2021年移动物联网有哪些发展趋势?

2021年移动物联网有哪些发展趋势?,第1张

物联网是一个超级产业,涉及领域非常多,其中又有很多细分技术,而且应用碎片化。2020年,工信部发出了《关于深入推进移动物联网全面发展的通知》,意在推动移动物联网的规模化发展,将物联网碎片化的应用“串”起来。2020年,我国窄带物联网NB-IoT基站数和5G基站数均超过了70万个,移动物联网连接数超过了108亿。2021年,物联网发展将有哪些主要趋势?

NB-IoT仍在爬坡

目前我国NB-IoT的连接数已经超过了12亿,应用创新不断深化,水表、气表等领域应用已经达到了千万级,智慧停车、智慧路灯、智慧物流等百万级的应用领域正在不断涌现。

数据显示,目前中国电信的NB-IoT用户近8000万,NB-IoT连接数全球第一,NB市场占有率行业第一。同时,中国电信还部署了全球物联网领域首个异地多活NB-IoT设备服务平台,可提供亿级以上物联网设备服务,确保端到端业务流程安全。

凭借广覆盖、低功耗、低成本、大连接等特点,NB-IoT已经成为蜂窝物联网领域的主流技术。市场研究机构CounterpointIoT的最新研究数据显示,全球移动物联网连接数将在2025年突破50亿大关,其中NB-IoT的贡献比将接近一半。

2021年,由于NB-IoT的规模应用,芯片的生产成本会进一步下降,即使考虑到近期芯片、元器件缺货,NB-IoT模组整体价格下降的趋势不会改变。随着城市管理智能化的深入,NB-IoT的商业部署只会进一步加快,这将带动提高NB-IoT基站的使用率和新基站的部署。但期望NB-IoT能够在越过1亿连接数后,产生“滚雪球”的产业效应,只是一种乐观估计,主要原因是NB-IoT的应用场景、接入平台还比较分散,从梅特卡夫定律看,NB-IoT目前处于连接数的积累阶段,发展拐点还没有到来。

同时,NB-IoT也面临一些挑战,业内人士认为这些挑战体现在NB-IoT功耗、网络覆盖、商业模式三个方面。

NB-IoT的主要优势之一是低功耗。当前在移动物联网上,普遍采用的还是2G模块,NB-IoT的功耗比2G略好,但在中等频率和高频率实时使用时并没有非常明显的优势,而NB-IoT深度待机模式的功耗和2G掉电模式相差不多。所以以目前NB-IoT模块的实际功耗看,十年的超长待机时间是无法实现的,因此在低功耗一项上,NB-IoT优势并没有预计的大,所以采用NB-IoT的动力不够强。在网络覆盖上,NB-IoT相对于2G/3G/4G网络,其覆盖范围和网络质量还需提高,这也会影响用户的使用信心。在商业模式上,即使运营商开启高频服务功能,每年NB-IoT资费可以提升到35~40元,虽然提升了物联网业务的ARPU值(每用户平均收入),但对于运营商的直接收入贡献还非常有限。

LoRa发力室内场景

目前,在全球范围内已超过1亿个LoRa终端接入节点,中国作为最大的物联网应用市场,占了近半的LoRa节点部署数量,在一些能源、公共安全、智慧楼宇、电力、军事工业等行业得到应用。目前,LoRa技术也正在发力于室内场景应用,这将会成为LoRa最值得期待的市场。

LoRa最早于国外起步,在欧、美等国获得应用,但是应用相对分散。相比国外,国内起步较晚,LoRaWAN 协议的标准化落地情况比较差,但是发展速度快、应用丰富、规模大。作为和NB-IoT相似的技术,LoRa的问题与挑战主要是缺少政策及运营商的大力支持,但因为LoRa有其适用的场景,连接数一直在增长。

