物联网行业基本知识

物联网行业基本知识,第1张

物联网,Internet of Things,简称“IoT”,即通过传感器或物理识别装置等感知技术,对物理世界进行感知,通过ICT通信传输技术将数据传输至物联网云处理平台进行计算和处理,实现人与人、人与物、物与物的链接,进而对物理世界进行管理和控制。一句话解释:互联网的升级迭代版,互联网实现人与人的链接,物联网增加人与物理世界的链接;感知物理世界的变化,并对物理世界进一步的管理和控制

萌芽期:(1991年-2004年):1994年美国麻省理工学院Kevin教授提出物联网概念,1995年,比尔盖茨在《未来之路》中构想物物互联,并未引起广泛关注。1999年,麻省理工学院首先提出物联网的定义。2003年,美国《技术评论》将传感网络技术列为未来生活的十大技术之首。

初步发展期:(2005年-2008年):2005年,国际电信联盟(ITU)发布《ITU互联网报告2005:物联网》,2008年第一届国际物联网大会在瑞士苏黎世举行。

高速发展期(2009年-至今):2009年美国政府将新能源和物联网确定为美国国家战略。2009年温家宝总理在无锡视察时提出“感知中国”,无锡率先建立“感知中国”研究中心,中科院、运营商和多所大学建立物联网研究院。中国正式开始物联网行业战略部署。2010年中国政府将物联网列为关键技术,并宣布物联网是长期发展计划的一部分。2015年,欧盟成立物联网创新联盟。2016年,NB-IoT技术即将进入规模商用阶段。2018年6月,5G通信技术成熟化,第一阶段全功能标准化工作完成,进入产业全面冲刺阶段。

总结中国物联网产业发展,大致经历:

第一阶段:智能消费产品的涌现

2012-2015年期间,消费类物联网产品一夜爆发,过后却慢慢消退。包括智能灯泡、智能插座、智能水壶、智能电饭煲等等智能产品出现在市场上。大致思路是将传统硬件产品,添加上Wi-Fi、蓝牙、ZiBbee等无线技术,再结合APP进行控制。这股热潮来的快、去的也快,因为害怕的稳定性和用户体验存在问题,再加上价格比较高,对于消费者而言性价比不高,市场认可度比较低。

第二阶段:底层技术完善

第二阶段相对于上个阶段,技术有更深层次的突破。这个时候涌现了各种各样的针对物联网的技术,比如NB-IoT、LoRa等新型的传输技术、AI算法、智能语音技术等等,边缘计算、智能计算等计算存储技术走上台,传感器产品也更加的智能化,具有更多的功能。

第三阶段:行业级应用兴起

完成技术突破之后,物联网的应用逐渐从早期的消费类应用往企业级应用发展。更多的应用于城市建设、政府政务、各行各业产业当中。

物联网IoT产业架构分四层:感知层、网络层、平台层、应用层;物联网IoT产业链:端——管——边——云——用

随着云端数据处理能力开始下沉,更加贴近数据源头,使得边缘计算成为物联网产业的重要关口;将来将有75%的数据需要在网络的边缘侧分析、处理和存储。因而物联网产业链由之前的“端——管——云——用”发展为现在的“端——管——边——云——用”;

“端”:物联网终端,主要是完成数据采集以及向网络端发送的作用;包含芯片、感知技术(传感器+识别技术)、 *** 作系统;

“管”:管道层,保证通信的作用,无线连接、卫星和量子通信等方式;

“边”:边缘计算,将集中式架构分解成边缘位置的点;

“云”:云平台,主要进行数据的计算和存储;包含云计算平台和AI技术;按厂商类型分:运营商、ICT、互联网和工业制造厂商以及第三方物联网平台;按商业模式分PaaS和本地部署;按照平台功能可以划分:设备管理平台、连接管理平台、应用开发平台和业务分析平台;

“用”:物联网IoT应用层,落地到不同行业应用场景中;三大业务主线:消费性物联网、政策驱动物联网和生产性物联网;(政策驱动物联网和生产性物联网并称产业物联网)

