相连的互联网,它是由互联网引申出来的含义,目前广泛运用在工业、农业、交通、家居、安保等领域内,有效推动了这些领域的智能化发展,也进一步拓展了发展潜力,将智能与数据化慢慢渗透于这些行业内。
同时物联网不仅可以提供信息传递功能,还具备对信息智能处理功能。它通过每一个传感器上的信息获取能力,通过互联网的方式进行有效传达,做到实时更新数据信息,并与智能分析、AI等技术进行结合,使其通过智能处理技术分析获取的海量信息,实现更有意义的传递。
不过物联网并不能脱离互联网而单独存在,它的核心仍然是互联网。它所收集的海量信息以及分析结果都需要互联网进行传递,这才能够实现万物互联的效果。
物联网当前所遇到的难题
根据GSMA(全球移动通信系统协会)预测,在2020年物联网的连接数将达到126亿,2025年物联网的连接数将达到252亿。虽然已经达到如此体量,但是从物联网推进到普及的过程中,仍遇到不少难题,这也为物联网之后的发展带来一定程度上的阻碍。
由于物联网的传感器身材都比较小,所以能耗问题一直都没有很好地解决。要么需要增加身材,要么需要降低性能,而且耗电量、成本等问题依然是物联网的痛点所在。此外,有很多物联网设备由于使用场景复杂,并无法使用外接电源,而且电池更换成本昂贵,所以低功耗就是物联网在这些场景下的一个最基础必备条件。
虽然目前4G已经大规模普及,而且市面上已经出现了很多5G手机,但是在物联网方向上,大多数物联网设备仍采用2G网络。这与网络覆盖率和成本息息相关,所以这是2G网络迟迟没有退网的一个原因。
此外,由于物联网每天会收集和传输大量信息,所以在安全方面也是物联网一直面对的一个难题。
NB-IoT芯片解决痛点,已经准备就绪
在过去,很多物联网产品每天传输的数据很低,而且不需要高速的传输效率,所以物联网芯片一直以低成本的2G为主。不过随着当前物联网的快速发展,物联网的连接数大幅度增长,过去的2G物联网不足以支撑目前的体量,需要一种新型的技术来引领物联网升级。
于是NB-IoT作为一种覆盖度广、低功耗、低成本的一种新型物联网技术,便进入众多开发者的视野中,这种技术在一些低功耗低成本的通信场景中,相比现在的2G物联网技术表现要更加出色、优秀。
目前NB-IoT芯片行业以华为、高通等一线大厂为主。
NB-IoT能否担负重任?
在提及到NB-IoT行业的前景和展望时,NB-IoT行业经历了四个阶段,分别是燥热、绝望、冷静和成熟,目前产业已经逐渐走向成熟,包括运营商的网络、芯片模组终端应用以及整个市场对于这项技术所持有的期望,这些都是非常理性和成熟的。
过去大家认为包括功耗、成本、性能在内的,这些阻碍NB-IoT发展的几个因素都已经被整个产业一一解决掉了,所以随着运营商网络的进一步的提高覆盖率增强,那么NB-IoT便会得到迅速的爆发。同时,NB-IoT的网络标准会在未来的5年内与5G网络完全融合,在未来的5~8年内,4G网也将开始步入退网通道,所以将与5G网络融为一体的NB-IoT的生命周期也会非常长的。
相比于智能手机这种3C市场来说,目前NB-IoT仍然是一个小市场,它具备非常清晰的细分,当前需求最刚性的就是抄表市场。而对于像共享单车、医疗 健康 设备、资产跟踪管理、宠物跟踪等在内的其他的新型市场来说,这些都是NB-IoT正在 探索 的领域。
总结
未来几年,物联网仍然将保持着急剧式增长,产业需要通过不断更替,吸收新鲜技术才可以保障长久发展。目前已经到了物联网需要更新换代的时刻,在以NB-IoT技术驱动为核心的公司支持下,相信会持续发力,承担起物联网中部分领域的重任。
感知层:底层数据采集职能,包括芯片、连接芯片和应用设备的模组、传感器、各类识别技术等1、芯片:低功耗、高可靠性的半导体芯片应用广泛,MCU/SoC逐渐渗透物联网领域。MCU芯片复杂度较低,适用于智能设备的短距离信息运输,主要应用于智能家居、消费电子、医疗保健和工业电子等领域;SoC芯片系统复杂度较高,集成功能更丰富,支持运行多任务复杂系统,可应用于功能较复杂的嵌入式电子设备,应用于无人机、自动驾驶和工业互联网等领域
