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2010年物联网发展研究报告【报告名称】2010年物联网发展研究报告【关键词】物联网，m2m，运营商，解决方案【内容提要】物联网，是继计算机、互联网与移动通信网之后的又一次信息产业浪潮，是一个全新的技术领域，给it和通信带来了广阔的新市场。物联网应用中首先被广泛使用的是“m2m”(machine-to-machine)应用，驱使各行各业走向信息数字化和商业流程的自动化。其实物联网技术并非新生，在一些行业中已经得到应用。埃森哲认为，经过过去几年的技术和市场的培育，物联网即将进入高速发展期。目前，全球主流的运营商和设备商都已经开始提供移动m2m业务与解决方案。在中国，在工业化与信息化融合的今天，电信运营商，特别是移动运营商，在不断突破盈利点的驱动下，也将视线转向了m2m。【正文】1.物联网的发展趋势1.1物联网的简介物联网(the internet of things)的概念是在1999年提出的，比尔盖兹在华盛顿湖畔的智能化豪宅，联想、长虹等国内厂商推出的闪联标准，国内外运营商推出的手机支付、路灯监控等m2m应用都是物联网的雏形。物联网应用中首先被广泛使用的是“m2m”(machine-to-machine)应用。m2m指的是各类物体通过有线和无线的方式，在没有人为干预下实现数据通信。这些物体可能是工业设备、电表、医疗设备、运输车队、移动电话、汽车、贩卖机、家电、健身设备、楼宇、大桥、公路和铁路设施等等。这些物体将配备嵌入式的通信技术产品，通过各类通信协议和其他的设备及it系统交换信息，提供连续的、实时的和具体细节的信息，到达人类无法得到的大量信息。广义的m2m 也包括人和机器(mobile-to-machine)间的应用。1.2物联网迈入高速发展期埃森哲认为，经过过去几年的技术和市场的培育，物联网即将进入高速发展期，它是继计算机、互联网与移动通信网之后的又一次信息产业浪潮，是一个全新的技术领域，同时也给it和通信带来了广阔的新市场。在物联网产生之前，it和人类基础设施开启智能化之路，都为物联网的出现奠定了坚实的基础。it能力在1980年以前，一直局限在主机和后台计算中心，在80年代之后，逐步从后台移向前台和桌面，支撑作业处理和分析能力，由此，pc和局域网应运而生。之后，随着互联网的出现，it能力从桌面扩展到支撑价值链和商业合作伙伴，支撑着服务和协调。2000年后，智能设备的不断涌现使得it能力从对人的支撑扩展到对物体的支撑，实现了物体之间的通信和协作，物联网在此初见端倪。而人类的基础设施的演进路线也极其相似。90年代以前，基础设施建设能力仅停留在建造钢筋混凝土的基础设施阶段。90年代以后，随着基础设施建设的重点移向国家信息基础建设，信息高速公路等信息基础建设成为了国家发展政策的重点和产业发展的基础。2000年后，随着技术和市场的成熟，实物基础建设和信息基础建设逐步融合，使得世界基础结构发生了翻天覆地的变化，智能城市的建立不再是纸上谈兵，并日益向全面协作、相互关联和智能化发展，物联网随之进入到人们的视野中。“物联网”概念的问世,打破了之前的传统思维。过去的思路一直是将物理基础设施和it基础设施分开：一方面是机场、公路、建筑物,而另一方面是数据中心，个人电脑、宽带等。而在“物联网”时代，钢筋混凝土、电缆将与芯片、宽带整合为统一的基础设施。.在此意义上，基础设施更像是一块新的地球工地，世界的运转就在它上面进行，其中包括经济管理、生产运行、社会管理乃至个人生活。目前，计算机和手持设备是it的主体，而数量规模庞大的生活消费品，包括车辆、家电及其他生活实物用品将在未来从各个维度从后台支撑人类的it需求。研究机构idate估计，“全球将有1亿9千万的机器设备将于2012年通过物联网进行连接和共享信息”。独立市场研究机构forrester预测，到2020年，物物互联业务与现有的人人互联业务之比将达到301，下一个万亿级的通信业务将是物物互联。根据预测，到2035年前后，我国的传感网终端将达到数千亿个;到2050年，传感器将在生活中无处不在。这就是物联网中智能设备的规模效应。1.3物联网的广泛应用物联网的通信方式开启了b2b和b2c的服务改革，让“机器开口说话”。