物联网发展分析及创新实践

常海峰 胡昌伟

【摘要】 作为信息化发展和推进的新阶段，物联网和智慧城市、移动互联网、大数据带来的变革已初见端倪。当前，物联网发展在经历了关键技术研发和储备、验证系统搭建、测试和应用推广，逐步步入试商用的规模推进期。未来的一个阶段期将是我国物联网发展面临的一个转接点。在零散分割的行业应用发展和基础技术、设备研发准备期后，实现行业整合应用及规模化推广将是当前的重要诉求，即实现信息汇聚到协同感知的转变。本文基于国家物联网专项的研究和实践，分析了物联网产业结构的扁平化发展应用，总结了油田和电力专网实践中基于移动网络的物联网创新应用。

【关键字】 物联网 信息化 发展分析 移动网络

一、引言

从2009年以来，国家和地方政府对物联网行业在资金和政策上均给予了支持，深度推进了物联网与传统领域的融合。2011年《物联网“十二五”发展规划》已明确重点培养的物联网产业10个聚集区和100个骨干企业，实现产业链上下游企业的汇集和产业资源整合。在2013年2月国务院发布的《国务院关于推进物联网有序健康发展的指导意见》中，更是进一步的规划了物联网的发展方向和发展方式。当前，在物联网核心产业中，传感器、应用平台及应用服务成为物联网发展主要的推动力。各主要信息化发展国家中欧美以物联网为中心积极推进智慧城市和物联网行动计划，而日、韩以其发达的WSN（无线传感网）为其基础，提出和制定了泛在网国家发展计划。物联网在我国的发展在“感知中国”的带动下，不断借鉴和创新发展思路，变革传感器产业、RFID及信息处理、应用服务等，已成为带动经济产业和信息化跃升的主要供体。同时，在物联网核心产业高速增长和市场规模持续扩大的同时，核心技术、产业间协调整合、产业及商业模式、应用服务的市场化等发展困境已凸显，成为我国追逐第三次信息化变革制高点的关键，将较大程度上影响国家经济的增长。国家和行业在经历和助推此轮信息化变革的过程中，推动核心设备国有化等上实现飞跃[1]。

二、物联网发展阶段化

在物联网发展和推进过程中，到2014年止，国家规划和行业应用尚处于技术和产业的验证期，即信息和服务的聚合期，部分国家如美国、日本，在其发达的传感网技术支撑下较早的进入物联网发展的增值服务应用期。未来的3-5年将是实现将分散的行业内发展成果集聚整合的重要时期，在经历了前期的关键技术研发和信息系统集成，能够有效的通过整合行业内分散的研究成果和资源，实现行业内的上下服务集聚，在增值服务领域实现价值和投资的落地。所以，对于物联网发展来说，未来3-5年是一个重要的节点，此时间内的科研及应用成果及成果转化，将极大的影响后续物联网跨行业应用服务的对接以及泛在化平台、网络及服务应用。在我国，当前对于物联网的研究和应用开发主要围绕智能化的设备及平台，主要面向验证系统及系统集成，构建基于智能化设备的网络及平台，测试和验证智慧化设备、系统及平台的功能、性能及管控方式，如：终端、应用服务的接入鉴权、服务策略和安全策略等。这个阶段承接前期基于物联网的基础建设和投入，并极大的影响规模化商用阶段的跨行业平台的构建和物联网增值服务的实现。所以，对于此阶段的把握，对于整个国家信息化发展、企业升级将显得尤为重要[2]。

三、物联网产业分析

在不同的发展环境中，由于不同发展国家在产业基础、技术储备和应用环境上的不同，其产业链主体的地位和占比会有很大的不同，例如在欧美由于其在信息通信领域产业和技术上的主导，芯片工艺的成熟，行业标准化高度发展，在物联网产业中，设备服务商和芯片制造商、标准化制定主体将占据产业链的主导。而在日韩依托的是其强大的WSN（无线传感网）应用基础，故在产业环境中，增值服务商、运营商将对产业链形成主导优势。在我国，庞大的用户群体以及应用范围，需要政府的高效规划、指导以及监管，同时通过通信运营主体的运营和整合能力实现基础建设、系统集成、传输、平台及应用服务的构建。

从此图中可以看到，整个产业链在趋于扁平化，产业链主体之间的竞争出现重叠，在传统的产业链关系中的上下游定位，在物联网产业链中变得模糊。传统的管道提供商与传统的服务提供商的竞争出现在管道方提供的应用服务与服务提供商的服务的竞争，也出现虚拟运营商与传统管道商之间在通信管道上的竞争。实现服务竞争的多元化以及应用服务及功能的去重叠化将是构建生态产业链的关注点。我国物联网整个行业的在接入网及网络传输管道方面已存在完善的技术及产业储备，在信息感知所涉技术、产业及工艺也已形成初步的优势。当前，智能芯片和通信网络成为整个产业链的价值主体。基于平台的数据融合、处理及挖掘，将是未来决定物联网价值和企业生命，数据将是物联网的主体，物联网对于传统行业的信息化升级以及大量物联网应用服务的推进，将提升数据服务在整个行业中的占比。应用服务是物联网价值实现的最终环节，是整个物联网的核心，对于服务类型、服务模式及服务实现的实践需要依据发展阶段、应用环境、服务群体。此外，在物联网整个产业体系的物理层，传感、智能芯片等产业集聚规模相对较小使得整个产业的竞争力不足，在《物联网十二五规划》及《中国电子元件十二五规划》中已明确了在微型、高集成、智能传感器和无线传感器等领域，技术及标准研发、产业化和国产化，并推动在生产工艺及重点领域内的应用。大量的物联网节点的规划和部署将会凸显IP地址的匮乏，因此加快测试和实施IPv6也将是必然。