2、无线模组:为物联网提供网联能力的基础硬件,将芯片、存储器和功放器件等集成在一块线路板上,并提供标准接口,在物联网产业中处于承上启下的中间环节,向上连接芯片行业,向下连接各类终端设备,终端设备借助无线模组实现通信或定位的功能。
3、传感器:作为物体的“五官”,传感器承担采集数据、感知世界的重任,不断向智能化、高精度、微型化的方向发展,市场空间广阔。传感器与MEMS结合是当下技术的新趋势,MEMS传感器集成通信、CPU、电池等组件及多种传感器,具有体积小、功耗低、成本低、集成度高、智能化特点,广泛应用于消费电子、医疗和车联网等领域。
涉及企业:
芯片
翱捷科技:具备全球稀缺的全制式蜂窝基带芯片研发能力的平台型芯片设计企业。2015年成立以来一直专注于无线通信芯片的研发和技术创新。公司各类芯片产品可应用于手机、智能穿戴设备为代表的消费电子市场和以智慧安防、智能家居、自动驾驶为代表的智能物联市场。
先科电子:领先的高质量模拟和混合信号半导体产品供应商。成立于1960年,主要为客户提供电源管理、保护、高级通信。人机界面、测试与测量以及无线和感应产品方的专有解决方案。
广芯微电子:成立于2017年,一家为客户提供创新解决方案的集成电路设计企业,公司开发包括面向工业物联网(IIoT)并支持边缘计算的专用处理器芯片、面向LPWA的IoT连接专用芯片、IoT基带处理器芯片、以及应用于传感器信号调理的专用芯片。
华为海思:全球领先的Fabless半导体与器件设计公司,前身为华为集成电路设计中心,2004年注册成立实体公司,提供海思芯片的对外销售及服务。
联发科:全球第四大无晶圆半导体公司,联发科技的核心业务包括移动通信、智能家居与车用电子,着重研发适用于跨平台的芯片组核心技术,联发科的芯片经过优化,能在极低散热量且极度节能的模式下运行,以延长电池续航力,时时刻刻达到高效能、高电源效率与连网能力的完美平衡。
紫光展锐:我国集成电路设计产业的龙头企业。公司于2013年成立,致力于移动通信和物联网领域核心芯片的研发及设计,产品包括移动通信中央处理器、基带芯片、AI芯片、射频前端芯片、射频芯片等各类通信、计算及控制芯片,其物联网解决方案支持众多智能电子产品,包括智能手机、平板电脑、Wi-Fi调制解调器、家用设备、可穿戴设备、互联汽车产品等。
移芯通信:为中国自主研发的超低功耗NB-IoT和Cat-M物联网芯片供应商。公司于2017 年成立,2020年12月完成B轮融资。主要业务为蜂窝物联网芯片的研发和销售,致力于设计全球极致性价比的蜂窝物联网基带芯片。
高通:是全球领先的无线科技创新者,也是5G研发、商用与实现规模化的推动力量。成立于1985年,1991年在纳斯达克上市。Qualcomm主要研发无线芯片平台和其它产品解决方案,凭借行业领先的技术解决方案以及在标准组织中的积极贡献,Qualcomm成为赋能无线生态系统不可或缺的一部分。
诺领科技成立于2018年9月,是探索满足IoT需求的全集成、低功耗无线SoC解决方案的先行者。诺领科技作为一家广域无线物联网芯片设计公司,拥有射频模拟、基带通信系统、GNSS、SoC系统和软件方面的顶尖人才,致力于发布最佳SoC解决方案。公司目前推出的产品包括物联网系统级芯片NB-IoT和Cat-M SoCs,服务于广泛的市场,其中包括智慧城市、可穿戴设备、资产追踪等等。
芯翼信息是5G物联网端侧SoC创新领导者。成立于2017年3月,公司专注于物联网通讯芯片(NB-IoT)的研发和销售。其产品XY1100是全球首颗single die集成CMOS PA的量产NB-IoT SoC,具有超低功耗、超小体积模块设计和开发灵活等优势,可应用于智慧气表、智慧水表、烟感、电动车、物流跟踪、智慧穿戴等应用场景。