从产业集聚发展情况来看,我国已初步形成以北京—天津、上海—无锡、深圳—广州、重庆—成都为核心的 环渤海、长三角、珠三角、中西部 地区四大物联网产业集聚区的空间布局。

其中, 环渤海地区 凭借丰富的产学研资源和总部优势,成为我国物联网产业重要的研发、设计和生产制造基地; 长三角地区 以上海、无锡双核发展为带动,整体发展比较均衡,在技术研发与产业化、应用推广方面发挥了引领示范作用; 珠三角地区 是国内物联网市场化最成熟、体系最完备的地区,目前已形成了一批自主的、竞争力强的物联网应用技术成果和信息增值服务模式,产业规模领先其他地区; 中西部地区 软件、信息服务、传感器等领域发展迅猛,成为第四大产业基地,且在自然资源和人力资源方面均存在优势,对物联网产业链底端感知层具有一定的促进作用。

产业集聚区的形成有利于产业规模效应凸显,形成产业链;有助于改善协作条件,节约生产成本;而且能更好的发挥核心城市的辐射带动作用,促进区域一体化发展。目前,四大产业集聚区相互独立、各有特色,汇聚了一批具有全国影响力的龙头企业,产业链逐渐完善,研发机构和公共服务等配套体系基本完备。

昨天,几个同事在一起聊到了5G普及的问题。大家都有一个共同的问题:5G商用什么时候能全面覆盖?大家为此各自有自己的看法,有的认为这两年快了,有的认为可能10年才做得到。

我认为5G商用全面覆盖,达到现在4G这样普及的程度,再乐观也至少需要5年的时间,甚至会更久。 新技术的替代升级时间会受到多种现实因素的影响,对于5G来说,技术实现、用户需求、建设成本等等都会影响这个普及和覆盖的过程。下面我就这几个方面简单谈一谈。

5G技术实现:不同组网的过渡阶段

在2019年初,电信业巨头美国电话电报公司(AT&T)宣布在美国12个城市正式商用5G移动服务。很快就有用户发现,AT&T公司的5G其实是“5G E”。“5G E”的网速更是一大槽点,有测试表明“5G E”的下行传输速度为19488Mbps,上传速度更低,仅为1708Mbps。网速并无显著提升,仍与4G速度相当。于是,不少人吐槽AT&T公司搞了一个“假5G”。

这其实就是去年国内也出现过的关于5G组网方式的争论。 5G有非独立组织网(NSA)和独立组网(SA)两种部署方式 ,而“5G E”的组网方式就是NSA。 NSA的部署方式,是在原来4G的框架上做一些技术升级,提高网络带宽,但没有进行物理层面的替换 。实际上,我们可以把它理解成4G+,也就是4G到5G的过渡阶段。与NSA不同,SA采用的则是真正意义上的5G网络,它的核心网、计费系统、管理系统以及组织体系焕然一新,与4G完全不同。SA组网是5G的最终目标部署方案。

5G先出现NSA组网,再过渡到SA组网的过程其实是技术实现的一个必然历程。5G之战已经打响,许多公司都开始了5G网络测试工作,包括爱立信、诺基亚、三星等,其中最引人注目的当属华为。可以说,华为是目前全球唯一可提供完整5G通信服务的供应商。但是从目前的华为的5G业务推进速度看,我们还处于5G的初始阶段。国内大多数所谓的5G覆盖区域,采用的还是NSA组网方式,SA组网的可谓是凤毛麟角。我们还需要一段很长的过渡时间。

5G用户需求:现有应用场景有限

任何一个新技术能够在 社会 中进行大规模的商用化,后面必然有广泛的用户需求在推动。 对现今5G技术的发展,有不少人产生了这样的疑问:我们真的需要花那么大的代价去使用5G吗?现在的4G难道不够用吗?持这样观点的人不在少数。从现在普通用户的应用场景中看,的确4G是足够使用的,上网看个视频,刷个网页,根本不必要用到5G那么快的速度。需求类似的普通用户可能占到整个用户用户规模的八九成。剩下的一些有高性能应用场景的特殊用户,它们也会因为5G的成本问题而去选择其它方式替代,比如直接光纤接入。

