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。物联网作为战略性新兴产业的重要组成部分,是促进相关产业集群发展的切入点,具有重要的战略意义和广阔的发展前景。我国具有较好的发展物联网产业的比较优势,同时也面临着一些瓶颈制约,如缺乏统一的发展战略、核心技术缺失、标准体系不完善、地址资源缺乏、规模化应用不足等,必须采取针对性的措施,促进我国物联网产业的发展。 物联网是把所有物品通过射频识别(RFID)等信息传感设备与互联网连接起来,实现智能化识别和管理的一种网络。物联网产业是由物联网芯片与技术提供商、应用设备提供商、软件与应用开发商、系统集成商、网络提供商、运营及服务商以及物联网用户构成的产业集群。美国、欧洲、日本、韩国等发达国家和地区高度重视物联网产业的发展,我国也将物联网纳入战略性新兴产业,并将采取一系列政策措施。本文对我国物联网产业集群发展的优势及存在的问题进行了分析,并提出了相应的对策建议。 一、我国物联网产业集群发展的优势 (一)具有一定的技术积累 中科院早在1999年就启动了物联网(传感网)研究,先后投入资金数亿元;《国家中长期科学与技术发展规划(2006-2020年)》和"新一代宽带移动无线通信网"重大专项均将物联网(传感网)列入重点研究领域。国家科技部、发改委、工业信息化部还专门立项对物联网的关键技术---射频识别(RFID)的研究和应用进行支持。科技部专门在先进制造领域设立了"RFID"专项,投入1亿多元对19个专题、近30家企事业单位进行了大规模的资助,从RFID芯片、关键 技术的研发到行业应用的整个产业链进行资助和培育。目前,我国在无线智能传感器网络通信技术、微型传感器、移动基站等方面都已取得重大进展。 (二)在标准制定上具有一定的先发优势 在世界物联网领域,我国与德国、美国、韩国一起,成为国际标准制定的四大发起国和主导国之一,取得了在国际标准制定中的重要话语权。这将改变我国在计算机、互联网两次信息浪潮中双双落后的局面。目前,我国物联网(传感网)标准体系已形成初步框架,向国际标准化组织提交的多项标准提案已被采纳。为加强物联网标准化工作,2009年9月11日,中国物联网(传感网)国家标准工作组正式成立。中国物联网标准联合工作组也在积极筹备过程中。 (三)具有了较好的产业集群发展的基础 一是技术研究和产业集群初具规模。2009年11月12日,江苏省、中科院、无锡市签署协议,共同建设"中国物联网研究发展中心"。同一天,中国移动宣布将在无锡成立中国移动物联网研究院,重点开展TD-SCDMA与物联网融合的技术研究与应用开发,并同时建设物联网数据中心,以支撑物联网相关业务的落地运营。23日,中国电信物联网应用和推广中心、中国电信物联网技术重点实验室在无锡成立。24日,中国联通与无锡签订协议,合作推进WCDMA与物联网融合。 2010年3月2日,上海物联网中心成立。在产业化组织方面,早在2005年9月,上海就成立了"电子标签与物联网产学研联盟"。2009年11月和12月,中关村物联网产业联盟、传感网(物联网)技术产业联盟筹备工作组相继成立。二是产业基地发展迅速。国家的大力支持下,2009年8月7日,首个国家物联网园区在无锡建立。11月13日,国务院正式批准在无锡建设国家传感网(物联网)创新示范区。各地的物联网产业基地建设也快速推进。 (四)具有广阔的市场发展潜力根据美国权威咨询机构FORRESTER预测,到2020年,世界上物物互联的业务,跟人与人通信的业务相比,将达到30比1,意味着物联网产业要比互联网大30倍。因此,物联网被称为是"下一个万亿级的通信业务"。