说起物联网(Internet of Things, IoT),估计很多人都耳熟能详,因为我们早就在各种各样的媒体中看到过好多次这个名词了。
按照中国传统观点,万物实际上是有着天然的联系的,那么人类为何又要画蛇添足般地再把他们连接起来呢?原因很简单, 万物的天然联系是依靠的自然规律,而人类并不能控制他们,而物联网让万物以人类的意愿进行连接,从而让人类可以控制他们 。物联网,无非是又一个人类征服和控制自然的尝试而已。只要万物能够互联并且通过有效的手段在需要的时候知道他们的状态,从而采用有效的手段进行干预,那么人类就有了对万物的相当程度的控制权。
这给了人们很大的想象空间,因此,也吸引了大量的淘金者,试图分享这样一块看起来巨大无比的蛋糕。 但这么多年来,现实并不乐观。
根据我的了解——可能并不准确——我感觉物联网现在处于一个比较尴尬的阶段。 一方面,物联网的呼声很大,人们寄予很大的期望;但另一方面,市场的反响并不热烈,本来应该跟人们的生活息息相关的物联网,似乎在现实中并没有被人们所感知。我观察到的现实就不很乐观。 算得上物联网的智能家居曲高和寡,国内力推的NB-IoT雷声大雨点小,LoRa使用的主流频段在国内被事实上禁用, Zigbee等覆盖范围过小……
在这里,我想梳理一下物联网在国内发展的现状,以便于更好地定位和找出问题所在。
物联网可以看做是互联网的升级版本,传统的互联网连接的是人;物联网不光连接人,还要连接物,除了人类的互动外,还需要让人能够更好地把控物。 人是自带智能的,所以传统的互联网的重点在于连接,只要有连接,人们就会互动,产生内容等,对网络的智能要求就不高;但物联网连接的是物,物本身不具备智能, 需要通过人来控制或者智能系统来自动控制。
物联网也是近十年来出现频率很高的智慧某某(例如智慧城市,智慧楼宇,智慧园区,智慧安防等)的基础设施。 什么是智慧?我认为就是能够根据某个特定的需求和目标,自主动态调节现有状态的能力 。这需要至少有两个部分构成,一是要有数据分析和处理的“大脑”部分,二是要有数据收集和指令执行的“躯体”部分。 我们往往把狭义的躯体部分作为狭义的物联网, 也可以称为物联网10, 实现了物体的初步连接和数据收集和反馈能力,但这套系统要想实用,实际上离不开人,因为数据的分析和控制指令的下达还是需要人来做;而大脑+躯体才是真正智慧的物联网,在我看来这才是能够给人类带来很大便利的物联网,才具备大范围应用的技术基础, 可以把这称为物联网20。
现阶段的物联网还是停留在由人控制的阶段,也就是10时代,这个阶段对数据的处理存在瓶颈,因此,并不适合复杂的应用,也不适合大范围使用。因此我们可以看到,应用比较广泛的应用也就是那少数的简单应用,如抄表、环境监测、家电控制等。云计算、大数据、机器学习、人工智能等技术是近几年的IT领域的热点,进展也非常迅速,他们的发展为物联网向20阶段进化提供了坚实的基础。
我们日常生活,现有的已经足够很好地满足人们的需求了;物联网,只是人们对更高生活水平的追求的产物,并且不是必需的;对于非必需品来说,要想普及需要足够的性价比或者就索性走高端路线。但从目前的物联网市场看,由于缺少比较成熟的家用物联网方案,因此并不能大规模使用,这导致物联网应用起来成本比较高,在家居中只有高端住宅才可能会使用,占比很少,家居物联网在这种初级阶段必须得要走高端路线,当然这也符合很多新事物的初始状况特征。
物联网在工商业中也有一些应用,例如RFID领域,我们已经可以在一些商店中看到。其他还有很多物联网项目,多数隐藏在智慧某某的名头之下,现阶段,只要是冠以智慧的项目,其造价一般会令人咂舌。 因此,在性价比不高的情况下,人们使用他的积极性自然不高了。
中国运营商去年决定要大力推广NB-IoT,他们试图提升性价比,因此希望设备和解决方案提供商们能够以较低的价格提供相关产品,由于其体量,确实有部分供应商愿意以接近成本价的价格向其提供产品;但即使是这样,愿意使用的用户也不多,这让供应商的积极性大大降低,因为根本就无利可图。也因为此,NB-IoT的这一波推广活动实际上到目前看来是比较失败的。