LoRa的问题是严重碎片化,这不仅制约LoRa产业的发展,也制约着LoRa企业的发展,且目前的产品丰富度无法满足碎片化应用需求,而且国内已有应用领域的市场增量有限,需要寻找新的应用领域拓展市场。目前电力和家居行业转向通过LoRa技术来解决问题。

从LoRa产业链看,相比于其他多数的无线通信技术,LoRa技术除了技术层面上的优势以外,丰富 健康 的产业链生态也是其优势之一,目前已形成了一个从LoRa芯片、模组、网关、终端、平台、系统集成商到解决方案提供商以及互联网企业、电信运营商等共同参与的格局。

哪些领域机会更多

疫情暴发以来,非接触式的远距离测温仪、巡逻无人机、防疫机器人等物联网产品在疫情防控和复工复产中,得到了广泛运用,2021年,这些应用会进一步升级,并将向在医疗保健中发挥作用发展。Forrester的研究预测,物联网会通过可穿戴设备和传感器实现主动的医疗保健参与,这将是2021年物联网应用的一大趋势。

Forrester认为,消费者将在2021年获得更多种类的无线连接。不仅有5G和移动物联网设备,蓝牙、Zigbee和近场通信(NFC)都在解决类似的物联网使用案例。Forrester的报告指出。诸如可穿戴设备和传感器之类的互动和主动参与将激增,它们可以检测患者在家中的 健康 状况。COVID-19之后的医疗保健将以数字医疗经验为主导,并将提高虚拟医疗的有效性。在家中监视的便利性将激发消费者对数字 健康 设备的赞赏和兴趣,因为他们可以对自己的 健康 有更深入的了解。数字医疗设备的价格将变得对消费者更加友好。

由于新冠肺炎疫情,迫使许多患者留在家里或延误了必要的护理,这使慢性病得不到控制,可预防的病得不到重视。医疗机构可以利用接入物联网的医疗设备增进对患者 健康 的了解,跟踪个性化医疗的结果。

另一方面,智能办公的利用率也会大大增长,Forrester期望至少80%的公司为未来的办公室制定全面的战略,其中包括IoT应用程序以增强员工安全性并提高资源效率,例如智能照明、电源、能源、环境监控和基于传感器的空间利用率等。高流量区域的活动监视对于优先进行站点清洁,管理拥挤区域以及修改办公室布局以实现 社会 疏远非常必要。

本文核心数据:数字经济占GDP比重、数字经济渗透率

中国新型数字经济基础设施建设坚实

——5G基站建设有条不紊

5G的好处是高速率、低时延、大容量,除了带来更极致的上网体验和更大的容量,更重要的是,它开启了万物互联时代,渗透到各个行业,推动各行业加速发展。5G基站的选址建设,是保证5G商用信号覆盖的基础,因此5G基站建设是5G产业布局的第一步。根据工信部信息,截至2021年12月,中国5G基站总数约1425万个。

——数据中心大型化、规模化趋势延续

按照机架规模,可以将数据中心划分为:超大型数据中心、大型数据中心、中型数据中心、微型数据中心(机房)等类型。根据IDC中国数据,当前中国已建成的超大型、大型数据中心数量在世界同规模中心数量占比达到142%;若包含规划在建数据中心数量,超大型、大型数据中心数量占比达到381%。这一数据与美国正在逐年缩小,美国超大型数据中心已占到全球总量的40%,中国大型数据中心仍有较大的发展空间。

2020年,中国数据中心机架规模达到366万架。数据中心大型化、规模化趋势仍在延续,区域性应用、多层级集团企业均倾向通过规模化建设避免盲目建设和重复投资。

——蜂窝物联网终端用户总量增速迅猛

蜂窝物联网终端指物联网终端接入GSM网络(如中国移动的GPRS网络),终端内集成2G移动通信模块并插入SIM卡,通过GPRS网络与后台交互数据。蜂窝物联网一般包括窄带物联网(NB-IOT)、增强机器类通信(eMTC)等。