二、我国物联网产业化集群发展存在的问题 (一)缺乏一个明确统一的物联网发展战略和路线图 物联网作为战略性新兴产业,尚处于发展初期阶段,标准、技术、商业模式以及配套政策等还远没有成熟。与计算机和互联网相比,物联网的发展更加需要顶层设计、统筹规划和标准的统一。但到目前为止,我国物联网产业的发展,还基本上处于一种自发状态,部门之间、地区之间、行业之间的分割情况较为普遍,明确统一的国家物联网发展战略和路线图还没有出台,这种情况非常不利于我国当前及未来物联网产业的发展。在国家高度重视物联网产业的情况下,容易出现一哄而上的局面,从物联网相关企业股价的迅速飙升以及许多城市纷纷介入物联网建设,就可以看出这一点。 (二)物联网核心关键技术缺失 我国在物联网核心关键技术方面存在缺失,除下一代互联网等技术外,我国只有极少数企业拥有物联网核心技术。以RFID(射频识别)技术为例:RFID技术是物联网中的核心关键技术,但在全球RFID专利中,我国RFID专利申请量只有美国的65%,日本的457%3,而且多以实用新型为主,发明型专利数量较少。美国在芯片、编码、空中接口协议等领域拥有大批专利,其申请总量超过了欧盟、世界知识产权组织、日本以及我国大陆等多个区域专利申请总量的总和,高达53%。而日本、欧洲则在传感器技术上拥有巨大优势。即使在国内,国外企业和组织在我国申请的RFID发明专利授权量也占据主要地位。截至目前,全球许多国际组织和国家已制订出RFID标准,并加速向我国输出,随着国外RFID标准在我国的推广以及逐渐被我国企业接受,我国RFID国家标准的制定和推广将面临越来越大的挑战,国际标准在国内应用所形成了事实标准将会阻碍我国国家RFID(射频识别)标准的制定和推广。 (三)物联网标准规范体系尚不完善物联网产业的发展,涉及物体标识、信息感知、信息传输、信息处理等多个环节,包括了芯片与技术提供商、应用设备提供商、软件与应用提供商、系统集成商、网络提供商、运营及服务商等不同企业主体。虽然我国在物联网标准制定上具有一定的先发优势,但适应国内物联网产业发展的统一的标准体系尚未出台,使得目前很多物联网应用仍处于厂家各自为战的状态,终端厂商、应用厂商、集成商无法有效分工协作,产业分工不能细化,影响整个产业规模化的发展。随着物联网应用范围的不断扩大,标准规范的不完善将导致整个物联网产业的混乱。 (四)物联网地址资源匮乏物联网时代的网络发展,需要大量的IP地址,专家预计,未来五年我国物联网地址预计需求量在100亿。而目前互联网在IP地址资源上的不足,已经成为物联网发展最大的瓶颈。从总量上看,目前全球互联网IPv4协议能够提供的地址空间最多只有40多亿,且可分配的IPv4地址剩余量不足10%,并将于两年内消耗殆尽。从结构看,全球IPv4地址分布不平衡,截止2009年底,排名第一的美国的IPv4地址为1495亿,占全球已分配IPv4地址总数的50%。排名第二的我国的IPv4地址仅为232亿,占全球的777%。从发展趋势看,2009年度我国IPv4地址申请量为美国194倍,增长势头强劲。IP地址需求的快速增长及地址资源的不足,将使我国地址资源匮乏的问题更加突出。 (五)物联网规模化应用不足 我国物联网还处于发展初期,目前开展的物联网应用主要还局限于小范围的简单应用,难以激发产业链各环节的参与和投入的热情,庞大的行业和大范围的应用需求还没有被激发出来,使得当前物联网产业发展的规模性市场需求不足,一定程度上影响了物联网的规模化应用。同时,缺乏成熟的商业模式也是制约物联网规模化应用的另一重要原因。 