从连接介质来看,物联网分为有线和无线两种,考虑到实际部署的难度,无线方式显然更有机会会成为主流的连接方式。
从终端和因特网连接关系来看,物联网也可以划分为两种方式:一种是直接和因特网连接,例如NB-IoT、2/3/4G蜂窝网络、eMTC等; 另一种是通过网关间接和因特网连接,例如LoRa、SigFox、ZigBee、BLE、WiFi等。不同的协议都是针对不同的应用场景设计的,因此在实际使用中都有其优缺点。例如我们常用的WiFi,要保证速率和可靠性,因此覆盖距离不够长,连接不可靠; NB-IoT主要用于低速率物联网应用,能够直接联网,但速率低, 用户连接数少; LoRa的覆盖比较广,但速率低,用户连接数也有限制……
因此,实际部署时需要根据不同的应用场景选择不同的技术、标准以及相应的设备,而在现场实施的时候又会有很多意想不到的困难。无线部署也需要做网优等工作,对实施人员的要求比较高。 这些都增大了物联网的部署难度。
由于物联网一般使用无线技术,那么频谱资源就是物联网的一个非常核心的资源。频谱资源时稀缺的,因为有太多的地方需要这类资源。例如我们的移动电话、微波通信、卫星通信、应急通信、无线WiFi等等。这些资源由于其稀缺性,需要统一的规划。而这在不同的国家也面临着不同的状况。
例如现在比较火热的LoRa,阿里巴巴、腾讯等互联网企业刚刚加入该标准联盟,结果国家的新的频谱规划就给予他们致命一击,LoRa所使用的sub-1G的频谱资源实际上是不开放的。
目前在全球,唯一明确的民用频段就是24GHz,也就是WiFi、蓝牙等使用的频段。但这个频段的问题是与低频段的无线电波相比,越障能力比较差,因此覆盖能力不强。而又由于太多的民用无线设备都是用这个频段,导致这个频段的信号比较“脏”,收到的干扰比较大。 现有的使用这个频段的蓝牙、WiFi协议本身也是为了IP宽带连接而设计的,专注于速率,所以也导致覆盖范围一般不超过100米,并且连接数量有着很大的限制。 因此,要想避免频谱资源的政策风险,就只能使用24GHz这个频段 ,那么如何在这样的情况下增加无线覆盖的范围,提升覆盖距离,就是物联网公司需要解决的一个大问题。
比较有实际应用意义的物联网的规模需要达到一定的程度,也就是终端要足够多,很多地方并不具备电源接入的条件,那么就需要终端的功耗要足够低或者索性无源。
无源当然是最佳的方式,目前的解决方案是要加储能电路,但这种电量非常微小,在现有的技术条件下,覆盖范围和传输能力都受到严重的制约,只能适应很少的一部分场景。因此,大多数情况还是需要有源的终端,这就需要功耗尽可能地低了。 功耗问题可能是目前物联网面临的主要问题之一。
例如在智慧停车之类的项目中,有部分方案是用NB-IoT实现的。这个标准由于使用了蜂窝技术,只有运营商具备掌控的能力,所以电信运营商和设备商都非常有热情去推广,也号称一块电池可以用十年,看起来功耗似乎很低,但那是有前提条件的,就是它平时处于睡眠状态,每天主动醒来一次上传一次数据,在这样的情况下才可能坚持十年。 但用于停车就得频频被唤醒,因此在这个场景中使用就非常耗电。根据实际使用的经验,差不多5个月左右就得去更换电池了。这带来极大的维护工作量,而且电池的成本本身也非常高。因此,至少在停车这种方案中,NB-IoT并不是一个好的选择。如果用LoRa呢?在停车中也有应用,表现好一点,能够达到一年多的使用时间而不用换电池。而一般里面模块和芯片的寿命在5年以上,也就是说,在终端设备的生命周期里,需要更换多次电池,每一次更换电池实际上跟新开工一个项目工作量差不多多少。因此,我们不能说这种状况是令人满意的。
所以,如果能够解决有源终端的功耗难题,不光可以大大减轻日后的维护工作量,还可以大大降低终端的成本,这是因为在实际应用中,电池是物联网终端的主要成本之一。
