物联网：从技术到生态，从连接到智能

刘廉如，张忠平

(宜通世纪物联网研究院(广州)有限公司，广东 广州 510665)

0 引言

物联网是新一代信息技术的高度集成和综合运用的产物，为新一轮产业变革和经济社会绿色、智能、可持续发展提供基础设施保障。“十三五”时期，我国经济发展进入新常态，创新成为引领发展的推动器，促进物联网、大数据等新技术、新业态广泛应用，培育壮大新动能上升至国家战略层面[1]。

2017年以来，我国物联网市场已进入实质性发展阶段。全年市场规模突破1万亿元，年复合增长率超过25%。公众网络机器到机器(Machine to Machine,M2M)连接数突破1亿，占全球总量的31%[2]。

1 技术选型场景化

行业碎片化、个性化的需求驱动技术创新，反之，技术的创新突破满足各类应用场景，为客户创造价值。物联网技术多种多样，没有优劣，各有所长。

泛在互联通信是物联网发展的基础。为解决当前物联网终端功耗高、无法适应海量终端连接、广域覆盖能力不足和成本难以负担等困难，低功耗广域物联网技术(Low Power Wide Area Network,LPWAN)作为当前物联网技术的重要组成部分，成为该领域的新热点，适应长距离、广覆盖终端设备连接的应用场景需求。

目前，以WiFi、蓝牙、ZigBee为代表的传统物联网技术和以窄带物联网技术(Narrow Band Internet of Things,NB-IoT)、远距离无线电(Long Range Radio,LoRa)、Sigfox为代表的低功耗广域物联网技术取得了广泛发展。物联网是5G技术的核心应用场景，物联网应用大连接、低功耗、低时延、高可靠等要求，驱动5G技术演进发展。

随着蓝牙5.0 Mesh组网技术标准的发布，蓝牙技术从一对一的星状网络，可形成多对多的网状网络。

LoRa技术最大特点在于同样的功耗条件下比其他无线方式传播的距离更远，实现了低功耗和远距离的统一，在同样的功耗下比传统的无线射频通信距离扩大3～5倍。2018年，阿里和腾讯纷纷加入了LoRa联盟。

NB-IoT技术在R13版本中满足4个典型需求：覆盖、时延、功耗、连接数，可以同时支持IP以及非IP连接，也可以支持短信功能[3]。R14版本增加了一些功能，如软件升级更新、峰值速率提升、定位功能、多载波扩容等[4]。R15版本进一步优化功耗时延。在R15版本中设计了新的唤醒机制，在保持低功耗的同时，能够网络叫醒设备[5]。2017年是中国NB-IoT商业部署的元年，2018年是中国NB-IoT的发力之年，NB-IoT产业呈现爆发式增长。

在物联网技术选型过程中，成本和安全也是不可忽略的重要因素。其中，成本包括建设成本和运营成本。

济青高铁济南东站（不含）至胶州北站（不含）区段，自2018年8月9日开始，自180km/h速度值开始，上下行线路分别进行逐级提速，到8月21日，测试速度值达到济青高铁联调联试大纲确定的385km/h最高速度目标值。在385km/h试验速度下，检测列车运行平稳，轨道几何状态、动车组动力学响应、接触网、轨旁信号设备状态、通信电磁环境和GSM-R系统、振动噪声等施工质量各项指标符合设计要求。

基于数据安全和数据隐私保护的考虑，在医院相关场景需求下，LoRa和WiFi成为首选技术。智慧楼宇是蓝牙Mesh组网的典型场景。以灯为载体，采用去中心化的多路径传输蓝牙Mesh通信连接技术和精确室内定位技术，结合智能硬件，可为办公楼宇提供更便捷、更稳定、更安全、更低成本的办公楼宇智能化和能效管理服务。基于NB-IoT智慧烟感的引入解决了传统烟感器布线难、电池使用寿命短、维护成本高、无法与业主及消防机构数据交互等痛点，采用NB-IoT技术，即插即用，无需布线，易于安装；功耗低，电池待机时间长，无需频繁更换电池，有效降低维护成本。在智能家居场景中WiFi还是应用最为广泛的技术。由此可见，在不同应用场景下，不同技术各具特色，技术与场景的匹配成为选型的核心与关键。

2 行业生态共创化

以进化的观点，物联网是一个可以持续演进的生态系统。物联网生态的内涵可以分成3个层面：技术，业务和价值。物联网，从技术角度，构成破解技术痛点的产业生态；在业务层面，形成聚焦协同运营的行业生态；在价值维度，组成探索创新模式的商业生态。

常见的物联网生态模式包括三类：主导型生态、联盟型生态和平台型生态，如图1所示。其中主导型生态的典型代表是小米、亚马逊；联盟型生态包括各类垂直行业的产业联盟和运营商的物联网联盟；平台型生态的代表为阿里和京东。“融合，赋能”成为物联网生态的主旋律，从单打独斗到联合共创。