三、促进我国物联网产业集群发展的建议 (一)尽快制定我国统一的物联网发展战略和路线图 一是分析我国物联网产业发展的优势和不足,明确我国物联网产业集群发展的指导思想、发展原则、发展目标、发展策略和重点任务;二是明确界定国家、地方政府和企业在发展物联网产业集群的地位、作用以及相互之间的关系;三是制定实施我国促进物联网产业集群发展的相关政策及配套措施。 (二)加强对物联网核心技术的研发和产业化工作一是在物联网核心技术,如RFID天线设计与制造、RFID标签封装技术与装备、标签集成、读写器关键零件、RFID测试技术和装备等方面,加强资金投入和技术研发;二是积极探索新的研发组织模式,将研发与产业化结合起来,建立物联网技术研发基地,聚集物联网研发人才和项目,开展物联网核心关键技术和相关产业关键技术的研发和产业化工作。 (三)加快物联网标准体系的建设坚持国际标准和国内标准同步推进的原则。一是在物联网基础标准领域,积极参与和主导国际标准的制定,进一步确立并扩大我国在国际物联网标准制定中的发言权。二是在国内物联网标准的制定上,以国际标准为基础,以我国具有自主知识产权的TD-SCDMA核心技术和网络为依托,制定和形成我国自己的物联网标准体系。 (四)积极推进物联网技术的示范和规模化应用一是加快IPv6下一代互联网的应用步伐。积极发展IPv6下一代互联网是解决目前互联网地址资源不足的有效途径。要尽快建立IPv4向IPv6过渡的有效组织机制,制度与措施,明确时间表,同时,出台相关激励政策,利用财税杠杆和专项基金等经济的手段,鼓励互联网应用提供商进行IPv6改造,加快IPv6下一代互联网的应用步伐。二要结合物联网技术的研发和标准的制定,以物联网运营企业(如中国移动、中国电信、中国联通等)为实施主体,发挥政府在推进物联网应用中的能动作用,以政府订购和首购的方式,在工业、农业、公共服务等各个领域开展形式多样的应用示范工程建设,包括环境监测、智能交通、智能电网、智能家居等,探索物联网价值链合作模式和产业规模化发展模式。 未来几年,全球物联网市场规模将出现快速增长,据相关分析报告,2007年全球市场规模达到700亿美元,2008年达到780亿美元,2012年将超过1400亿美元,年增长率接近20%。国内物联网产业,据赛迪顾问研究显示:2010年产业市场规模将达到2000亿元,2015年市场规模将达到7500亿元,年复合增长率超过30%,市场前景将远远超过计算机、互联网、移动通信等市场,拥有更大的市场份额,更好的发展前景。挑战和机遇:物联网应用前景和发展展望 物联网的发展代表了整个社会信息化的发展方向。就通信产业来说,长期的发展目标是 实现人与人之间无缝的联系和沟通。这个目标发展到现在,已经基本实现了。那么今后向什么方向发展?2009 年开始,以“物联网”、“智慧地球”为代表的信息化概念在全球范围内出 现,为通信产业未来的发展指明了方向。 在全球金融危机后期的大背景下,物联网的本质是行业信息化,各国政府大力推动物联网发展的动力在于寻找新的经济增长点和创造就业。 在这样的大背景下,在全球范围内,运营商 成为了物联网的重要推动者。 运营商将在物联网的发展中获得巨大的利益, 同时带领整个通 信产业,朝一个更深入的方向发展。 物联网规模化发展面临 3 大挑战 从整个物联网的发展情况来看,我们认为物联网仍然处在一个规模成长前夜的阶段。要实现规模化的发展,仍面临着一系列的瓶颈,需要解决一系列的问题。这些问题概括总结起来就是横向欠缺整合,纵向亟待深入。与之相对应的还有第三个问题,就是伴随物联网进一步的发展和规模化,将会对通信网络产生压力,并且产生一系列的新问题,需要对整个基础 网络针对物联网进行优化。 总结来说,物联网的规模化发展,面临的三大挑战是: 第一,需要实现物联网横向的整合,打造社会公共的物联网基础架构。并在标准化、规 范化的基础上,形成真正的物联网产业联盟。 