截至2021年6月,三家基础电信企业发展蜂窝物联网终端用户1294亿户,较2020年12月净增158亿户。相较于2018年12月的671亿户,两年半时间,中国蜂窝物联网终端用户规模近乎翻倍,增速迅猛。

中国数字经济体量日渐扩大

2020年,我国数字经济延续蓬勃发展态势,规模由2005年的26万亿元扩张到392万亿元。伴随着新一轮科技革命和产业变革持续推进,叠加疫情因素影响,数字经济已成为当前最具活力、最具创新力、辐射最广泛的经济形态,是国民经济的核心增长极之一。2005-2020年,我国数字经济占GDP比重由142%提升至386%,2020年占比同比提升24个百分点。

中国三大产业数字经济渗透情况对比

——农业数字经济渗透率偏低

农业作为第一产业,数字经济的渗透率偏低。2016-2020年,中国农业数字经济渗透率呈现上升趋势,但上升幅度有限。2020年,中国农业渗透率为89%,同比上涨07个百分点。

——工业数字经济渗透率中等

工业作为第二产业,数字经济渗透率处于中等水平。2016-2020年,中国工业数字经济渗透率不断增长,增速相比农业较快。2020年,中国工业数字经济渗透率为210%,相比2019年上涨了29个百分点,相比2016年上涨了42个百分点。

——服务业数字经济渗透率最高

服务业作为第三产业,数字经济渗透率最高。2016-2020年,中国服务业数字经济渗透率保持较快速度增长,渗透率不断提高。2020年,中国服务业数字经济渗透率为407%,相比2019年增加了29个百分点,相比2016年增加了111个百分点,中国服务业数字经济占行业增加值比重不断提高。

新冠肺炎疫情爆发以来,服务业数字化转型愈加升级,互联网医疗、在线教育、协同办公需求持续火热。数字技术丰富了服务业的场景,数字化将推动服务业纵深发展。

以上数据参考前瞻产业研究院《中国数字经济行业市场前瞻与投资规划分析报告》。

5G 清风徐来,静待应用花开。这是最好的时代,也是最具挑战的时代。

当下就国内而言,随着四张 5G 商用牌照的正式发放,运营商们纷纷扩大并加快了建网的规模与速度;手机厂商们也早已于今年年初相继推出了 5G 手机;与此同时,5G 的专利的战场,竞争也愈发激烈,日前,据德国专利数据公司 IPlytics 给出的最新报告显示,截至 6 月 15 日,在全球 5G SEP 标准必要专利排名中,华为以 2160 个 5G SEP 的专利数排名第一,第二名的诺基亚 5G SEP 专利为 1516 个,第三名则是 ZTE 中兴公司,拥有 1424 个 SEP 专利。

由此,我们不禁畅想从基础运营商、手机厂商,到芯片厂商、应用开发商等都在加紧布局的 5G 到底会为我们带来哪些改变?事实上,不论媒体把 5G 捧得有多高,也不论业界有多少人并不看好 5G 的发展,最终,落地的应用才是检验 5G 实用性的唯一标准。

那么,什么样的应用才适合 5G 的大环境?如今 5G 的标准已经发展到了什么样的程度?其机遇又在何方?为了更好地帮助国内开发者深入了解物联网与下一代通信技术 5G 的应用,中国专业的 IT 社区 CSDN 发起并举办以“5G 在物联网领域的技术应用实践”为主题的沙龙活动,围绕 5G、物联网、智慧、应用、挑战等核心话题,邀请到了行业内顶尖的领军者、资深的技术专家、一线的开发者们共聚一堂,展开探讨 5G 的巨大潜能。

目前主办方公布了沙龙的详细日程并确认了会议的演讲嘉宾,详细内容如下:

5G 来了,我们应该做什么?