原先充斥着大量无谓的信息待处理，时刻消耗着看似取之不尽的计算能力，消耗大量的电能，排放大量的二氧化碳。正是这些“机器自动生成(制造)的信息”的出现催生了物联网，物联网的出现也为在技术和业务以及政府监管层面更好地规范化、标准化这个产业，结合绿色计算和云计算技术，应对信息“污染”和“能耗”的问题。物联网的普及实现减少成本，优化业务流程和在设备出现故障之前就预先制止等商业应用。其最显著的特点，是使物品的供应链具备智能，使各种物品在生产、流通、消费的各个过程都具备智能，直至使智能遍及整个生态系统，这不仅可以提高管理的效率，更重要的是大大提高了物品和各种自然资源使用的效率，使广泛的节能进入it时代，引发一场绿色科技革命，有效实现节能减排。其中包括让机器操纵汽车、掌控船舶运输，进行绿色计量从而改善消费观念并减少能源滥用，在机器出现故障前进行远程维修，成千上万个房间里的电器设备可以进行统一管理，城市水资源的浪费可以减至最低，而大气污染也将被监测，等等。哥本哈根气候峰会在2009年12月举行，许多国家希望达成一份具有约束力的二氧化碳减排协议。与此同时，各国都陆续将物联网的建设上升到国家战略的层面，旨在通过物联网的应用实现节能减排，成就低碳经济。依靠这一网络技术将生产要素和供应链进行深度的重组，以实现投入更少、成本更低和效率更高的发展，以及更少物耗、更多绿色、更加智能化的工业化。而物联网作为低碳经济革命的技术创新之一，是要在能源流的整个过程中提高能源生产率和降低二氧化碳的排放，比如在能源流的转化环节，通过建立兼容并包各种能源的能源互联网或智能电网，提高工业、建筑、交通中的能源利用效率。低碳经济社会的特点是要建立能源互联网，使得不同形式、不同时空的能源可以得到聪明的使用。这既可以大幅度地减少能源消耗和二氧化碳排放，同时又可以大幅度地提高人们的生活质量和便利性。同时，物联网为人民生活应用上引入了一种革新的服务方式，为顾客提供愉快和惊喜，包括当客户度假时对宠物饲养器进行规划和检查，让客户能够与冰箱交流然后决定要买些什么，可以在办公室远程调节家里温度以避免下班回家感觉不适，等等。通过操作和控制某些“实物”，使之通过有线和无线的方式“互联”在一起，形成一张提供崭新突破体验的大“网”。同时，物联网被广泛地应用到各行各业的服务中，驱使各行各业走向信息数字化和商业流程的自动化。比如，在过去，通信和高科技服务、金融服务、公告服务、产品提供和能源提供都是互不关联、互相割裂的，而物联网正是会在将来打破它们之间的壁垒，使之日益为客户提供融合的服务体验。以无处不在的互联网和一系列高科技术为标志的数字经济积极地打破顾客、企业、竞争对手和合作伙伴之间的界限，提供数字化和快速传输和大量的数据存储，提高信息传播的安全性，实现商业流程的自动化。1.4物联网当前市场及前景预计就物联网的市场现状来看，低价的无线射频识别器(rfid)和感应器开始充斥市场，移动运营商开始关注物联网市场，数据访问的带宽不断增加，大量物联网软件陆续出现，而物联网应用需求呈现强劲势态。根据2008年1月发布的m2m sourcebook，就物联网技术的部署现状而言(见上图)，许多物联网技术是跨行业部署的，物联网技术使得很多行业进入新的市场，连入物联网的设备数量以指数级别增长，尤其在基建、能源、公用设施和零售业最为明显，其他也包括医疗、银行、保险和政府服务等等。而远程读表是物联网的第一个重要的应用，许多行业通过远程读表来降低人力成本，提高数据准确度，提升效率。此外，许多行业开始使用物联网能力实现远程设备监控和维护。可见，物联网已经悄无声息地融入到各行各业，潜移默化地影响着人们的生活。可以预见的是，物联网应用市场前景一片光明。体积更小更便宜的专用的物联网芯片和技术以及自我调节的网络通信能力将要出现，各行业将通过更精细的管理和数据降低生产和运营成本，提高效率。同时，政府也将提出“绿色”的产品和服务要求。届时，由于医疗费用居高不下，就需要更新的低价手段，这将是对物联网提出的更新更高的要求，可持续发展将成为全人类的重要命题。据m2m sourcebook分析，物联网应用市场收入递增，物联网需要部署大量的移动设备，越来越多的物体将连入移动网络，同时，为物联网服务的移动终端的品种和数量也将大幅增加。此外，m2m sourcebook的数据还透露(见上图)，移动物联网市场规模也将不断壮大，收入在未来几年将大幅提高，自动读表的相关收入在近期仍将占主导地位，而其他应用和收入也将迅速提升份额。