1999 年,麻省理工学院(MIT)的 Kevin Ashton 在他关于 RFID 标签的演讲中提出了“物联网”一词。他这样描述自己的愿景:现在的计算机和互联网几乎完全依赖人类来获取信息然而问题是,人们的时关的复杂数据。假如计算机能在不依赖我们任何帮助的情况下收集数据,了解一切事物的话,那么我们就可以用它们来跟踪并计算每一个‘物’,从而大大减少浪费和损失,降低成本。我们就能知道什么时候需要对‘物’进行更换、修理或是召回;就能知道这些‘物’是否处于最佳状态。”
在当时,物联网(IoT)上的“物”被设想为可以计数的东西。它们存在于一系列相对简单的应用中,比如运输箱上的 RFID 标签;用于掌握车位是否停满的停车场出入口系统;以及酒店的迷你吧,可以记录您晚上消费的零食并自动将费用计入您的账单。最初,单独的计数系统只是作为自主的独立应用而运行。
而现在的 IoT 则具有更广泛的视角,更强调对累积数据的后期处理。因此,这就需要把单独的应用与云存储保持连接,并通过互联网实现远程控制。IoT 所需的网络规模可能难以想象,而要让这种情况成为现实需要绝对可靠的连接,从一开始就设计在产品中,并在整个产品生命周期都要经过充分测试。
传统的产品开发工作中经常会遇到一个个孤岛、一次次返工和碰壁。PathWave 平台可以支持敏捷的互联设计工作流程。它在一个平台之上集成了是德科技值得信赖的设计和测试软件,可以让您加快进行产品开发。在产品开发路径中,每个步骤都是相互连通和集成的。
定义“物”的性质和规模
自 1999 年以来,IoT 已经扩展到机器对机器(M2M)通信和应用领域,例如制造行业和公用事业(天然气和电力)。虽然自动化在制造业中已有一席之地,但 IoT 和所谓的工业互联网都支持更高程度的自动化,同时也提高了制造流程的灵活性和效率。支持远程和前瞻性维护的新工具就是其中的例子,它们可以降低成本,提高竞争力。
这些趋势影响了对 IoT 实施规模的预测,预计到 2020 年,各行各业中互联的“物”将达到 150 亿至 500 亿之巨。针对颠覆性的新型 IoT 相关业务的进一步预测表明,其潜在收入将比 IoT 硬件和网络供应的收入高出许多倍。
2018 年 2 月,IoT Analytics 根据已组装和分类的 IoT 项目对 IoT 前十大细分市场进行了排名。排名前三的细分市场均属于工业物联网(IIoT)应用领域。
1 其中,智慧城市由 2016 年的排名第二跃升至第一位。智慧城市中最受欢迎的应用有智能交通、公用设施、照明、环境监控和公共安全。
2 排名第二的细分市场是互联行业。最受欢迎的应用是设备监控和互联机械的远程控制,如起重机、叉车,乃至整个矿山和油田。
3 互联建筑是 2016 年以来增长最大的细分市场。大多数应用涉及设施自动化,有助于降低能源成本。
从工作的角度来定义,物联网中的“物”可以是任何固定或移动的自然物体或人造物体,能够通过网络传输数据。以货物运输、车队管理和船运为例,在这些行业中,智能 BLE 标签使得物流公司能够对位置、速度、运输和存储情况进行跟踪。另一个例子是火炬气监控。无线声学传感器可以监控阀门,控制流向炼油厂火炬烟囱的气流阀门,从而提高合规性,降低由于未能及时检测并修复故障阀门而导致的碳氢化合物损失。
2018 年 IoT 十大细分市场
IoT 支持技术
按照近期趋势,可能只有一部分器件会使用有线连接(如 USB、以太网、光纤),大多数的 IoT 器件将会采用无线技术。这包括用于移动支付的近场通信(NFC),用于无人值守远程气象站的地球同步卫星,以及蓝牙®、无线 LAN(WLAN)、ZigBee、点对点无线电、蜂窝等等。