四、 物联网创新实践

4.1 基于移动网络的应用

在物联网的推进和加速过程中，移动网络的链路支撑作用显得尤为重要，可以这样说，基于移动网络的物联网应用将是物联网推进和扩大的重要基石和标志。通过移动网络的便捷接入，实现真正意义上的物联网应用对接，才能真正意义上实现物联网应用和推广的落地。所以，无论实在公网还是在专网领域，都需要加速移动网络与物联网的融合，在管道、业务属性等方面的变化将极大的影响未来企业在产业链中的角色扮演，甚至带来新的产业巨头。同时，物联网标准化组织3GPP已经开始部署和测试支持移动网络的物联网应用架构，并在移动MTC、M2M的业务运营方面加大了研究的投入。通过对于主要网元的功能、接口的重新定义，并添加新的物联网网元来支持和实现物联网的业务及功能。图4-1为3GPP定义和设计的支持移动物联网应用的MTC架构。

4.2 加速推进专网应用

在4.2中我们分析了基于移动网络的物联网应用，主要面向公网运营。除此之外，在物联网的整个网络设计和应用中，政府、行业专网的应用力度应更加重视。当前，在物联网信息汇聚阶段，电力、交通、医疗、石油、物流等专网领域对于物联网的需求更加的迫切。如何构建健康、高效的物联网行业内及跨行业的应用将是决定未来物联网实现网络增值的重要基石，也将极大的影响网络的泛在化。图4-2所示为物联网的专网应用架构。

在电力物联网应用中，构建基于智能电网的分布式智能化电网信息和用户信息的采集、分析及电能配置、调度，实现电网系统数据、运行及维护的整合，提升电网运行和电力资源的利用效能。基于此，电力物联网要在电力信息的获取、传递、分析及决策控制方面提供可靠的信息支撑。在发电、输配电及用电的各个环节都要实现电力流、信息流及业务流的一体化。图4-3所示为电力物联网应用结构图。在电力物联网应用中，由于其传输网络的特殊性，信息通信方式除了移动网络外，还采用了PLC（Power Line Communication电力线通信）方式。在油田信息化进程中，基于物联网技术的数字油田是油田信息化建设的重要契机。基于物联网技术，能够高度实现油田数字化建设，在油田勘测、开发、数据采集、设备监测、分析决策和资源调度等环节建立信息的管理及运营体系，提升油田数据域与应用域的融合支撑。与图4-3中所示的专网物联网应用体系架构相似，油田网络中传感器获取了油田油井、输油管道及存储中心等数据，通过网络将数据回传至数据中心，再通过各数据分析系统获取油田的实时动态信息，以进一步决策和调度。目前，油田物联网在大庆、克拉玛依等油田已初步实现。

此外，智慧农业、智慧医疗和智能交通、智能家居、智能物流等都在不断的通过物联网技术实现行业升级，通过有效提升生产效率，改善生产方式，对行业管理和运营等都起到实质性的推进作用，并通过专网基础建设、系统及服务集成、信息汇聚实现内整合和集聚[5]。

五、总结

物联网产业、技术和应用带来的巨大诱惑，以及潜在的价值和利益诉求将推动物联网与移动互联网、智慧城市、大数据的融合发展。企业在物联网和移动互联网、大数据的推动下，将提升企业服务能力，创新服务模式，进而最大化运用新信息化发展成果和发挥其优势，实现国家和企业在新形势下的转变将是最终目标。创新物联网实践，将在很长的一段时期内影响整个国家的信息战略和发展规划，也将是国家和行业升级的重要支撑。

参 考 文 献

[1]刘勇燕，郭丽峰.物联网产业发展现状及瓶颈研究[J].北京：中国科技论坛，2012（4）66-72.

[2]赵钧.构建电信物联网开放数据服务体系的思考[J].电信科学，2012，（5）28-30.

[3] System Improvements for Machine-Type Communications，3GPP TR 23.888 V1.6.0，2011.11.

[4] Tsp interface protocol between the MTC Interworking Function（MTC-IWF） and Service Capability Server（SCS），3GPP TS 29.368 V0.1.0，2012.6 .

[5]陈广泉，张凤泉，解冰，物联网网络架构演进技术[J]，北京：中国联通，2012（2）52-54.