华为自己对5G的应用场景定义: 5G除了带来更极致的体验和更大的容量,它还将开启物联网时代,并渗透进至各个行业。5G将结合大数据,云计算,人工智能等诸多创新技术,一起迎接信息通讯黄金10年的到来。

这样看来,5G技术更像是对未来应用的一个储备技术。华为自己都给出现5G通讯发展黄金10年的定义。所以,5G商用全面覆盖需要5-10年是一个比较靠谱的预测。

5G建设成本:对未来的投资

万事开头难,5G通讯网络的建设也是一样。5G网络建设初期,成本非常高。根据在华为从事相关工作的人员透露,在部署成本方面,单个5G基站在试商用期间的价格在50万元左右。另外,5G基站的单站网络部署还包括传输网、核心网,传输网折合到单个基站上的成本要10万元左右,5G核心网在部署初期的单城市造价约为1000万-3000万元。

即便未来5G基站价格会下滑一半左右,国内这么多城市,要建设完整的5G网络需要数百万5G宏站及上千万的小基站,算下来投资成本也要上万亿元。这样的成本对于运营商来说压力巨大,只能分时段分批次的投入,用时间跨度来间接的降低成本。

所以,我认为5G商用全面覆盖至少需要5年的时间,宽泛一点是5-10年这样跨度。大家有什么看法,或者有什么要指正的地方,欢迎讨论。

上个月,工信部和国家发改委联合印发《扩大和升级信息消费三年行动计划(2018—2020年)》,提出 “到2020年信息消费规模达到6万亿元,年均增长11%以上”的目标,其中5G商用将成为重要贡献力量。要求推进5G规模组网建设及应用示范工程,加快5G标准研究、技术试验,确保2020年启动5G商用。这被认为是5G最新的“小目标”。

5G网络作为第五代移动通信技术,带给人们的第一感受就是——“快”!与4G相比,5G峰值速率呈数10倍增长,从4G100Mb/s提高到几十Gb/s。也就是说,1秒钟可以下载10余部高清,可支持的用户连接数增长到100万用户/平方公里,可以更好地满足物联网这样的场景海量接入。

然而,这只是5G最基础的本领,5G更大的“威力”,在于它的“低时延”特性。4G网络下,终端到基站的时延一般为5毫秒,终端到服务器的时延为50~100毫秒。5G网络下,终端到基站的时延可降低到1毫秒,终端到服务器达10毫秒。 其中在医疗领域中,远程医疗不仅需要租用大容量的网络线路,而且在手术过程中,会因为网络延迟导致手术出现偏差。而5G技术完全弥补了现有远程医疗网络的缺陷,网络传速延迟几乎为0,大大提高了手术的成功率。

正是因为有了这些得天独厚的优势,5G还将进一步应用到工业、医疗、安全等领域,能够极大地促进这些领域的生产效率,以及创新出新的生产方式。同时5G还将渗透到车联网、物联网等相关产业,实现真正的"万物互联"。

尽管离5G正式商用还有一年半的时间,但眼下三大运营商已能捕捉到5G的身影。其中,电信方面早前表示将以5G创新示范网建设为契机,2019年实现5G试商用,2020年实现重点城市的规模商用。

在车联网领域,5G的超可靠、低时延特点正中V2X及自动驾驶所需。近年来,V2X的技术发展崭露头角,但现有的4G通信技术既无法完全满足V2X的需求,也难以达到自动驾驶的技术“标配”。从网联汽车向远程驾驶、车辆编队和真正意义上的无人自动驾驶转变,需要网络技术进步的支持,5G恰恰能够提供这些能力。过去十年自动驾驶和车联网虽然雷声颇大但雨点甚小,在于基础技术仍存在瓶颈,而5G网络的商用势必为自动驾驶和车联网的融合提供更合适的契机。

如今,5G技术发展已进入关键时期,全球通信运营商正在加速推进5G技术验证和商用。据GSA统计,截至2018年7月,全球42个国家和地区规划或已经启动5G频段拍卖,67家运营商计划2018年至2020年启动商用5G。

“在3G、4G的时代,牌照发放方面,我们比发达国家晚了很多年。而且,在3G、4G的标准上面,应该说我们还是后来者。如果说3G我们取得了突破,那么4G就是并跑,赶上了国外发达国家。而在5G的牌照发放上,不会晚于发达国家。” 中国工程院院士邬贺铨表示。

对于社会公众和各行各业来说,5G不仅仅是下一代移动通信技术,它更是一种全新的网络,以更有意义的方式连接汽车与城市、医院与家庭、人与周边万物。你期待吗?