网络将需要应对具有不同通信要求的各种独特器件。一方面是简单的无线器件,如电池供电的传感器和执行器,它们可在无人值守的情况下连续运行数年,传输非常少的数据。而在另一方面,对于频谱的使用,那些高带宽、任务关键型业务和器件(如电力系统或医疗器件)无论如何都需要有持续、可靠和超级安全的连接。
要给每个器件提供唯一标识,需要巨大的 IP 地址空间。由于 IPv4 寻址空间非常有限,目前需要使用集中器(如路由器和网关),因此端到端地使用 IPv6 寻址将会是 IoT 器件的关键推动因素。IPv6 具有几乎无限的地址空间,支持为数十亿器件提供唯一地址。
访问云网关
对于大多数 IoT 业务模型而言,基于服务器/云的大数据分析和机器学习非常关键。IoT 使用 M2M 通信来收集数据,并在分布广泛的“物”(如传感器或执行器)和云智能之间路由控制消息。许多拓扑结构将网关节点作为“物”和“云”之间的聚合点(图 2)。
网关的复杂程度各不相同。例如,Wi-Fi 接入点包括 IP 路由器,并且还可能包括从以太网和 Wi-Fi 到 ADSL 或其他固定线路协议的转换。更复杂的网关则可能包括使用“边缘”或 “雾”应用来进行编程的重要计算资源,这些应用能够进行本地决策。
在通信成本比较低,时延可以容忍的情况下,IoT 实施倾向于使用简单的网关,然后将大部分数据路由至“云”,以便进行分析和制定决策。在通信成本比较高或者具有严格时延要求的情况下,通常会指定复杂的网关节点。这些网关可以远程进行维护和配置,并且它们会监控本地的一系列“物”。路由到云的流量可能包括偶发的状态更新,或是超过本地监控阈值时触发的警报(例如,温度超过最高值或有入侵者时触发的警报)。
许多可穿戴应用和一部分家居自动化应用利用智能手机来提供用户界面或充当网关节点。由于 Wi-Fi 几乎无所不在,因此它成为了许多 IoT 应用的首选。如果无法使用固定线路或 Wi-Fi 链接,那么通常会使用蜂窝协议。可穿戴应用和围绕智能手机的家居自动化应用中经常用到蓝牙。如果需要通过缩短距离来提升安全性,那么可以选择 NFC。ZigBee、Z-Wave 和 Thread 为家居自动化和智能能源器件可以提供强大的低功耗网状网络。
ISA10011a 和 WirelessHART 中包括跳频技术,可意提高安全关键型 IIoT 应用的d性。新兴的低功耗广域(LPWA)技术(如 LoRa 和 SIGFOX)不仅具有 ZigBee 等技术的成本、低复杂性和低功耗优势,而且能通过窄带、低数据速率协议支持更长距离的传输。
IoT映射技术与工作范围
图 3 所示为按工作范围划分的 IoT 技术。无线标准社区使用邻近(proximity)、WPAN、 WHAN、WFAN、WLAN、WNAN、LPWA 和 WWAN 等术语来指示范围。
许多制式可用于器件与网关之间的短距离连接。为了促进未来的发展,在连接新器件的同时,新的标准也在迅速形成和演进。目前,有超过 60 种传统制式和新射频格式用于 M2M 和 IoT 相关应用。其中一些制式,如蓝牙、WLAN 和蜂窝,已经被广泛使用。而另一部分制式,如 ZigBee 和 Thread 也在特定的市场领域崭露头角。
为了加速将产品推向市场,一些公司开发了相对容易创建的专有解决方案,因为这些解决方案具有低数据速率、低功耗传输和低互 *** 作性要求。这种方法可能逐渐会被淘汰,因为市场的全球化正在推动器件通信从采用专有设计转为采用标准化解决方案。
物联网垂直市场和产品
1 智慧城市-精心优化物联网物联网设备
无论是在智慧城市还是在任何其他物联网应用中,物理设备都发挥着核心作用。智慧城市项目