智联安科技是一家专业从事芯片设计的国家高新技术企业。成立于2013年9月,公司总部位于中国北京,在硅谷、武汉、合肥等多地设有子公司和技术研发中心。公司致力于无线通信芯片的技术研发,目前已于2019年8月成功完成NB-IoT终端通信芯片MK8010量产流片,并在多个行业中实现落地应用。
中兴微电子为中国领先的通信IC设计公司。成立于2003年,中兴微电子专注于通信网络、智能家庭和行业应用等通信芯片开发,自主研发并成功商用的芯片达到100多种,覆盖通信网络“承载、接入、终端”领域,服务全球160多个国家和地区,连续多年被评为“中国十大集成电路设计企业”。
Nordic Semiconductor北欧半导体是专注研究物联网无线技术无晶圆厂半导体公司。公司专注于低功耗无线技术产品,包括短距离蓝牙,2020年从Imagination Technologies收购的Wi-Fi技术和LTE-M / NB-IoT蜂窝物联网解决方案。
Marvell美满是高性能数据基础架构产品的全球半导体解决方案提供商。成立于1995年,Marvell专注模拟,混合信号,计算,数字信号处理,网络,安全性和存储领域,提供产品和解决方案来满足汽车,运营商,数据中心和企业数据基础架构市场日益增长的计算,网络,安全性和存储需求。公司当前的产品主要包括两大类:网络和存储。
Broadcom博通是全球领先的有线和无线通信半导体公司。拥有50年来的创新,协作和卓越工程经验,公司设计提供高性能并提供关键任务功能的产品和软件,包括半导体解决方案和基础设施软件解决方案,半导体解决方案主要包括明星级的有线基础设施业务(以太网交换芯片/数据包处理器/ASCI等)和无线芯片业务(Wi-Fi 芯片/蓝牙/GPS 芯片等)。基础设施软件部门主要包括主机、企业软件解决方案和光纤通道存储区域网络业务。
NXP恩智浦半导体公司是嵌入式应用安全连接解决方案的全球领导者。公司于2006年在荷兰成立,前身为荷兰飞利浦公司于1953年成立的半导体事业部,致力于为客户提供广泛的半导体产品组合,包括微控制器,应用处理器,通信处理器,连接芯片组,模拟和接口设备,RF功率放大器,安全控制器和传感器等
乐鑫科技是一家专业的物联网整体解决方案供应商。公司在2008年4月成立于上海,是一家主要从事智能物联网Wi-Fi MCU通信芯片与模组研发设计与销售的公司。公司采用Fabless的经营模式,将晶圆制造、封装和测试环节委托于专业代工厂商。近年来,公司牢牢把握智能物联网行业的机遇,主要产品Wi-Fi MCU通信芯片目前主要运用于智能家居、智能照明、智能支付终端、智能可穿戴设备、传感设备及工业控制等物联网领域
晶晨股份是全球布局、国内领先的集成电路设计商。成立于2003年,公司专注于为多媒体智能终端SoC芯片的研发、设计与销售,芯片产品主要应用于智能机顶盒、智能电视和AI音视频系统终端等科技前沿领域。公司属于典型的Fabless模式IC设计公司,将晶圆制造、芯片封装和芯片测试环节分别委托给专业的晶圆制造企业和封装测试企业代工完成,自身则长期专注于多媒体智能终端SoC芯片的研发、设计与销售,已成为智能机顶盒芯片的领导者、智能电视芯片的引领者和AI音视频系统终端芯片的开拓者。
蜂窝模组企业
移远通信:全球领先的物联网模组龙头。公司成立于2010年,从事物联网领域无线通信模组及其解决方案的设计、生产、研发与销售服务,可提供包括无线通信模组、物联网应用解决方案及云平台管理在内的一站式服务。
广和通:作为首家上市的无线通讯模组企业,近十年为公司业务的快速发展期。成立于1999年,并于2017年在深圳证券交易所创业板上市,成为中国无线通讯模组产业中第一家上市企业。公司主要从事无线通信模块及其应用行业的通信解决方案的设计、研发与销售服务。
美格智能:全球领先的无线通信模组及解决方案提供商。成立于2007年,美格智能专注于为全球客户提供以MeiGLink品牌为核心的标准M2M/智能安卓无线通信模组、物联网解决方案、技术开发服务及云平台系统化解决方案。