Ericsson 稍早针对先前在 MWC 所展示的 5G 技术应用与趋势为台湾媒体进行介绍,且请到资深副总裁暨网路产品事业部主管 Arun Bansal 就 5G 的全球发展现状与各区域的目标进行解析; Ericsson 强调,相较 4G 及先前的技术以人与手机的应用作为网路核心应用, 5G 以融合网路的形式提供更多的可能性,而全球各区域对于 5G 的可能性与发展想法亦有不同。

Ericsson 认为, 5G 目前正迈向实验性商用部属,至于正式进入商用化将会在 2019 年,而 2020 则会是 5G 市场开始爆发的时间点;至于在台湾则是与中华电信、远传进行合作,也预计在 2020 为台湾消费者带来 100 倍网路速度提升,同时在台有高达 10 亿个装置联网。

2G 是以通话为主, 3G 带来行动网路浏览,到了 4G 则是将串流影音内容带到装置, 5G 则不再受限于以人使用手机装置的消费市场需求,在同一个网路环境内提供多元装置、人的网路连接,同时 5G 将带来网路提升、降低延迟以及增加可靠性,也让应用更不受限,也为物联网、车联网、工业应用、远距 *** 作技术带来更多的可能性,甚至结合 VR 、 AR 达到远距手术、远距驾驶等技术。

也因为 5G 带来更多的可能性,全球各地对于 5G 的可能性与主要发展方针也有不同的想法;北美电系业者希冀借由 5G 带来的高速网路与低延迟,解决部分区域难以布建光纤到府固网的问题,利用 5G 作为最后一哩的替代方案;欧洲则相当看重 5G 在工业应用、自动驾驶等的应用;至于亚洲主要是作为技术发展应用例如结合 VR 、 AR ,另外也看中 2020 奥运作为 5G 技术展示舞台,而中国、日本设法争取国际标准。