技术本身是没有国界的,但遗憾的是我们并不生存在一个理想的世界里,我们的现实世界依然存在着各种各样的利益群体,有的时候出于自身利益的考虑,作为体现现代竞争力的物联网技术就要受到一些因素的制约。国家就是一个典型的利益群体,而国家安全往往是这个群体的最高利益之一。信息安全是国家安全的一个重要方面,物联网搜集各种各样的信息,这些信息有的时候就是非常机密的情报,不方便被其他利益团体所获知,因此,在物联网标准方面,在一开始就要注意这个方面。
LoRa是美国公司Semtech所提出的一个物联网标准,也是目前比较主流的标准。这个标准对标的是SigFox——一个欧洲的私人公司封闭的物联网标准,但SigFox用自己的标准建了一个覆盖很广的网络,对外运营物联网业务,可以叫做物联网供应商;而LoRa是半开放的标准,允许用户使用这种技术进行模块和终端产品的开发,并用这些产品组建自己的LoRa物联网,虽然相比于市场上主流的其他方案,看起来价格并不贵,但标准、芯片等核心部分过分集中于美国的供应商Semtech上,在特定的时候这就是一个很大的风险。
因此,无论是物联网方案提供商、物联网产品开发商,还是用户,在选择物联网标准的时候要考虑到这个问题。当然,对于小规模的民用应用,采用什么标准问题不大,但对于军用、大规模应用来说,不考虑这个因素将可能让投资全部打水漂。 最近的无线电频谱的一个征求意见的文件就让某国外标准被判了死刑,即使我们最大的两个互联网公司刚刚加入了这个阵营也是无可奈何。
NB-IoT是中国特别是运营商和设备提供商力推的标准,但它的问题在于功耗较高、用户容量有限,所以,在很多场景里并不适合。因此,中国还需要更多的物联网标准,来补充NB-IoT的不足。
如今在我们身边已经可以看到许多物联网的设备了,大到智慧城市、无人商店,小到智能手环、智能温度控制仪等,我们已经享受到了物联网所带来的便利,但与此同时,科幻中万物互联的场景依然还比较遥远,我们总是习惯性的把未来预估的足够近,但是技术的发现显然拉远了我们与未来的距离。简单来说,物联网如今的发展依然非常缓慢。
当然若说缓慢也只是相对的,物联网的概念是在1999年被正式提出,如今经过将近20年的发展,若只从物联网本身出发,其技术已经进步相当大了,可谓从无到有的突破。但是如今物联网的发展已经满足不了人们日益提高的消费观念,加上其他诸多原因,导致了目前物联网依旧处在一个低速发展的状态。
缓慢发展的物联网
若是要探寻物联网发展为何依旧缓慢,目前可以归纳出以下几个原因,其一便是基础研究无法跟上,众所周知,物联网依赖于众多传感器通过网络连接,进行数据交互,最后形成整个物联网体系,因此准确的来说物联网本质上是一种传感器网络、自组织及多跳网络(wireless sensor network, ad-hoc network,wireless multi-hop network)。
但是想要实现一个分布式传感器采集网络,并不是想象中那么容易的事情。传统的无线网络如蜂窝、WLAN等,在高速移动的情况下通过优化路由和带宽分配策略可以达到较好的通信智联。但是这种方案在传感器网络上是有缺陷的,首先受限于能源的供给,目前只能采取电池或者太阳能进行供电,无法直接提供能量,所以当前传感器设计的重点在于保证功能完整情况下最大化地节能和增加网络的生存周期。
其次无线模块的发射距离和发射功率正相关,但是当通信节点之间距离大于最大发射距离时该如何解决最后当无线节点没电时又要怎么解决
可以说上述三个问题,便是目前无线传感网络研究中最核心的三个基本问题,几乎所有的研究都是在攻克这三项难关。如果这三个问题不解决,那么无线传感网络就无从谈起,更别提物联网的商业化了。
如何解决拖慢物联网发展的关键问题
目前对于这三个基本问题市面上也有一些相应的解决方案。第一个路由策略问题学术界已经有很多研究了,平面路由策略比如泛洪(Flooding)、SPIN、定向扩散等等。那么如何解决通信距离问题,由此产生了多跳网络以及组织网络。