图1 常见物联网生态模式

物联网生态发展的关键是赋能，所谓赋能就是企业内部能力的外部化，即把内部的能力封装成对外的接口，暴露给其他企业，促进跨界开放合作，使得产业生态圈互促共荣。主要的生态赋能类型包括渠道赋能、设计赋能、供应链赋能、技术与产品赋能、资本赋能和运营赋能等[6]。

行业边界伴随行业相互渗透而变得越来越模糊，信息不对称时代的地位优势无法持续保持。生态中的组织需依据内外部环境变化，以顾客为核心建立起如水的柔性化组织，灵活而弹性，开放而包容，最终获得跨域价值下的收益最大化。生态中的企业相互渗透、融合或裂变，打破边界，通过共享、共生、共创、共赢，缔造物联网业务的命运共同体。

3 模式创新金融化

物联网作为一个可演化的生态系统，供给侧通过提供产品、服务或解决方案来对接需求侧，满足多样化、碎片化和个性化的需求，供给侧的价值创造体现在交易过程中的技术变现。可以说，以交易为基础的价值交换是物联网生态发展的驱动力。物联网技术无法变现，企业就失去了增长动能，从而生态也就无法演进发展。物联网生态发展的内在逻辑如图2所示。

图2 物联网生态发展的内在逻辑

物联网变现是价值创造的体现。常见的变现方式包括：咨询和部署，设备销售，增值服务，软件及服务(Software As a Service,SaaS)应用和业务运营。

常见的物联网商业模式包括免费增值模式、资产共享模式、基于用量收费模式、数据变现模式、情景购物模式、产品即服务模式、按成效收费模式、物联网金融模式、租赁模式和基于生态的模式等。

交易是供给双方价值交换的基础和载体。只有产生交易，企业才有现金流，进一步激发企业活力，促进融合创新。在物联网发展过程中，交易的方式发生着变革，首先是付费方式，从传统的后付费向预付费转变；其次是交易与情景结合，在设定的情景出现时，触发交易；最后是金融手段的使用，将产业和金融结合，挖掘行业的金融属性。

产融结合成为物联网模式创新的新引擎，设备金融、供应链金融、共享金融、融资租赁、基于使用的保险(Usage Based Insurance,UBI)、银行授信都是产融结合的产物。物联网技术的定位和监控功能，将“动产”赋予“不动产”的属性，深刻影响保险和租赁等领域，在拓宽实体企业的融资渠道的同时，催生新的模式。

4 连接价值智能化

通信连接是物联网发展的基础,差异化的全连接能力是未来的发展方向。通信连接的价值占比较低，价值中枢转移到数据和应用。数据流是物联网应用闭环的主线，也是物联网智能化的原动力。

物联网引起数据爆发，在数据的驱动下，实现了物理世界和数字世界的一一映射和融合。物联网应用的闭环随数据而生，感知层各类设备采集数据，通过网络层传输数据至平台层的数据处理平台，对数据进行存储、加工、分析、计算并在数据挖掘的基础上形成垂直行业的应用，决策和控制数据再通过通信网络反馈到感知层的数据采集对象。

连接、洞察和优化是物联网智能化发展的逻辑。连接：采集设备数据，同时整合业务系统的数据；洞察：建立关键指标模型，分析问题相关性和因果关系；优化：提供最佳策略，实时告警，智能控制等。

平台是数据的载体，借助行业应用，助力数据价值的释放。以工业互联网平台为例，同时采集IT和OT的数据，借助工业app，消除数据孤岛，形成闭环智能。平台为设备智能化和流程智能化提供底层基础设施。

模型是连接物理世界和数字世界的桥梁和纽带。以工业互联网为例，其本质是数据+模型=服务[7]，模型包括行业机理模型和数据驱动模型。在生产阶段，基于设备异常报警模型对设备进行实时监控。在维修阶段，基于设备故障诊断模型对设备进行在线诊断。在维护阶段，基于设备寿命预测模型对设备进行预测性维护[8]。随着计算能力的下沉，边缘智能和云智能将协同运作，推动物联网智能化发展。

5 结论

随着5G技术的不断发展，人人互联的消费互联网时代正在向万物互联的产业互联网时代迈进，应用需求全面升级，产业生态竞争激烈的态势仍在继续。

技术革命推动物联网应用爆发式增长，产业竞争从单一的环节“点”升级到多维的生态“体”。物联网的发展也正在跨越连接阶段，向智能阶段跃迁。平台虽然是打造产业生态的关键，但是价值创造更多以数据应用的方式呈现。在此趋势下，物联网行业相关企业需要广泛开展产业合作，跨界融合，与产业链上的合作伙伴形成命运共同体，共同实现生态合作的发展模式。