日海智能:通信行业连接设备龙头,成立于2003年,2017年相继收购了龙尚科技与芯讯通,入股美国艾拉,在国内率先实现了“云+端”的物联网战略布局,卡位物联网发展关键环节;在2018年重新确立了AIoT人工智能物联网发展战略,
高新兴:全球领先的智慧城市物联网产品与服务提供商。成立于1997年,公司长期致力于研发基于物联网架构的感知、连接、平台层相关产品和技术,从下游物联网行业应用出发,以通用无线通信技术和超高频RFID技术为基础,融合大数据和人工智能等技术,实现物联网“终端+应用”纵向一体化战略布局,构筑物联网大数据应用产业集群,并成为物联网大数据应用多个细分行业领先者,服务于全球逾千家客户。目前公司正处于战略和资源进一步聚焦阶段,重点聚焦车联网和执法规范化两大垂直应用领域。
有方科技:物联网接入通信产品和服务提供商。成立于2006年,公司致力于为物联网行业提供稳定可靠的接入通信产品和服务。公司的主营业务为物联网无线通信模块、物联网无线通信终端和物联网无线通信解决方案的研发、生产(外协加工方式实现)及销售。
合宙通信:一家专业提供物联网无线通信解决方案技术产品和服务的高科技企业。成立于2014年,公司致力于提供基于通信模块的智能硬件、软件平台、云平台等综合解决方案
鼎桥通信:行业无线解决方案的领导者。成立于2005年,公司专注于无线通信技术与产品的创新,布局三大业务板块:行业无线、物联网&5G、行业定制终端。
锐明技术:全球商用车载监控龙头。成立于2002年,公司聚焦商用车视频监控和车联网18年,细分行业龙头公司,产品覆盖商用车全系车型。公司外销“商用车通用监控产品”,内销“商用车行业信息化产品”,全球累计超过120万辆商用车安装有公司的产品
传感器
奥比中光:一家全球领先的AI 3D 感知技术方案提供商。公司成立于2013年,在2020年12月进行上市辅导备案。公司拥有从芯片、算法,到系统、框架、上层应用支持的全栈技术能力,主要产品包括3D视觉传感器、消费级应用设备和工业级应用设备技术产品,其AI 3D 感知技术广泛应用于移动终端、智慧零售、智能服务、智能制造、智能安防、数字家庭等领域。
歌尔股份:一家电子元器件制造商,成立于2001年,属于消费电子行业,主营业务可分为精密零组件业务、智能声学整机业务和智能硬件业务。
汉威科技:气体传感器龙头企业,成立于1998年,并于2009年10月作为创业板首批上市公司在深交所创业板上市。公司致力于气体传感器和仪表的制造、并提供物联网解决方案
联创电子:成立于1998年,公司主营业务为研发、生产和销售触控显示类产品和光学元件产品。公司现已形成光学镜头和触控显示两大业务板块,主要产品包括高清广角镜头、平面保护镜片、手机触摸屏、中大尺寸触摸屏、显示模组、触控显示一体化模组等
瑞声科技:全球领先的智能设备解决方案提供商,在声学、光学、电磁传动、精密结构件、射频天线等领域提供专有技术解决方案。公司成立于1993年,公司是电磁器件、射频天线、精密结构件等多个细分领域的行业冠军,也是5G天线产品的重要供应商
睿创微纳公司是一家专业从事专用集成电路、红外热像芯片及MEMS传感器设计与制造,成立于2009年。公司具有完全自主的知识产权,为全球客户提供性能卓越的红外成像MEMS芯片、红外探测器、ASIC 处理器芯片、红外热成像与测温机芯、红外热像仪、激光产品光电系统。
远望谷:我国物联网产业的代表企业,成立于1999年,公司主营业务集中在物联网感知层和应用层,为多个行业提供基于RFID技术的系统解决方案、产品和服务。
金溢科技:一家智慧交通与物联网核心设备及解决方案提供商。公司创立于2004年,公司产品主要包括高速公路ETC产品、停车场ETC产品、多车道自由流ETC产品和基于射频技术的路径识别产品。