多跳网络很好理解,为了降低节点的无线发射距离所带来的能量损耗,节点会将数据发送到最近的另一个节点,通过接力棒的方式把数据以减损最少的方式传递下去,这就是多跳网络(multi-hop);而组织网络(ad-hoc)则复杂一些,在组织网络中的每一个节点即使网络节点又是路由器,而每一个节点都可以当做网关和外网通信,同时也可以转发数据包,这使得在传输数据上可以有多种方式,而如何选择最优的方式进行数据传递则是下一个挑战。
至于最后一个问题,该如何对节点进行供能,由于目前太阳能转化的效率依然不高,因此采用太阳能进行供电则会力有不逮。目前最简单直接的办法是更换电池,但是这样会浪费大量的时间。因此现在正在研究通过反射散射链路调制空间中的电磁信号进行供能和通信,也就是无线充电技术,这样可以彻底解决供电问题,但从实验到商用依然还有一段路要走。
以上便是从传感器技术制约的角度来看物联网发展的瓶颈,物联网的发展除了技术因素之外,还有许多其他方面的缘故。
需求疲软 标准混乱
首当其冲的自然是需求上的疲软,目前物联网的应用端除了在商用或工业用途之外,在个人消费商的应用还未显现,这也导致了物联网的发展进程得不到爆发式的推进。
其次,由于现在物联网依然还处在一个混乱的状态,但就一个物联网无线连接技术标准就有NB-IoT、LoRa、ECGSM、eMTC等,无法统一的标准,使得物联网硬件成本始终高居不下。
除了硬件之外,软件生态更是建设艰难,现在的物联网企业甚至要把软件与硬件通过打包进行一条龙服务。
而随着技术的发展,也带动物联网数据的产生,而这些数据的安全性该如何保障,以及随之而来的关于采集用户隐私数据的法律问题,都限制了物联网的发展。
当然随着5G以及人工智能的发展,物联网也将在这些技术的带动之下进行大步跨越,这将会帮助解决物联网技术以及标准上的问题,而这些问题的解决也将带动物联网生态的建立,届时物联网也将慢慢完善建设。
物联网发展还须技术推动
目前来说,最重要的问题依然在物联网的需求方面,而需求是一个技术进步的动力,如何激活市场对于物联网的需求,也是目前最需要解决的关键所在,因此可以看到许多对于物联网的宣传,正是为了引导市场接纳物联网,为今后的物联网发展打下地基。
物联网的未来是拥有无限可能的,不过就目前而言,物联网发展的风口依然迟迟未现,但不用就此感到焦虑,只不过是我们对于物联网的期望太高所导致的,而物联网本身也一直在稳步的推进当中。
比尔盖茨的《未来之路》中有这么一句话,我们总是高估了未来两年里将发生的变化,过于低估了未来十年将发生的变化。物联网的未来无疑是光明的,而我们只需静待它到来的那一天。
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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。国际电信联盟日前审议通过了我国提交的“物联网概述”标准草案,成为全球第一个物联网总体性标准。标准涵盖物联网的概念、术语、技术视图、特征、需求、参考模型、商业模式等基本内容,对指导和促进全球物联网技术、产业、应用、标准的发展具有重要意义。
由政府牵头做好顶层设计、制定相关标准、协调产业链发展,是物联网发展的关键,也是物联网发展的瓶颈之一,但标准并不意味着市场利润和份额。在跨越了标准这道“槛”之后,在应用和技术上的瓶颈还亟待突破,尤其是传感器技术。作为物联网基础的传感器,一直发展比较后,尤其是高端需求严重依赖进口,目前传感器进口占比80%,传感器芯片进口占比达90%,缺乏真正的产业主动权。
在技术方面,我国传感器企业规模普遍较小,缺乏有竞争力的核心技术,在精度、制作成本降低、芯片体积等方面,都很难和世界级大型公司竞争。市场上面临中高端依赖进口、低端价格战和同质化竞争的局面。
物联网想要获得更好的发展,传感器企业重任在肩,应当重点研究与开发微型化技术、低成本技术、低功耗技术、网络化技术等难点突出的技术问题,只有这样才能为物联网发展提供可靠的传感器支撑。为什么会发展缓慢?主要是因为基础研究现在还无法跟上。