演讲嘉宾

韦青 微软(中国)首席技术官

韦青,投身亚洲移动通信、信息技术和智能设备等领域二十余年,在电子信息产业领域拥有丰富的知识与经验,他的工作足迹遍及中国、新加坡等地,尤其擅长于移动与信息技术产品的开发、销售与市场管理工作。现任微软中国首席技术官,负责将微软的产业愿景、创新技术与数字化转型的切身体会介绍给中国的行业伙伴与业界领导者。

在微软公司的十多年间,韦青曾先后担任过微软大中华区产品管理,产业平台与生态链建设,消费市场推广等领导岗位。在加入微软之前,韦青曾经在摩托罗拉公司工作十年,历任移动产品开发,市场推广与销售管理之职。

韦青还是一位热心、积极的科技布道者,他是《万物重构-智能社会来临前夜的思索》一书的作者。该书以其多年的技术培训与公开演讲内容为蓝本,通过通俗易懂的方式为读者分析以“云-物-大-智”为代表的智能科技对人类社会产生的深远影响,以及每一个个体应该以何种积极心态与行动来迎接社会巨大变革的挑战。

演讲议题

5G 来了,我们应该做什么?

议题介绍

从全球范围来看,5G 的概念来势汹汹。无论是政府、媒体、投资界、还是电讯运营商、设备供应商、内容提供商,还有广大消费者,都在探讨 5G 和 5G 能够给大家带来的变化和机会。

同时,人们也开始从媒体上看到一些建议大家不用头脑过热,要循序渐进的发展 5G 和整体下一代通讯技术的声音,那么从通讯与计算机技术而言,我们到底处于何种发展阶段,5G 到底能够在“现在”以及“未来”带给我们何种机遇与挑战?更重要的是,各个行业能够如何储备必要的知识、经验与资源,以迎接一个新时代的来临,这些是本演讲希望与大家分享的主要内容。

通讯技术与社会进步的共同发展历程

下一代通讯技术——为什么 5G 还没商用,已经有人在研究 6G 了?

不同行业的不同机会

我们现在应该做什么?

听众受益

跟风永远智能是拾人牙慧,5G 作为名词的火爆并不意味着所有的基于与挑战全都是在 5G 这种通讯技术本身。通过本次交流,听众可以了解到任何一种新技术能够成功的背后所具有的社会价值,以及如何从一个生态链的角度去理解一门新技术的兴起,以及由此带来的整个生态链的发展机会。

物联网技术在 5G 中的机遇与挑战

演讲嘉宾

孙松林 北京邮电大学信息与通信工程学院多媒体教研中心主任

孙松林,博士生导师,现任北京邮电大学信息与通信工程学院多媒体教研中心主任、IEEE 高级会员、中国计算机学会 CCF 高级会员、ACM 会员。2003 年于北京邮电大学获得工学博士学位。研究方向为智能信号处理、视频编码与通信,在移动互联网安全技术国家工程实验室、可信分布式计算与服务教育部重点实验室从事科研工作。

负责的留学研究生课程《通信综合实验》在 2016 年被教育部评为来华留学英语授课品牌课程,是目前获评的唯一的实验类课程。

2014 年获得北京邮电大学“大学生创新实践工作突出贡献指导教师奖”。

2016 年,赴美国马里兰大学参加“北京邮电大学优势学科全英文课程体系建设青年骨干教师海外研修计划”项目。

2014 年、2015 年连续两年获得中国产学研合作创新成果奖。

国家自然科学基金评审专家、教育部学位与研究生教育发展中心评审专家、北京航天飞行控制中心评审委员会专家。

演讲议题

物联网技术在 5G 中的机遇与挑战

议题介绍

1 概述:物联网技术现状、5G 现状

2 5G 关键技术概述

21 性能指标及其专有场景

22 目前进展和展望

3 物联网关键技术的特点

31 关键技术概述

32 NB-IoT 与 LoRa

33 目前进展和展望

4 5G 中物联网技术的机遇

41 专有场景

42 切片技术

43 边缘计算

5 5G中物联网技术的挑战

51 安全体系

52 终端设备

53 产业生态

6 总结

听众受益

了解到目前 5G 网络和物联网技术的最新进展,为物联网技术选择提供参考;