杭州士兰微电子:一家专业从事集成电路芯片设计以及半导体微电子相关产品生产的企业。公司成立于1997年,并于2003年3月在上交所主板上市。公司主要产品是集成电路以及相关的应用系统和方案,主要产品包括集成电路、半导体分立器件、LED(发光二极管)产品等三大类。
水晶光电:专业从事光学光电子行业的设计、研发与制造,专注于为行业领先客户提供全方位光学光电子相关产品及服务的公司。公司创建于2002年8月
敏芯股份:成立于2007年,是一家专业从事微电子机械系统传感器研发设计和销售的的高新技术企业,也是国内唯一掌握多品类MEMS芯片设计和制造工艺能力的半导体芯片上市公司,主营产品包括MEMS麦克风、MEMS压力传感器和MEMS惯性传感器
必创科技:成立于2005年,无线传感器网络系统解决方案及MEMS传感器芯片提供商
固锝电子:成立于1990年,2006年在深交所主板上市,是国内半导体分立器件二极管行业完善、齐全的设计、制造、封装、销售的厂商。
感知交互企业
出门问问:以语音交互和软硬结合为核心的AI公司。公司成立于2012年,作为入选“新基建产业独角兽TOP100”的人工智能企业,出门问问拥有完整的“端到端”语音交互相关技术栈,包括声音信号处理、热词唤醒、语音识别、自然语言识别、自然语言理解、语音合成等尖端技术。
汉王科技:国内人工智能产业的先行者,成立于1998年,在人工智能领域深耕二十多年,是一家模式识别领域的软件开发商与供应商,主营业务包括“人脸及生物特征识别”、“大数据与服务”、“智能终端”、“笔触控与轨迹”等
科大讯飞:亚太地区知名的智能语音和人工智能上市企业,公司成立于1999年,公司主营业务包括语音及语言、自然语言理解、机器学习推理及自主学习等人工智能核心技术研究、人工智能产品研发和行业应用落地。科大讯飞作为中国人工智能产业的先行者,在人工智能领域深耕二十年,公司致力让机器“能听会说,能理解会思考”,用人工智能建设美好世界,在发展过程中形成了显著的竞争优势。
声智科技:融合声学和人工智能技术的平台服务商,也是全球人工智能 *** 作系统领域的开拓者。公司成立于2016年4月,拥有声学与振动、语音与语义、图像与视频等远场声光融合算法,以及开源开放的壹元人工智能交互系统(SoundAI Azero),具有声光融合感知、人机智能交互、内容服务聚合、数据智能分析、IoT控制和即时通讯等能力。
云知声:致力于AI产业的高新技术企业,成立于2012年6月,总部位于北京。公司以AI语音技术起家,经过多年经验和技术的积累,逐渐构筑起一个涵盖机器学习平台、AI芯片、语音语言、图像及知识图谱等技术的技术城池,成为了具有世界顶尖智能语音技术的独角兽
生物识别企业
商汤科技:全球领先的人工智能平台公司,也是中国科技部指定的首个“智能视觉”国家新一代人工智能开放创新平台。公司自主研发并建立了全球顶级的深度学习平台和超算中心,推出了一系列领先的人工智能技术,包括:人脸识别、图像识别、文本识别、医疗影像识别、视频分析、无人驾驶和遥感等。商汤科技已成为亚洲领先的AI算法提供商。
神州泰岳:致力于将人工智能/大数据技术、物联网通讯技术、ICT技术进行融合,大力提升行业/企业组织信息化、智能化的质量与效率的高新技术企业。公司成立于2001年
端侧BIoT
比特大陆:是一家全球领先的科技公司,成立于2013年。公司立足中国,以全球视野整合前沿研发资源,专注于高速、低功耗定制芯片设计研发,其产品包括算力芯片、算力服务器、算力云,主要应用于区块链和人工智能领域。目前全球物联网产业体系建立完善据美权威咨询机构forrester预测2015全球物联网市场规模达3300亿美元物联网产业产值规模达7500亿元且每30%速度快速递增2020全球物联网与互联网业务比例达30∶1物联网万亿产业!未十物联网广泛应用于交通、物流、安防、电力、家居、医疗、矿业、军事等各领域预见给世界经济与社带巨变化工业物联网是指在工业中应用物联网技术,实现工业特有的价值增值的技术模式。