第二,需要促进物联网在各个行业的纵深发展。应抓住新的关键技术、政府示范项目以 及新的商业模式等契机,实现重点行业的突破,并由点带面,促进整个物联网向各个行业的 纵深发展。 第三,基础网络优化。通信产业界形成共识,就是物联网的规模化发展,将对基础网络产生一系列优化的需求。比如为了满足庞大的物的数量,要对号码优化;为了满足物的低功 耗、低移动的影响,要对无线资源进行优化等。 挑战一:横向整合 从横向整合的角度来说,基于物联网这样一个从感知层到网络层,再到应用层的端到端 的架构, 应该建立公共的分层的物联网体系架构。 这样一种社会公共的物联网基础架构的优 化,有两个节点非常重要:一个是物联网业务支撑平台,或者说物联网中间件平台; 另外一 个是标准化、规范化的物联网网关产品。 物联网应以平台和模组为基础形成一个更加规范化、标准化的物联网基础架构,并以此架构为基础形成整个社会物联网的分工。 在这个过程中,标准化工作是非常重要的任务。 从国际范围来看,整个物联网的规范制订都处于相对滞后的局面。 物联网行业规范的制订是推动物联网的关键, 必须予以充分的重视。物联网规范的制订应以物联网业务支撑平台为核心,重点是在平台与终端的接口、平台与应用的接口的标准化。 在形成一个社会公共的物联网基础架构,以及相应规范制订的基础之上,形成真正价值链分工基础之上的产业联盟。 目前国内物联网的产业联盟存在的一个突出问题,就是布局分散,缺乏基于价值链的分工。虽然大多数厂商宣称提供端到端方案,但大部 分规模较小。 挑战二:纵向深入 纵向深入方面,应该抓住一系列的机会推动物联网在各个行业的深化。 首先应该抓住新技术带来的变革契机,物联网技术的发展,正在带来这样的发展契机。 物联网通过对传统产业的变革,在某种程度上,颠覆了传统服务产业链条。新技术变革为运 营商和设备制造商, 占领行业市场提供了良好的契机。这是一个利用新技术所带来的机遇,突破重点行业的范例。 第二,应该抓住政府示范项目的机会。在政府示范项目中,政府关注重点在于整个物联 网产业链的发展, 以及社会公共资源在物联网领域最优化的投入。 设备制造商和电信运营商 可以通过在政府示范项目充分的合作,形成合力,实现重点行业的突破。中兴通讯和上海电 信合作,在上海提供了车辆监控系统服务世博会,取得了良好的社会效应。此项目最近刚刚 获得了 CDG 颁发的物联网的业务创新大奖。 第三,需要在经营模式和商业模式方面实现创新。现在物联网的发展体现出严重的行业 不平衡。 国内发展比较快的几个行业, 都是有巨额投资的行业。 大多数没有钱的行业怎么办? 未来物联网向更多行业纵深化发展, 需要由创新模式来带动。 挑战三:基础网络优化 基础网络的优化,是整个通信业界尚未解决的问题,也是大家非常关心的问题。 基础网络优化,前期普遍认为距离实际市场需求较远, 但是从今年下半年起, 在网络已经达到几百万甚至上千万物联网终端在线的情况下,这种需求已经出现了。比如加强网络终端感知能力的需求, 为了规避数据安全风险而进行数据分流的需求等。 这些都是现实的需求, 并且正在不断地细化。 从长远来看,我们认为物联网必须在横向整合、纵向深入以及基础网络优化三个重要问题上取得突破,才能取得规模化的发展。 物联网解决方案,经过前期的巨大努力,我国在物联网领域已经形成了金字塔形的层次结构:处在金字塔顶端的是物联网业务支撑平台产品; 处在第二层的是标准化、 规范化的物联网通信模块产品;第三层是关键行业应用方案;第四层是物联网的基础网络优化;第五层是技术人才的组织和支持。1.物联网的政策和法规。\x0d\物联网不是一个小产品,也不是只是一个小企业可以做出来,做起来,它不仅需要技术,它更是牵涉到各个行业,各个产业,需要多种力量的整合。