需要成千上万的物联网设备。这些设备必须具有更低的能耗和出色的性能,同时能够抗干扰,
安全可靠。在智慧城市中,所有物联网设备与基础设施之间都必须随时随地保持无线连通性。这种连通性必须没有任何间隙,安全可靠,并能同时提供高质量的语音和数据业务。在智慧城市中,物联网设备将可能通过低功耗广域网(LPWAN)进行 *** 作。该网络中既包括专有选件,也包括开放标准选件。如此多的无线连通性技术混杂使用,让智慧城市中的物联网设备在设计与测试上充满挑战
网络是智慧城市的支柱,其性能和容量极限至关重要。是德科技的测试解决方案帮助您利用逼真的流量在实验室中进行极限测试。此外,网络的安全性也非常关键。
打造智慧城市,需要作为中心智能网络枢纽的混合网络与大量物联网设备进行复杂的交互。将这些互联对象放在单一网络中,会给黑客留下可趁之机。利用是德科技的网络可视性解决方案,让智慧城市中的家居用品、电话等基础设施和设备全面得到安全保障。
2 医疗物联网-确保智能医疗设备高度可靠;经过优化,安全放心
医疗物联网设备的联网数量正在不断攀升。尤其在医院里的部署更为密集,其中大部分设备都是拥挤在 24-GHz 频段运行。在这个频段内,还有大量 Wi-Fi 和非 Wi-Fi 设备与医疗物联网设备争夺频谱资源,干扰连通性,导致网络经常掉线,以及在传输关键警报时故障频发。这对于医疗物联网设备来说,问题非常严重。因为这些设备必须要时时刻刻保持正常运转,不能受任何干扰,甚至在传输过程中哪怕是丝毫的数据中断,都有可能会对患者的生命造成威胁。这张信息图概述了干扰对医疗物联网设备的影响,以及可以采取哪些步骤把干扰其降到最小。
3 工业物联网(IIoT)解决方案
工业物联网(IIoT)正在改变工业生产的方式。工厂过去给人的印象是拥有大量机器、人员和制造产品的复杂体系,现在它们正在向自动化和智能化迈进。工人正在被机器人所取代。
工业物联网产品需要能完成更艰苦、更长久的工作,在某些情况下使用寿命要达到 10 年以上。无论在怎样的环境条件下运行,它们都必须无缝协作。由此带来的挑战是,如何为工业物联网设计产品,以满足包括可靠性和安全性在内的这些要求。无论您设计的是哪种物联网产品,是德科技都能为您提供帮助,确保对它进行全面优化,以便在工业物联网中生存和发展。我们的解决方案能够让您更迅速、更准确、更经济高效地设计和测试工业物联网产品。
4 智能家居
提供性能值得信赖的低功耗物联网设备,打造令消费者倾心不已的互联家居
智能家居正在成为大众生活中的主流。很多传统家庭在日常生活中已经使用了至少一件或多件物联网设备。许多新建住宅从一开始就采用物联网技术进行了设计。据 Gartner 公司预测,到 2022 年,典型的家庭居室内可能包含 500 多件智能设备。
各种智能家居设备的功能虽然各不相同,不过作为工业物联网设备,它们遵守着很多相同的连通性和低功耗要求,智能家居物联网设备也存在许多相同的技术挑战。是德科技拥有卓越的解决方案和专业技术,可以帮助您将智能家居物联网设备从设计转化为成功的产品。
5 物联网可穿戴设备
在优秀的电池使用寿命与强大的功能之间实现良好平衡
可穿戴设备随处可见。根据预测,仅在 2020 年可穿戴设备的销量就将高达 411 亿件。物联网设备的数量如此巨大,竞争将会异常激烈。
成功的可穿戴设备必须做到不只是 “酷”,还要价格经济,性能可靠。在工作时,它不能干扰其他设备,自身也不能受干扰的影响。它必须在功能和能效之间达到绝佳的平衡,以确保更持久的电池使用寿命。当您致力于创造下一个 “热门” 的可穿戴设备时,是德科技正在努力确保您的产品具有出色的功能和能效,在同类产品中脱颖而出。