所有物联网都是为了实现万物互联,特别是物与物的互联,但是工业物联网又有其专有属性,原因是与工业物联网相对的消费物联网本身的联网密度、联网的实时性、联网物的异质化要求都不高,而工业物联网的要求主要表现在联网密度、联网实时性及联网异质化三个方面。
思考所有问题都需要从宏观到微观的细化过程,工业物联网也不能例外,我认为对工业物联网进行深度思考,需要从以下五个维度进行分析,否则将会要么带来一叶障目,要么带来好高骛远。
首先需要我们思考的问题是,工业物联网的价值、意义和目的是什么;第二个是工业物联网需要连什么的问题,这是一个范围的概念;第三个需要我们思考的是连入物联网的物的层级问题,也就是深度的问题;第四个需要我们思考的是实现物联的价值成本分析;第五个需要我们思考的是如何建设工业物联网。
互联网实现了计算机与计算机的连接,或者说实现了人与人的连接,这个连接带来了人的交互的便利,在这个基础上涌现出很多全新的、颠覆性的商业模式,例如,电子商务、即时通讯,社交媒体等等;而物联网将实现人与物、物与物的连接,同样我们也期望带来全新的、颠覆性的商业模式,甚至更进一步,期望带来人类生活、生产方式的全新的颠覆性的模式。
作为物联网主战场的工业物联网,人们对其的期许是在工业设计、制造、流通环节带来革命性的变革,为传统工业注入新的活力,提供新的势能,驱动工业在更高维度上发展、创新、乃至变革。随着计算、存储能力的提升,特别是大数据、人工智能的发展,任何行业对数据获取手段都提出了前所未有的要求。对数据获取手段的要求主要表现在四个特征,第一是高效性;第二是准确性;第三是实时性;第四是经济型;在当前技术能力下,能够同时满足这四个特征的就是工业物联网,首先,芯片技术已经发展到一个具有较强计算能力的MCU在美元以下,RFID芯片价格甚至已经到美分这个量级,使得工业物联网有了物质基础,同时满足了经济性要求;近三十年的通讯技术的发展,从模拟到数字,从简单调制到复杂调制技术的商用化,使无线通讯可以很廉价地覆盖几百米甚至数公里的范围,满足了数据获取的密集部署要求,同时由于工业物联网的永久在线的特征,使工业物联网满足数据获取的高效性、实时性要求;微电子技术在近年也发生了突飞猛进的发展,不论在价格上还是在进度上都有了长足的突破,满足了数据获取的准确性。
总而言之,工业物联网的出现是在以下几个条件成熟时涌现出来的不可逆转的趋势:
1、快速变化的市场需要数据支撑,产生了市场对数据获取的急切要求;
2、MCU的发展使得计算能力快速提升;
3、以调制技术为核心的通讯技术发展为联网建立的管道基础;
4、传感技术,特别是以MEMS为标志的微电子技术的发展给予感知世界提供的保证;
工业物联网不是规划出来的,是各种技术与需求发展进化的产物,是生活、生产、经济发展到一定高度后自然而然出现的,是在需求的驱动下,众多行业创新带了的自然产物。
通过工业物联网,可以把传统经济中不可数字化之物数字化,可以把传统不可数字化之行为数字化,可以把传统不可能变为可能,甚至变为容易获得、解决的方案。
这个问题是第一个问题的延续,如果不考虑经济性,那么我们可以说工业物联网连接一切可连接之物,但是,当我们在做一个务实的、有价值的方案时就不能不考虑可行性及经济性,那么工业物联网连什么呢?我们认为这是一个从哪里来到哪里去的问题,我们通过上面对价值、意义和目的分析可知,我们应该从目的反推,一切从目的出发,时刻盯紧企业需要弥补的最关键环节,例如,如果对量化OEE有需求,那么我们就要连接设备状态;如果要减少在制品,那么我们就要对在制品进行追踪;如果能源消耗对企业是重中之重,那么我们就要把能效物联化,等等。世界上不存在同样的两片树叶,同样地,世界上也不存在同样的两个企业,我们只能对企业本身进行深入分析,紧紧聚焦于企业价值,在保证经济性的基础上,确定工业物联网的实施范围方案。联网范围一个核心点是连入物的属性,也就是说我们通过分析连入物的属性与企业建设工业物联网目标的耦合度,决定需要实施工业物联网的广度。