当前的互联网只限于信息共享,网络则被认为是互联网发展的第三阶段。网络可以构造地区性的网络、企事业内部网络、局域网网络,甚至家庭网络和个人网络。网络的根本特征并不一定是它的规模,而是资源共享,消除资源孤岛。 网络技术具有很大的应用潜力,能同时调动数百万台计算机完成某一个计算任务,能汇集数千科学家之力共同完成同一项科学试验,还可以让分布在各地的人们在虚拟环境中实现面对面交流。 发展历程 网络研究起源于过去十年美国政府资助的高性能计算科研项目。这项研究的目标是将跨地域的多台高性能计算机、大型数据库、大型的科研设备、通信设备、可视化设备和各种传感器等整合成一个巨大的超级计算机系统,以支持科学计算和科学研究。 微软公司把开发力量集中在数据网络上,关注使用网络共享信息,而不是网络的计算能力,这反映了学术和研究领域内的分歧。事实上,很多用于学术领域的网络技术都能够成为商业应用。 Argonne Globus是美国阿贡(Argonne)国家实验室的网络技术研发项目,全美12所大学和研究机构参与了该项目。Globus对资源管理、安全、信息服务及数据管理等网络计算的关键理论进行研究,开发能在各种平台上运行的网络计算工具软件,帮助规划和组建大型的网络试验平台,开发适合大型网络系统运行的大型应用程序。 目前,Globus技术已在美国航天局网络、欧洲数据网络、美国国家技术网络等8个项目中得到应用。2005年8月,美国国际商用机器公司(IBM)宣布投入数十亿美元研发网络计算,与Globus合作开发开放的网络计算标准,并宣称网络的价值不仅仅限于科学计算,商业应用也有很好的前景。网络计算和Globus从开始幕后走到前台,受到前所未有的关注。 中国非常重视发展网络技术,由863计划“高性能计算机及其核心软件”重大专项支持建设的中国国家网络项目在高性能计算机、网络软件、网络环境和应用等方面取得了创新性成果。具有18万亿次聚合计算能力、支持网络研究和网络应用的网络试验床——中国国家网络,已于2005年12月21日正式开通运行。这意味着通过网络技术,中国已能有效整合全国范围内大型计算机的计算资源,形成一个强大的计算平台,帮助科研单位和科技工作者等实现计算资源共享、数据共享和协同合作。 关键技术 网络的关键技术有网络结点、宽带网络系统、资源管理和任务调度工具、应用层的可视化工具。网络结点是网络计算资源的提供者,包括高端服务器、集群系统、MPP系统大型存储设备、数据库等。宽带网络系统是在网络计算环境中,提供高性能通信的必要手段。资源管理和任务调度工具用来解决资源的描述、组织和管理等关键问题。任务调度工具根据当前系统的负载情况,对系统内的任务进行动态调度,提高系统的运行效率。网络计算主要是科学计算,它往往伴随着海量数据。如果把计算结果转换成直观的图形信息,就能帮助研究人员摆脱理解数据的困难。这需要开发能在网络计算中传输和读取,并提供友好用户界面的可视化工具。 研究现状 网络计算通常着眼于大型应用项目,按照Globus技术,大型应用项目应由许多组织协同完成,它们形成一个“虚拟组织”,各组织拥有的计算资源在虚拟组织里共享,协同完成项目。对于共享而言,有价值的不是设备本身而是实体的接口或界面。 从技术角度看,共享是资源或实体间的互 *** 作。Globus技术设定,网络环境下的互 *** 作意味着需要开发一套通用协议,用于描述消息的格式和消息交换的规则。在协议之上则需要开发一系列服务,这与建立在TCP/IP(传输控制协议/网际协议)上的万维网服务原理相同。在服务中先定义应用编程接口,基于这些接口再构建软件开发工具。 Globus网络计算协议建立在网际协议之上,以网际协议中的通信、路由、名字解析等功能为基础。Globus协议分为构造层、连接层、资源层、汇集层和应用层五层。每层都有各自的服务、应用编程接口和软件开发工具、上层协议调用下层协议的服务。网络内的全局应用都需通过协议提供的服务调用 *** 作系统。 构造层功能是向上提供网络中可供共享的资源,是物理或逻辑实体。常用的共享资源包括处理能力、存储系统、目录、网络资源、分布式文件系统、分布式计算机池、计算机集群等。连接层是网络中网络事务处理通信与授权控制的核心协议。构造层提交的各资源间的数据交换都在这一层控制下实现的。各资源间的授权验证、安全控制也在此实现。资源层的作用是对单个资源实施控制,与可用资源进行安全握手、对资源做初始化、监测资源运行状况、统计与付费有关的资源使用数据。 汇集层的作用是将资源层提交的受控资源汇集在一起,供虚拟组织的应用程序共享、调用。为了对来自应用的共享进行管理和控制,汇集层提供目录服务、资源分配、日程安排、资源代理、资源监测诊断、网络启动、负荷控制、账户管理等多种功能。应用层是网络上用户的应用程序,它先通过各层的应用编程接口调用相应的服务,再通过服务调用网络上的资源来完成任务。应用程序的开发涉及大量库函数。