2009年,无锡成立了国家传感网创新示范区,2019年,世界物联网博览会成为无锡靓丽的名片。随着过去10年间物联网硬件成本不断下降,行业门槛降低,同时伴随着基础设施不断完善,通信技术快速发展,网络能力显著提升等因素,物联网连接数迅速增长,全球物联网产业规模也随之迅速扩大,物联网产业在经历了概念驱动、示范应用引领之后,已经全面爆发。
5G 网络助力物联网深入发展
物联网为人工智能、大数据、云计算等技术融合创新提供了重要平台,正在成为互联网之后又一个产业竞争制高点。而5G、边缘计算、人工智能、大数据等加速迭代和演进,又推动物联网迎来规模化发展的窗口期和新一轮生态布局的机遇期。
“未来5G应用的80%将是物联网。目前,中国5G商用步伐加快,超百万的窄带物联网基站实现商用,连接数达15亿,并已建成全球规模最大的窄带物联网网络。”工信部副部长王志军在2019世界物联网无锡峰会上表示。
5G的到来极大地促进了物联网技术的发展。以5G为原点,随着其进一步商用,物联世界将极大丰富。依托5G网络大带宽、低时延、高可靠的特性以及每平方公里上百万的连接数量,可有效支撑车联网、智能制造、远程医疗等智能设备的即时海量连接,这也是物联网下一步发展的重要节点。
新应用层出不穷
物联网用途广泛,既助力行业发展,又与日常生活息息相关。2019世界物联网博览会展示了许多热点应用。中国电信的“5G+8K”超高清视频直播、中国移动的“5G+智能制造”模拟工厂、中国联通的5G远程医疗急救系统,吸引大批观众驻足体验。“WIoT-PARK”(物联网公园)沉浸式互动体验展区首次亮相,带来VR看无锡、5G直播、VR蹦极、罗森智慧超市、5G未来餐厅、大 健康 体检中心等多项体验展览。
5G+ 车联网
车联网通过把车和车、车和行人、车和基础设施、车和云端、车和交通指挥中心相连,将目的地周边地区的交通实时状况更准确及时地告知驾驶人,有效提升出行效率。
在博览中心B馆门口,有不少观战排队体验车联网公交。20分钟的车程,体验者感受了道路拥堵标识预警、人行道减速、行人盲区检测、路口碰撞预测等辅助驾驶功能。此外,5G无人驾驶体验区域内的自动配送物流车、自动清扫车和5G远程驾驶也吸引了众人驻足观看。
5G+ 医疗
中国移动展示的5G远程医疗系统和5G急救车模型,让参会者更直观地感受到“看病”与“治病”的变化。远程实时动态心电系统、胸痛中心急救管理系统、手持B超等物联网医疗设备摆满了展台。通过医院工作后台、监测及治疗设备、用户 APP ,医生可打破地域限制,实时获取病患的心电、血压、血氧、脉搏等信息,及时出具诊疗方案。今年5月,江苏移动就与江苏省人民医院、江苏省中医院分别签署了5G智慧医疗战略合作协议,5G急救车就是合作重点之一。5G急救车能将患者的体征、病情评估图像等信息以毫秒级速度传送至医院,同步交互高清音视频,可有效缩短院内急救响应时间,为患者争取更大生机。
5G+ 工业
在中兴通讯展区,其5G+工业园区方案利用覆盖园区的泛5G网络,实现园区内生产设备、表计、摄像头、无人机、机器人等的泛在连接,并通过物联网平台对它们进行统一管理;同时通过工单系统对园区内的异常情况进行实时控制,实现工业园区的可视化综合管控。
在5G+工业机器视觉方案中,高清摄像头在工业现场采集高清视频信号,通过5G网络传输到边缘侧进行机器视觉分析,在MEC进行边缘侧实时控制。机器视觉方案在工业现场有大量应用。如,在轮毂淬火过程中,通过高清摄像头进行轮毂淬火的视频采集,利用机器视觉分析轮毂颜色变化来判断温度是否满足淬火质量要求,实现机器视觉检测-成品质量判断-工业设备调整的闭环控制流程。
5G+ 教育