了解到 5G 网络对物联网技术的支持,将有哪些新技术会解决物联网中的固有难题,为方案设计提供参考;

了解到 5G 网络的到来依然无法解决的物联网短板,为创业和技术攻关提供参考;

了解到物联网产业形态的特点,为创业和技术选择提供参考。

5G 时代下的智慧人居新高度

演讲嘉宾

肖江  金山云 AIoT 事业部高级研发总监

肖江,金山云 AIoT 事业部高级研发总监。2009 年毕业于中国科学院研究生院,曾在微软 STB、华为 2012 实验室从事云计算产品和服务的设计与开发。

2018 年加入金山云任 AIoT 事业部 VP,拥有 10 年的互联网软件设计和开发的经验,在智能物联网领域有着非常深入的理解。

演讲议题

5G 时代下的智慧人居新高度

议题介绍

智慧人居行业的现状和痛点;

5G 技术的特征与行业应用;

5G 技术在智慧人居行业的前景。

听众受益

通过讲座,听众将了解 5G 技术将为智慧人居行业带来新动能,将促使智慧人居行业走向新高度。

5G 与物联网

演讲嘉宾

朱怀松 爱立信中国研发部多天线高级专家

朱怀松,2004 年毕业于北京邮电大学并获硕士学位,现任爱立信中国研发部多天线高级专家。长期从事无线基站的开发工作,主要研究领域包括多天线信号处理和系统性能分析等,工作期间获得专利 100 余项。

刘阳 爱立信中国研发部主任系统工程师

刘阳,2003 年毕业于西安交通大学电信学院并获硕士学位。现任爱立信中国研发部主任系统工程师,从事无线接入网产品研发,经历了 3G、4G 到 5G 一系列基站产品,主要负责无线资源管理等算法的研究和产品化。

演讲议题

5G 与物联网

主题介绍

从各种物联网应用场景入手,讨论了各种应用对物联网的需求。

概述各种无线物联网的现状,介绍了蜂窝无线物联网的优势。

讨论 5G 标准如何有效解决物联网的需求。包括:

通过低功率广域蜂窝网络来处理大规模物联网的需求。详细介绍了低功率广域蜂窝网络如何在降低终端功耗的同时,极大提高无线网络的覆盖;

通过全新的 5G 标准——NR,来满足高实时性和高可靠性物联网(URLLC)的需求。详细介绍 5G 网络如何让网络的时延达到 ms 级别。

物联网(IoT)已经开始走入现实,到 2020 年,预计将有数十亿的服务和设备实现随时随地互联。智能家居、可穿戴设备、智慧城市、智慧医疗、智慧交通、智慧农业和智能仪表等等,各种新应用层出不穷,推动新业务模式飞速发展。

为了支持物联网的进一步发展,移动行业开发了新的无线接入技术,其中包括低功耗广域网(LPWAN)。这项技术能够更好地支持这些设备和其应用的特征和要求。

3GPP 在 2014 年开始推动一项标准化任务,窄带物联网(NB-IoT)是这项工作的成果。作为 3GPP 第 13 版标准的一个组成部分,窄带物联网技术规范的首个版本在 2016 年 6 月冻结并发布,旨在支持具有以下要求的类似应用:

– 优化在现有 LTE 空中接口之上的网络体系结构

– 更佳的部署灵活性

– 扩大的室内覆盖范围(与 GSM 相比 +20 dB)

– 支持数量庞大的双向通信设备(数据传输速率仅为几十 kbps)

– 低成本设备(单价低于 5 美元)

– 低功耗(电池使用寿命超过 10 年)