通过分析工业物联网连什么后,我们得到了连入物的内容,接下来需要我们决定是对每个/每类连入物我们该数字化哪些属性,这里遇到工业物联网特有的一个障碍,需要连入工业物联网的物的可连通性问题, 特别是在设备互联时,可连通性表现的特别突出,例如,有的设备具有开放的通讯协议和可用的通讯接口,有的设备不开放协议等等,那么可连通性就是对方案供应商的很大的考验,我们的经验是有四种方案可供选择:
1、使用设备开放的协议;
2、使用设备自带的传感器;
3、添加新的传感器;
4、改变观察侧面及维度,使用全新的采集模式;
其中第四条,改变观察的侧面和维度,使用全新的连接方式是使用第一性原理,避开设备不开放协议或接口的阻碍,避开被设备供应商牵着鼻子走的方向,从本质上获取数据。例如:通过能效检测获得设备的使用状态,通过震动传感分析设备部件的故障、甚至是转速等,只要通过第一性原理从你需要的信息入手,而不是被动地从设备可以提供的数据入手来提供物联解决方案的方式。直接把我们需要的信息做为目标,观察除了直接连接设备外,我们还能够如何获得需要的信息,因为只有我们获得的数据能够与设备提供的数据在信息上能够“同构”即可。例如,我们可以在我们的物联设备上安装一个震动传感器,从传感器获得的数据中,我们即得到了设备是否开机,又得到了是否启动工作,同时还得到设备的转速。如果不用第一性原理,而是硬要跟设备互联,那至少要采集三个数据,并且未必设备能够给你。这就是典型的边缘计算的案例,边缘计算的计算规则一定要具有定制能力,可以说边缘计算一定是一个知识容器,可以方便地把客户、厂家,甚至是第三方的知识融入的容器,我们开发的支持脚本的设备已经具有了初步的边缘计算的功能,我们需要在这个方面继续加大支持力度。
所以,通过分析企业价值和物的可连通性,我们就可以明确定义需要连入物层级,也就明确了连入物的连接深度;
在连入物联网的物的层级中一个重要的概念是管理粒度,对于制造业来说,连入物的管理粒度大概分为如下几个层级:
1、传感级;
2、设备级;
3、产线级;
4、车间级;
5、企业级;
也就是说我们要在经济性可行的前提下定义数据获取的粒度。理论上讲,细粒度一定比粗粒度更好,更有价值,但是当加入成本分析后,可能并不一定粒度越细越好,需要按照各种制约因素找到一个平衡点。
价值成本永远在企业行为中持有权值最高的赞同或者否决的一票,通过前三项分析,我们仅剩下最后一个问题没有解决,这也是关乎价值成本的关键:管理粒度问题,我们到底需要在多细的粒度下进行管理?这带来了一个哲学问题:世界是不是需要黑盒子。什么意思呢?当我们确定一个管理粒度后,比管理粒度更细的信息将被隐藏在黑盒子中,这个黑盒子将成为我们分析深度或者认知深度的制约因素和约束条件。我们可以通过价值成本分析来找到这个平衡点,从而明确黑盒子的大小,并最终确定连入工业物联网的物的特性。
我们的期许是工业物联网建设的价值观,其他一起都是方法论。首先,我们在规划物联网时要本着既要有高瞻远瞩,又要有务实可行的精神。在思考黑盒子的大小时我们要高瞻远瞩,设计方案尽可能地以黑盒子尽量小为目标,而实施方案则按照价值成本分析选择合适的黑盒子的大小,也就是选择合适的管理粒度,从而保证投入收益的平衡,甚至我们可以把黑盒子尽量定义的大些,用以验证工业物联网的可行性,最大可能地降低工业物联网实施的风险。
总之,我们应该从以几个方案来确定工业物联网的建设原则:
1、期望获得什么结果?
2、期望用什么方式获得想要的结果?
3、需要信息基础提供什么?
4、工业物联网是否能够获得这些信息?
5、工业物联网如何获得这些信息?
6、获得这些信息的性价比如何?
7、回归分析,评估预期结果是否符合经济利益?
8、落地实施。
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