中国联通利用5G+VR,可提供网络、平台、内容及终端的全套解决方案。 结合 网络层的关键技术、平台层的分布式部署及多场景访问能力、内容层的全学科优质资源,以及终端层的多终端访问,中国联通可以为学习者打造高度开发、可交互、沉浸式的三维学习环境,真正实现教育部倡导的全时域、全空域、全受众的教学要求。
共谋物联网发展良策
物联网对网络强国、数字中国、智慧 社会 、数字经济等国家战略具有显著的支撑和辐射带动作用,成为经济发展的强大驱动力。但随着万物互联时代的到来,安全问题也随之凸显。
物联网无处不在的连接打破了传统的网络边界,5G、人工智能新技术的应用,又加剧了物联网的安全风险。当前,物联网设备基数庞大,但安全防护普遍脆弱,物联网被攻击事件屡屡发生,造成设备被控制、用户隐私 泄露 、数据被窃取,甚至造成影响基础通信网络正常运行等严重后果。保证安全已成为物联网行业 健康 发展的前提。
在2019世界物联网博览会信息安全高峰论坛上,多位专家探讨5G时代的物联网安全实践与发展。专家指出,当前物联网还需面对3个挑战。首先,自主创新上,核心技术虽有一定发展,但受制于人现状并未根本改变,攻坚克难之路仍任重道远。其次,安全可控上,国外物联网产品虽技术领先,但预置后门现象频现,安全防范之事需常抓不懈。最后,安全生态上,国内物联网生态虽日渐完善,但部分关键要素仍握于美西方,根治痛症之需仍迫在眉睫。
中国信息安全测评中心专家委员会副 主任 黄殿中表示:“物联网承载 科技 兴国战略与网络强国梦想,我们需实现自主发展、主动安全和生态体系构建的升级转型;实现由‘分块布局’向‘生态体系’转型;实现由‘受制于人’向‘自主发展’转型;实现由‘被动安全’向‘主动安全’转型。”
物联网如何改变世界?王志军表示,中国正进行新一轮物联网发展布局,将着力突破核心芯片、智能传感器、智能传输、智能信息处理、 *** 作系统等关键核心技术,从根本上提升产业核心竞争力。此外,应用先行,我国将通过规模化发展提升产业竞争力,通过标志性的应用场景示范推进产业落地,以及重点支持车联网、工业互联网等领域加快部署,强化产需对接,实现规模发展。
作为新一代信息基础设施的建设者,运营商在万物智联时代将肩负新使命,创造新价值。中国联通总经理李国华表示,首先,运营商将广泛部署5G基础设施,构建广覆盖、高性能的网络,实现全程全网;其次,运营商将是垂直行业的赋能者,与不同垂直领域的合作将更加深入,为企业和消费者提供普惠性服务;再次,为实现资源优化与价值重构,运营商将设计并实践新型商业模式,寻求合作共赢,成为商业模式的 探索 者;最后,“融合”将是万物智联时代的基调,运营商将更多承担生态建设驱动者的角色,与产业各方一道构建生态圈,实现共享发展。
END
作者:孟月
责编/版式:王禹蓉
物联网是以感知技术和网络通信技术为主要手段,实现人、机、物的泛在连接,提供信息感知、信息传输、信息处理等服务的基础设施。展锐的优势在于提供了完整的、软硬结合的一站式端到端物联网解决方案。
随着5G的正式商用,实施2G/3G的退网清频并向4G网络迁移在全球范围内已是大势所趋。展锐推出了全球首款LTE Cat1bis物联网芯片:8910DM。作为全球首款LTE Cat1bis 物联网芯片,8910DM的推出解决了目前物联网连接中的痛点,填补了低功耗窄带物联网与传统宽带物联网之间的蜂窝通信方案空白,其相比NB-IoT、2G模组在网络覆盖、速度和延时上具有优势,相比传统LTE Cat4模组则拥有更低的成本和功耗,同时适配当前国内的4G网络,非常适用于对性价比、时延性、覆盖范围、通信速度有要求的应用场景。
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