物聯網發展現狀及未來趨勢

作者/ 王金旺 《電子產品世界》編輯(北京 100038)

摘要：隨著“物聯網‘十二五’發展規劃”、“中國制造2025”等政策的提出，物聯網發展已經成為國家層面技術及產業創新的重點方向。本文根據2016年10月在深圳舉行的“2016瑞薩電子全球開發者大會(DevCon)”上，中國半導體行業協會陳賢副理事長等人的演講介紹了物聯網發展的現狀及趨勢。

　　物聯網是指通過RFID、紅外感應器、GPS、激光掃描器等信息傳感設備，按約定的協議，把任何物品與互聯網連接起來，進行信息交換和通訊，以實現智能化識別、定位、跟蹤、監控和管理的一種網絡。

　　物聯網主要有兩個特征，即規模性和實時性。一是規模性，只有具備了規模，才能使物品的智能發揮作用。二是實時性，通過嵌入或附著在物品上的感知器件或外部信息獲取技術，每隔極短的時間都可以反映物品狀態，包括靜止或運動、安全或危險、良好或腐爛，都可以實時反映出來，如機場周界、文物監護、橋梁監控、環境監測、食品溯源等。

物聯網發展階段及架構

　　按市場發展劃分，物聯網可以分為概念、研發、實驗和應用四個階段。按應用發展劃分，物聯網發展則可以劃分為孤島、封閉、有限物聯和無限物聯。

　　在孤島階段，物聯網在某一行業或領域內部小范圍應用，尚未形成行業統一標準與技術規范;在封閉階段，在某一行業或領域內的物聯網應用，已形成行業統一標準與技術規范;在有限物聯階段，跨有限幾個行業或領域的物聯網應用，采用跨行業的統一標準與技術規范;在無限物聯階段，囊括大部分行業或領域的物聯網應用，采用統一的標準和技術規范。物聯網在架構上分為三層，即感知層、傳輸層和應用層。

　　感知層是物聯網體系對現實世界進行感知、識別和信息采集的基礎性物理網絡，主要功能是識別物體與采集信息，為后續信息處理和相應決策行為提供海量、精準的數據信息支撐。

　　傳輸層是物聯網實現無縫連接、全方位覆蓋的重要保障性網絡集群，擔負著將感知層識別與采集的數據信息高速率、低損耗、安全可靠地傳送到應用層的艱巨使命，同時能夠良好地抗擊外部干擾和非法入侵。

　　應用層實現了物聯網技術與應用的結合，最終形成涉及人們日常學習、工作和生活方方面面的物聯網應用集合。

發展物聯網成為各國重要發展戰略

　　全球物聯網市場規模不斷擴大，聯網設備高速增長，預計到2018年，全球物聯網市場規模超過千億美元，聯網設備年均復合增長率保持在31%以上(如圖1和圖2)。

　　隨著物聯網技術的不斷發展和市場規模的不斷擴大，其已經成為全球各國的技術及產業創新的重要戰略。

　　美國提出“智慧地球”概念，引發全球物聯網關注熱潮，將物聯網上升為國家創新戰略的重點之一。先進的硬件設計制造技術，已經趨于完善的通信互聯網絡均為物聯網的發展創造了良好的條件。目前，美國已經開始在工業、農業、軍事、醫療、環境監測、建筑、空間和海洋探索等領域開展物聯網應用積累。

　　歐盟委員會發布《物聯網——歐洲行動計劃》，提出了包括芯片、技術研發等在內的14項框架內容。歐盟在技術研發、指標制定、應用領域、管理監控、未來目標等方面陸續出臺了較為全面的報告文件，建立了相對完善的物聯網政策體系。尤其在智能交通應用方面，歐盟依托其車企的傳統優勢，通過聯盟協作在車聯網的研究應用中遙遙領先。

　　韓國十分重視物聯網產業化發展，不斷加大其在物聯網核心技術以及微機電系統(MEMS)傳感器芯片、寬帶傳感設備的研發。目前，韓國物聯網產業主要集中在首爾、京畿道和大田地區，其中首爾集中了全國60%以上的物聯網企業。韓國物聯網的優勢在于其消費類智能終端、RFID、NFC 產品與相應的技術解決方案。