这个方向一直是我在跟踪和关注的,传感器开发和数据处理应该算是我的老本行。要想知道物联网究竟是什么,以及为什么发展会如此缓慢,就要了解它的技术沿革和发展历程。
物联网并不是一个很新的技术,它的本质便是上个世纪学术界开始兴起传感器网络、自组织及多跳网络(wireless sensor network, ad-hoc network, wireless multi-hop network)。RFID在智能物流上的应用只是最为基本的应用场景,当前的研究远比这个更为复杂。
随着微电子技术尤其是MEMS器件的高速发展,无线射频模块已经高度集成化、微型化且更加稳定,同时,使用传感器组网实现分布式数据采集有了现实的需求,尤其是在一些环境恶劣人工采集成本较高的场景当中(如森林、火灾场景、高压输电线、战场、太空,以及人工较难采集的情况,例如跟踪野生动物、空气检测等)。在人工检测成本较高的场景中的应用,是物联网技术发展的主要方向。
但是,回到最开始,要想实现一个分布式传感器采集网络即sensor network,看起来简单,但实际上却不是那么容易的事情。传统的无线网络如蜂窝、WLAN等等,在高速移动的情况下优化路由和带宽分配策略可以达到较好的通信质量。但是相应的方案放在传感器网络上就存在问题:
1、无线传感器网络的传感器节点往往处于不能直接供给能量的场景,也就是经常性只能使用电池或者太阳能供电,因此,传感器网络设计的重点在于保证功能完整情况下最大化地节能和增加网络的生存周期;、
2、无线模块发射距离和发射功率正相关,当通信的两节点之间的距离大于最大发射距离该怎么办?
3、当无线节点没有电怎么解决?
应该说能源供给问题是无线传感网络的研究中最核心的问题,这个领域最经典的理论都是在解决这三个基本问题。虽然现在学术界开始玩大数据,弄几个sensor,组个网采点数据,来个大数据分析看起来很高大上,但是如果这三个核心问题不解决,那么物联网这个东西就离商业化还很遥远。
回到这三个问题,第一个路由策略问题学术界已经有很多研究了,平面路由策略比如泛洪(Flooding)、SPIN、定向扩散等等。
第二个,当两个无线节点之间的通信距离太远,或者这个通信距离会消耗大量能量怎么办?为了解决这个问题,出现了多跳网络(multi-hop),以及自组织网络(ad-hoc),即,为了最大程度降低节点的无线发射距离从而减少能量消耗,节点会将数据包先发送给最近的一个节点,然后再发送给另外一个,以这种多节点中继和接力棒的方式进行通信,从而最大程度减少通信的能量消耗,这是多跳;自组织就更加复杂了,在ad-hoc里面,每一个节点既是网络节点又是路由器,每一个节点都可以当成是网关和外网通信,同时也可以转发数据包,从而使得无线传感网络在数据传输上更具有d性、能源消耗最大程度优化。但是组网和多跳策略是个挑战,如何选择最优化的路由和hop的方式是个问题。
第三个问题,节点如何供能?最先想到的应该是太阳能,但是太阳能电池板在面积有限的情况下供电能力有限。因此后来又出现了温差供能等等奇葩方式。最简单的方式其实应该是换电池。前年,U Washington的Gollakota组实现了backscatter应该是未来的大方向,这个组实现了一种无源传感器网络,即不需要供电,通过反向散射链路调制空间中的电磁信号进行供能和通信,从而彻底解决了供电问题。这应该算是一个突破,但是离商用还有些工作需要做。
无论当前物联网的概念炒作得多么火、如何花哨,它的实质就是实验室的这些东西,RFID这种东西在智能物流上的应用只是最基础的场景,而学术界的研究主要经历了三个阶段,第一个阶段是基于MEMS技术的小型化节点,最典型的代表是伯克利David Culler组的Smart Dust智能灰尘,节点之间采用散射光进行通信,传感器节点仅1mm³大小;第二个阶段是解决组网问题,即ad-hoc和multi-hop方式的自组织和多跳网络;到了第三个阶段,学术界开始于寻找应用场景,开始跟大数据结合,玩一些看起来“好玩的东西”。实际上,大数据概念最早的提出,也是因为物联网的兴起,传感器接入网络之后,大大增加了可以挖掘的数据量,网络上的数据不但包括社交网络这种来自用户的数据,还有了来自物理世界的数据。