这就需要国家的产业政策和立法上要走在前面,要制定出适合这个行业发展的政策和法规,保证行业的正常发展。\x0d\\x0d\2.技术标准的统一与协调。\x0d\物联网发展过程中,传感、传输、应用各个层面会有大量的技术出现,可能会采用不同的技术方案。如果各行其是,那结果是灾难的,大量的小而破的专用网,相互无法连通,不能进行联网,不能形成规模经济,不能形成整合的商业模式,也不能降低研发成本。因此,尽快统一技术标准,形成一个管理机制,这是物联网马上就要面对问题,开始时,这个问题解决得好,以后就很容易,开始解决不好,积重难返,那么以后问题就很难解决。\x0d\\x0d\3.管理平台的形成。\x0d\物联网的价值在什么地方?在于网,而不在于物。传感是容易的,但是感知的信息,如果没有一个庞大的网络体系,不能进行管理和整合,那这个网络就没有意义。因此,建立一个全国性的,庞大的,综合的业务管理平台,把各种传感信息进行收集,进行分门别类的管理,进行有指向性的传输,这就是一个大问题。一个小企业甚至都可以开发出传感技术,开发出传感应用。但是一个小企业没有办法建立起一个全国性高效率的网络。没有这个平台,各自为政的结果一定是效率低,成本高,很难发展起来,也很难起到效果。\x0d\\x0d\4.安全体系的建立与形成。\x0d\物联网目前的传感技术主要是RFID,植入这个芯片的产品,是有可能被任何人进行感知的,它对于产品的主人而言,有这样的一个体系,可以方便的进行管理。但是,它也存在着一个巨大的问题,其他人也能进行感知,比如产品的竞争对手,那么如何做到在感知、传输、应用过程中,这些有价值的信息可以为我所用,却不被别人所用,尤其不被竞争对手所用。这就需要在安全上下功夫,形成一套强大的安全体系。现在应该说,会有哪些安全问题出现,如何应对这些安全问题,怎么进行屏蔽都是一些非常复杂的问题,甚至是不清晰的。但是这些问题一定值得注意,尤其是这个管理平台的提供者。安全问题解决不好,有一天可能有价值的物联网会成为给竞争对手提供信息方便的平台,那么它的价值就会大大的打折扣,也不会有企业愿意和敢于去使用。\x0d\\x0d\5.应用的开发。\x0d\物联网的价值不是一个可传感的网络,而是必须各个行业参与进来进行应用,不同行业,会有不同的应用,也会有各自不同的要求,这些必须根据行业的特点,进行深入的研究和有价值的开发。这些应用开发不能依靠运营商,也不能仅仅依靠所谓物联网企业,因为运营商和技术企业都无法理解行业的要求和这个行业具体的特点。很大程度上,这是非常难的一步,也是需要时间来等待。需要一个物联网的体系基本形成,需要一些应用形成示范,更多的传统行业感受到物联网的价值,这样才能有更多企业看清楚物联网的意义,看清楚物联网有可能带来的商业价值,也会把自己的应用与业务与物联网结合起来。\x0d\\x0d\6 商业模式。\x0d\物联网商用模式有待完善,要发展成熟的商业模式,必须打破行业壁垒、充分完善政策环境,并进行共赢模式的探索,要改变改造成本高的现状。物联网专业发展前景?物联网专业
物联网(英文:Internet of Things,缩写:IoT)起源于传媒领域,是信息科技产业的第三次革命。物联网是指通过信息传感设备,按约定的协议,将任何物体与网络相连接,物体通过信息传播媒介进行信息交换和通信,以实现智能化识别、定位、跟踪、监管等功能。[1]
在物联网应用中有两项关键技术,分别是传感器技术和嵌入式技术。 [1]
中文名
物联网专业
外文名
Internet of things
核心
万物互联
属性
新一代信息技术的重要组成部分
应用前景