窄带物联网是一种新型无线接入技术,虽然与现有的 3GPP 设备不兼容,但是其继承了 LTE 的很多特征,例如频带、物理层基础、参数值定义和高层复用(NAS、RRC、RLC 和 MAC 过程)。但是,必须注意的是,因为其带宽减少到 180 kHz(加上防护频带为 200 kHz),所以需要创建与 LTE 不同的新物理信道和程序。

与其他物联网技术一样,此应用的终极目标就是更大的覆盖范围和更低的功耗。为了减少设备复杂性和成本,它不支持很多基础 LTE 功能,例如空间复用、载波聚合、演进的多媒体广播组播业务(eMBMS)和双连通性。也不支持高层服务,例如 IP 多媒体子系统(IMS)。

在现有 LTE 空中接口之上优化的网络体系结构

虽然窄带物联网与现有 3GPP 设备不兼容,但它仍然继承了很多 LTE 特征,例如物理层基础和高层体系结构。

唯一实现标准化的双工模式是频分双工(FDD);因此,上行链路和下行链路使用不同的频率。目前,窄带物联网没有时分双工(TDD)版本,而 3GPP 在短期内也没有计划定义该版本。

为了减少设备复杂性和成本,3GPP 制定了三个主要的设计决策。首先,窄带物联网遵照半双工设计,这样就无需使用昂贵的双工器滤波器来分离发射和接收链路;您可以使用开关代替。其次,不支持 MIMO,特别是空间多路复用技术,因此用户设备(UE)仅需要实施一个接收机链路。最后,非常重要的一点是,信道带宽仅为 180 kHz,这减少了整体平台成本。

总之,窄带物联网 NB IoT 是一项新兴的 3GPP 窄带无线技术,其优点是可以充分利用现有的蜂窝基础设施。这项新技术将促使物联网实现长足增长,在不同领域催生各类物联网应用。

窄带物联网设计挑战

窄带物联网设备和系统要求经过严格的测试,以确保高度的可靠性,避免意外故障。下列是窄带物联网面对的一些设计挑战:

智能电网的支撑技术

智能电网的主要支撑技术有实现收集、存储、分析、处理、显示海量信息数据的可靠信息技术,高速、双向、实时、集成的通信技术,具备资源优化配置、科学决策、电网运行高效管理、电网异常及事故快速响应的智能调度技术,电能量消费与预测技术,中压或低压配电网上的分布式能源接入技术,规划控制技术,包括电能质量、功率因数、相位、故障事件、变压器和线路负荷等数据在内的参考量测技术及相关传感器技术等。

物联网相关技术在智慧电网中的作用

在当前的电网中,传感器的应用很广泛,但主要是机电类传感器,其获取的方法往往是物理方法,传递的信号往往是模拟量,这就决定了它往往是通过电缆进行传输。智能传感器不但涉及传感技术,还与微机械、微电子、数字信号处理、网络通信直接相关。

它获取信息的方式往往是将所需获取的信息直接转变为光信号或者电信号,输出为数字量。智能传感器还具有一定的信息存储和分析能力,可以对信息进行初级加工再向上一级传递,避免了上级设备对于信息的处理量过大,也节省了网络流量。

物联网技术中,信号一般使用光缆进行传输,对于设备内部的状态量等不便于直接连线传输的信号,还可以采用无线传输,保证数据的实时性。在主站,由于传输来的数据为数字量,就避免了繁杂的数据转换和处理工作,这些优势应当发挥。但是,电网对于信息的可靠性要求很高,特别在信息传输方面。

如果是在民用或者商用行业,信息传递的可靠性要求较低,物联网当前的可靠性水平便可以胜任。但对于电网来说,错误信息传递的结果是很严重的,可能导致电网中自动装置的错误动作,切断正常运行的大量负荷,或者电能计量出现重大失误等。在可靠性无法保证的情况下,物联网技术的重要优势——信息传递将难以发挥作用,这也就相应导致了在网络层之上的应用层无法应用于智能电网。


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