这个方向的很多大牛都转向mobile computing或者进入工业界了。随着传感器网络方向开始式微,国内的物联网产业也开始降温了,其根本原因在于:
1、供能瓶颈太大,用过智能手机的应该体会很深,当前锂电池供电能力有限;
2、传感器微型化遇到瓶颈,虽然MEMS给传感器微型化提供了一个有效的技术思路,但是这个也依赖于工艺的提升,数字器件可以用很小的制程,但是模拟器件,尤其是CMOS,微型化还是有困难;
3、无线传感网络,以及这中间出现的自组织和多跳网络的典型系统,如Smart Dust,M³实际上还是比较适合于特种应用,如军事和火灾营救、太空中等等,商业应用需要挖掘更多的应用场景,前几天百度投资的Indoor Atlas采用监测地磁的方式做室内定位,这是一个好的场景,但是当前主流的室内定位技术实际上并没有很大的发展,一直存在技术瓶颈。
总之,物联网也好,CPS也好,这个方向在未来毋庸置疑有着广阔的发展前景,但是当前基础研究和相关技术还有待发展,因此看起来发展缓慢,其实就是停滞,都在等待一个颠覆性应用可以让sensor network诈尸。当前,支撑信息通讯产业飞速发展的两大关键性技术分别是5G和IPv6,与异常火热的5G相比,见诸媒体时间更早的IPv6似乎显得不温不火。不过,其重要性却毋庸置疑。那么,在IPv6的推广中,目前最大的障碍是什么呢?推进IPv6规模部署专家委主任、中国互联网协会理事长、中国工程院院士邬贺铨给出的答案令许多人始料不及——“家里的路由器和商业网站”,由于许多厂家甚至是知名厂家的产品不支持IPv6,致使IPv6的推广进度减缓。
全球加速推进IPv6部署
由于IPv6作为下一代IP协议至关重要,因此世界各国政府都在积极引导,在推进IPv6中加速竞跑。据邬贺铨院士介绍,美国政府颁布了《政府IPv6应用指南/规划路线图》,希望通过政府先导,在联邦政府机构内网和外部服务中率先部署IPv6任务。欧盟发布指导文件,要求大型企业和运营商网络部署IPv6,用政府采购促进和带动IPv6的发展。德国、加拿大、日本、韩国、印度、澳大利亚和新加坡等国纷纷发布IPv6引导政策,制定了各自的发展规划。目前,比利时、美国、德国等国的IPv6用户数、内容源和流量等均居世界前列。
除各国政府外,互联网巨头也积极通过创新驱动和应用牵引,来推进IPv6的部署。例如,以谷歌、Facebook为首的互联网公司认定IPv6是必然趋势,发力提前部署,从2012年起所有内容全面开启IPv6;谷歌、苹果、微软的终端 *** 作系统全面支持IPv6,双栈环境下IPv6访问优先。截至2019年5月,在Alexa Top1000网站中,支持IPv6的比例已达到27%。
APNIC的统计数据显示,截至2019年5月,全球IPv6用户数已达657亿。让很多人感到吃惊的是,用户数最多的国家是印度,总数高达306亿,占比已经超过52%。
“根据对部分典型互联网应用的实时监测和采样统计,截至2019年6月,我国IPv6活跃用户数为130亿。”展望未来,邬贺铨表示,“全球IPv6正在步入发展快车道,未来5年里,全球IPv6用户的占比将达到70%以上。”
中国的目标是三个世界第一
按照国家的《推进互联网协议第六版(IPv6)规模部署行动计划》,2019~2020年,我国部署IPv6良性发展的环境要日臻完善;2021~2025年,要全面完成向下一代互联网的平滑演进升级,实现网络规模、用户规模和流量规模三个世界第一,其中,活跃用户数要超过5亿。
邬贺铨院士在发布《中国IPv6发展状况》白皮书时表示,目前国内主要互联网网站及应用正在改造过程中,我国IPv6部署呈现以下几个特点:
首先,我国IPv6流量快速增长,但在总流量中的占比有待提升。近一年来,我国IPv6流量不断增长,截至2019年5月,中国电信、中国移动和中国联通城域网出口总流量达39843Gbps,LTE核心网总流量达50887Gbps,骨干直联点总流量达7574Gbps,国际出入口的IPv6总流量达到8045Gbps。但邬贺铨坦率地说,与IPv4流量相比,IPv6流量依然较少,有待进一步提升。据统计,中国电信、中国移动、中国联通和教育网城域网IPv6流入流量与IPv4流入流量的比例分别为015%、021%、019%和966%。
其次,我国IPv6地址量能满足当前发展需求,且拥有较丰富的储备。IPv6基础资源主要包括IPv6地址拥有量、AS通告数量等。当前我国IPv6地址申请量保持较快增长,截至2019年5月,我国IPv6地址资源总量居全球第一位。IPv6地址数量能够满足当前IPv6规模部署的要求,但是随着物联网、车联网、工业互联网快速发展,我国未来对于IPv6地址的需求量依然较大。
再次,我国骨干网全面支持IPv6,LTE网络和宽带接入网络大规模分配IPv6地址。基础电信企业积极推进网络基础设施改造,骨干网络、LTE网络、城域网络基本完成改造。IPv6国际出入口带宽“从无到有”,已开通100Gbps;全国13个骨干网直联点已经全部实现了IPv6互联互通,IPv6国内网间互联带宽快速增长,中国电信、中国移动、中国联通、中国广电、教育网和 科技 网累计开通IPv6网间互联带宽639Tbps。
最后,我国数据中心和域名服务系统改造较快,内容分发网络和云改造速度有待提升。三大基础电信企业的超大型、大型数据和中小型IDC已全部完成IPv6改造,可以为用户提供IPv6服务。三大基础电信企业的递归域名服务系统(DNS)全部支持IPv6域名解析。内容分发网络(CDN)企业已在全国范围内开展IPv6改造,初步具备IPv6的分发加速能力,但服务范围和服务带宽还有待进一步提升。云服务企业加快IPv6改造,负载均衡、云主机、对象存储、云服务器等云产品支持IPv6访问,但业务类型有待增加。
路由器和商业网站成最大瓶颈
白皮书显示,截至2019年5月,我国骨干直联点总流量达7574Gbps,中国电信、中国移动、中国联通和教育网IPv6流量与IPv4流量的比例分别为043%、014%、031%和899%。与三大运营商相比,教育网由于IPv6运营时间长,积累内容较多,流量明显高于基础电信企业,这反映出内容对流量拉动起到了决定性作用。同时,截至2019年5月,我国国际出入口流入总流量达6530Gbps,流出总流量达1515Gbps。数据表明,国际出入口流入流量远远高于流出流量,反映出目前我国国内IPv6内容源相对国际依然较少,更多的IPv6资源来自于国外,后续需要大力发展IPv6应用服务。
有趣的是,白皮书显示,家庭无线路由器对IPv6的支持度较低。一方面,主流的移动 *** 作系统、桌面 *** 作系统和服务器 *** 作系统,以及数据库等基础软件基本都已支持IPv6;另一方面,虽然IPv6规模部署的软硬件环境得到显著改观,但是家庭无线路由器的IPv6支持率依然偏低。在市场占有量较大的9个品牌共13款样品中,支持IPv6的设备只有6款。
同时,政府和央企网站积极发挥示范引领作用,截至2019年6月,全国91家省部级政府门户网站中主页可通过IPv6访问的网站共有83家,占比为912%;全国96家央企门户网站中主页可通过IPv6访问的网站有77家,占比为802%。不过,13家中央重点新闻网站中主页可通过IPv6访问的网站共有2家,占比为154%,明显偏低,亟待改造提速。
值得注意的是,虽然商业网站及应用改造明显加速,但其改造广度和深度仍有待提升。截至2019年6月,国内用户量排名前50的商业网站及移动应用可通过IPv6访问的已达40家,占比为80%。但在另外20%的网站中,却不乏微信、QQ、豆瓣、知乎、百度搜索和搜狗搜索等知名网站。邬贺铨认为,由于改造周期较长、牵涉环节较多,网络、应用、终端的协同发展机制有待进一步优化,网站及应用改造的广度和深度有待提升。
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