环保、安防、智能交通、农业、医疗推广的可能性最大
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发展
物联网产业尚处于初创阶段,虽其应用前景非常广阔,未来将成为我国新型战略产业,但其标准、技术、商业模式以及配套政策等还远远没有成熟。物联网的关键是“大集成”应用,而物联网大集成应用实现的关键是中间件和解决方案。目前的挑战在于用标准化的数据交换实现这些已存在的和新建的系统之间的互联互通和“管控营一体化”。物联网发展已到产业化、标准化的关键时期,在产业化和核心关键技术方面与发达国家有一定差距,实施以感知为核心的物联网标准化战略迫在眉睫。要依托现有的国际标准化优势,加快推动形成“共性平台+应用子集”产业结构。在国家层面,应加强统一,重点突破核心技术、规模产业发展路线、商业模式等关键点。
前景
物联网的应用仍然存在成本、技术、政策、用户壁垒等瓶颈,从目前情况来看,环保、安防、智能交通、农业、医疗推广的可能性最大,而企业和个人的物联网应用的普及仍然需要较长时间。虽然未来物联网将拓展到智能家居、智能交通、智能医疗等各个领域,但现在还没到广泛应用的时候,估计在中国还得需要几年的时间。物联网产业的兴起,不能跟风无序地发展。当前,我国还处于发展初期阶段,各个产业链还缺少一定的行业标准,RFID应用产业市场密钥体系独自为政,国内也缺少统一的行业标准,每家企业生产的产品绝大多数是不通用的,包括刚刚兴起的手机一卡通,电信、移动、联通三家采用的是不同的技术标准,即使同一家运营商采购的标准也不尽完全相同;因此物联网产业的兴起,更多的需要政府部门引导整个产业链出台更多行业技术标准,以规范各个产业的生产、研发秩序。
就业前景
目前,教育部审批设置的高等学校战略性新兴产业本科专业中有“物联网工程”、“传感网技术”和“智能电网信息工程”三个与物联网技术相关的专业。此三个专业从2011年才开始首次招生,首届毕业生于2015年毕业,但整体人数较少,所以,无法从往年的就业率来判断未来的就业情况,但可从行业的整体发展趋势和人才市场的需求等方面了解该专业未来的就业形势。
作为国家倡导的新兴战略性产业,物联网备受各界重视,并成为就业前景广阔的热门领域,使得物联网成为各家高校争相申请的一个新专业,主要就业于与物联网相关的企业、行业,从事物联网的通信架构、网络协议和标准、无线传感器、信息安全等的设计、开发、管理与维护,也可在高校或科研机构从事科研和教学工作。
中科院院士、华东师大软件学院院长何积丰表示,未来的物联网技术要得到发展,需要在信息收集、改进、芯片推广、程序算法设计等方面有所突破,而做到这些的关键是如何培养人才。柏斯维也指出,从整体来看,物联网行业是非常需要人才。
其实,从人才市场的需求来看,无论是物联网专业还是云计算专业的人才都是炙手可热的,但企业对人才的要求也是相当高的。很多单位和企业不但要求应聘者须是硕士以上学历,还要求有几年的相关工作经验。对此,企业纷纷表示,做核心的研发工作或核心的基础架构是需要一些经验积累的,本科应届生一般不具备这些经验。
因为物联网是个交叉学科,涉及通信技术、传感技术、网络技术以及RFID技术、嵌入式系统技术等多项知识,但想在本科阶段深入学习这些知识的难度很大,而且部分物联网研究院从事核心技术工作的职位都要求硕士学历,因此本科毕业生可从与物联网有关的知识着手,找准专业方向、夯实基础,同时增强实践与应用能力。
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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