　　我國就物聯網發展也做出了多項國家政策及規劃，推進物聯網產業體系不斷完善。《物聯網“十二五”發展規劃》、《關于推進物聯網有序健康發展的指導意見》、《關于物聯網發展的十個專項行動計劃》，以及近期頒發的《中國制造2025》等多項政策不斷出臺，并指出“掌握物聯網關鍵核心技術，基本形成安全可控、具有國際競爭力的物聯網產業體系，成為推動經濟社會智能化和可持續發展的重要力量。”在物聯網發展熱潮以及相關政策的推動下，我國物聯網產業將持續保持高速增長態勢，雖然增長率近年略有下降，但仍保持在23%以上的增長速度(如圖3)，到2015年，我國物聯網產業規模已經超過7500億元(如圖4)。預計未來幾年，我國物聯網產業將呈加速增長態勢(如圖5)，預計到2020年，我國物聯網產業規模超過15000億元(如圖6)。

物聯網產業鏈發展現狀

　　在感知層上，感知企業眾多且較為分散，自主傳感器核心技術不足，高端傳感器芯片以進口為主，市場競爭較為激烈。主要應用有RFID標簽和讀寫器、各類傳感器、攝像頭、二維碼標簽和識讀器等。

　　感知層傳感器的發展趨勢 ：

　　(1)微型化。信息時代信息量激增，要求傳感器能捕捉處理海量的信息的能力日益加強。

　　(2)智能化。要求不但能夠執行信息處理和信息存儲，而且還能夠進行邏輯思考和結論判斷。

　　(3)多功能化。將多種敏感元件組裝在材料或單獨—塊芯片上的。

　　(4)無線網絡化。要求傳感器能夠通過各類集成化的微型傳感器協作地實時監測、感知和采集各種環境或監測對象的信息。從而真正實現“無處不在的計算”理念。

　　在傳輸層上，傳輸主要以移動通信網和局域網為網絡載體，仍較少使用互聯網。產業發展較為完備，企業以傳統通信企業為主。傳輸層的主要設備有光纖光纜、光器件、光接入設備、光傳輸設備等光傳輸設備以及3G/4G/5G、NFC、ZigBee、藍牙、Wifi/WAPI等通訊和網絡設備。

　　傳輸層的主要作用是將感知層識別與采集的數據信息高速率、低損耗、安全可靠地傳送到平臺層。當前標準化程度較高，產業化能力較強、較成熟，參與廠商眾多，成為產業中競爭較為激烈的領域。LPWA大規模部署后將促進物聯網連接數迅猛增長，以NB-IoT為代表的技術解決了移動物聯網普及障礙。未來5G將滿足物聯網高級應用多樣化需求，實現終極萬物互聯。

　　應用層以軟件和現代服務企業為主，基礎軟件技術主要掌握在跨國企業手中，傳統IT企業逐漸介入物聯網業務，隨著各地物聯網示范性應用陸續增多，企業數量將明顯增加。

　　隨著物聯網技術的成熟和產業的發展，涉及的領域越來越廣，目前主要集中在9個領域。

　　物聯網應用覆蓋范圍遍布個人、家庭和企業，增長空間巨大。智能家居領域由于和日常生活高度融合而受到廣泛關注，成為發展較快的應用領域。智能交通中以及智能醫療領域的需求空間廣闊、產品附加值高。其中，車聯網悄然成為物聯網發展先鋒。

物聯網應用的發展

　　我國目前在物聯網應用中的工業、醫療、交通、金融以及安防等方面都得到了相應的發展。以智能交通為例，雖然智能交通產業在我國還處于起步階段，但ITS作為新的經濟增長點和交通系統建設的必然選擇，已得到國家相關部門的高度重視。2015年，智能交通整體市場規模達到691.3億元，同比增長30.5%。隨著《關于進一步加快推進城市公共交通智能化應用示范工程建設有關工作的通知》的提出，2017年6月底前，將會完成37個示范城市的示范工程建設任務。極大地促進了智能交通的發展。

　　就物聯網的發展，中國半導體行業協會陳賢副理事長提出以下幾點建議：積極構建物聯網及傳感器發展生態環境;以智慧城市建設推動公共基礎設施和服務系統應用落地;加大研發力度，完善協同創新體制;以重點領域為突破，加快進軍高端傳感器市場;推廣成熟應用模式，培育新興商業模式;加快建立并落實信息安全保障體制。

參考文獻：

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　　[4]王瑩.物聯網的實施：以點帶面，可帶來“令人興奮的進展”[J].電子產品世界,2016(11):1-3.

本文來源于中國科技期刊《電子產品世界》2016年第11期第3頁，歡迎您寫論文時引用，并注明出處。