为便于网络应用程序的开发,需要构建支持网络计算的库函数。 目前,Globus体系结构已为一些大型网络所采用。研究人员已经在天气预报、高能物理实验、航空器研究等领域开发了一些基于Globus网络计算的应用程序。虽然这些应用仍属试验性质,但它证明了网络计算可以完成不少超级计算机难以胜任的大型应用任务。可以预见,网络技术将很快掀起下一波互联网浪潮。面对即将到来的第三代互联网应用,很多发达国家都投入了大量研究资金,希望能抓住机遇,掌握未来的命运。 中国也加强了网络方面的投入。中科院计算所为自己的网络起名为“织女星网络”(Vega Grid),目标是具有大规模数据处理、高性能计算、资源共享和提高资源利用率的能力。与国内外其他网络研究项目相比,织女星网络的最大特点是“服务网络”。中国许多行业,如能源、交通、气象、水利、农林、教育、环保等对高性能计算网络即信息网络的需求非常巨大。预计在最近两三年内,就能看到更多的网络技术应用实例。 应用领域 网络技术的应用领域很广,主要有以下几方面。 分布式超级计算 分布式超级计算将分布在不同地点的超级计算机用高速网络连接起来,并用网络中间件软件“粘合”起来,形成比单台超级计算机强大得多的计算平台。 分布式仪器系统 分布式仪器系统使用网络管理分布在各地的贵重仪器系统,提供远程访问仪器设备的手段,提高仪器的利用率,方便用户的使用。 数据密集型计算并行计算技术往往是由一些计算密集型应用推动的,特别是一些带有巨大挑战性质的应用,大大促进了对高性能并行体系结构、编程环境、大规模可视化等领域的研究。数据密集型计算的应用比计算密集型的应用多得多,它对应的数据网络更侧重于数据的存储、传输和处理,计算网络则更侧重于计算能力的提高。在这个领域独占鳌头的项目是欧洲核子中心开展的数据网络(DataGrid)项目,其目标是处理2005年建成的大型强子对撞机源源不断产生的PB/s量级实验数据。 远程沉浸 这是一种特殊的网络化虚拟现实环境。它是对现实或历史的逼真反映,对高性能计算结果或数据库可视化。“沉浸”是指人可以完全融入其中:各地的参与者通过网络聚集在同一个虚拟空间里,既可以随意漫游,又可以相互沟通,还可以与虚拟环境交互,使之发生改变。目前,已经开发出几十个远程沉浸应用,包括虚拟历史博物馆、协同学习环境等。远程沉浸可以广泛应用于交互式科学可视化、教育、训练、艺术、娱乐、工业设计、信息可视化等许多领域。 信息集成 网络最初是以集成异构计算平台的身份出现,接着进入分布式海量数据处理领域。信息网络通过统一的信息交换架构和大量的中间件,向用户提供“信息随手可得”式的服务。网络信息集成将更多应用在商业上,分布在世界各地的应用程序和各种信息通过网络能进行无缝融合和沟通,从而形成崭新的商业机会。 信息集成如信息网络、服务网络、知识网络等,是近几年网络流行起来的应用方向。2002年,Globus联盟和IBM在全球网络论坛上发布了开放性网络服务架构及其详细规范,把Globus标准与支持商用的万维网服务标准结合起来。2004年,Globus联盟、IBM和惠普(HP)等又联合发布了新的网络标准草案,把开放性网络服务架构详细规范I转换成6个用于扩展万维网服务的规范,网络服务已与万维网服务彻底融为一体,标志着网络商用化时代的来临。 网络技术的发展,标准是关键。就像TCP/IP协议是因特网的核心一样,构建网络计算也需要对核心——标准协议和服务进行定义。目前,一些标准化团体正在积极行动。迄今为止,网络计算虽还没有正式的标准,但在核心技术上,相关机构与企业已达成一致,由美国阿贡国家实验室与南加州大学信息科学学院合作开发的Globus 计算工具软件已成为网络计算实际的标准,已有12家著名计算机和软件厂商宣布将采用Globus 计算工具软件。作为一种开放架构和开放标准基础设施,Globus 计算工具软件提供了构建网络应用所需的很多基本服务,如安全、资源发现、资源管理、数据访问等。目前所有重大的网络项目都是基于Globus 计算工具软件提供的协议与服务的。 除了标准以外,安全和可管理性、人才的缺乏也是网络计算亟待解决的一个问题,否则它将无法成为企业的商业架构。在真正实现商业应用之前,还需要解决许多问题。即便如此,构建全球网络的前景仍是无法抗拒的。 主要功能 一般来说,计算机网络可以提供以下一些主要功能: 资源共享 网络的出现使资源共享变得很简单,交流的双方可以跨越时空的障碍,随时随地传递信息。 信息传输与集中处理 数据是通过网络传递到服务器中,由服务器集中处理后再回送到终端。 负载均衡与分布处理 负载均衡同样是网络的一大特长。举个典型的例子:一个大型ICP(Internet内容提供商)为了支持更多的用户访问他的网站,在全世界多个地方放置了相同内容的>

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