至于网络接入，“m2m连接”将迎来迅速增长，建立一个由互联m2m智能传感器组成的类似“互联网”的网络。根据埃森哲对于互联网和m2m在西欧的渗透对比可知，在1997年至2001年连接至互联网的pc使用者的年复合增长率超过61%。在这首次浪潮过后，预计下次浪潮，即2008年至2012年互联的m2m设备收入的年复合增长率将超过42%。可以说，“成指数增长的微型处理器将很快使机器智能等同于人类智慧”。而根据摩尔定律，“过去微型处理器性能的改善已经表明，大约每隔18-24个月半导体设备上的晶体管数量将翻倍”。而物联网的未来趋势将呈现为大量的物联网支撑平台将被部署，越来越多的新设备、工具和家用电器直接具备ip和与互联网连接的能力将得以实现，而政府将对汽车的排放、燃气、安全等更加严格的政策规定，加速淘汰破坏环境的技术，满足全民保健的需要。埃森哲认为，物联网技术并非新生，在一些行业中已经得到应用。经过过去几年的技术和市场的培育，物联网即将进入高速发展期。在物联网收益方面将实现：节约运营成本增加收入来源满足政府的各类政策规范提高客户服务的满意度和实现贴身服务对资产的有效监控同时，埃森哲认为，支撑物体相互通信的关键技术，例如rfid、传感器、嵌入式天线及无线宽带网络逐渐成熟，并有融合趋势，保证了物联网的基本技术手段。同时，物联网技术呈现更小、更成熟、更便宜的特点，使得物联网应用可以广泛推广。随着物联网技术标准和通信协议业已成型和规范，以及可持续发展和绿色经济的要求给物联网提供了政策上的倾斜等这些契机和扶植，物联网必然呈欣欣向荣之态。2.运营商在物联网时代的角色2.1物联网生态环境物联网使信息数字化，并使信息能够在移动手持终端、个人电脑、其他设备和公司信息系统或互联网中进行交换。其服务的关键要素包括：智能传感器、通信链接和m2m应用三方面。智能传感器是指嵌在任何设备当中的包含在解决方案里的物理元素，例如：rfid标签识别器、gps单元、gprs无线模块等。智能传感器一般会被安装在行业设备、远程医学装置、物流设备、数据家庭和自动售货机等等。这显然将由硬件提供者提供可连接的硬件部分和嵌入终端设置及设备。通信链接是实现数据通过移动的、固定的或者临近的连接传送到中央m2m平台的过程，通过无线数据通信网络把它们自动采集到中央信息系统，实现实物的识别，进而通过开放性的计算机网络实现信息交换和共享，实现对实物的“透明”管理。这就需要像埃森哲这样的企业承担整合m2m的解决方案及集成部分的责任，也需要网络运营商提供移动、固定或传感网络的通信服务，带动物联网应用产生的通信需求。随后，通过m2m解决方案详尽分析信息之后，对智能传感器提供警示、报告和控制。m2m应用将体现在用户界面上，客户可以通过移动手持终端、个人电脑等设备看到，并对远程实物进行控制。在中国，还没有明确的m2m服务提供者，暂时假想它是通过m2m平台向居民和商人提供m2m服务的，同时，它必须是一个关注垂直市场细分的专业公司。2.2运营商挑战和机遇物联网生态系统复杂，物联网服务开始出现，但是谁能把物联网整体能力提供给客户呢?运营商作为通信网络的建设和运营者，在物联网的建设方面具有得天独厚的优势，可以尽早整合产业链资源，从而推动物联网产品的成熟普及。同时规范传输网络协议，从而推动ipv6协议普及。此外，还可从构建云计算的中央处理单元入手，与产业链各方共同努力推动物联网的成熟。就中国而言，三大通信运营商现有的m2m产品尚不成熟，仅提供3g和grps远程监控、远程控制等领域的具体的产品，而产品缺乏体系化和系统化，且大部分仅具有感应和传输功能，并不具备物联网智能化处理的要求。其次，互联网、通信网和广电网已经构成了物联网的骨干传输网络，但与互联网通行tcp/ip协议不同，物联网现有的rfid射频技术、短距离无线传输技术尚无统一标准。同时存在现有的ipv4协议的地址容量受限的问题。此外，需要提升中央处理能力。物联网智能化处理需要通过不同功能的m2m系统之间的信息链路共享，由中央处理单元协同各系统共同运作，将智能感应融入到整个社会的运转之中。中央处理单元应建立在分布式云计算基础上，以提供高速计算能力和容灾备份功能，保障整个物联网络的正常运转。经埃森哲分析研究发现，网络运营商、公用事业公司和制造商/零售商能够较好地利用现有潜在能力，管理一个传感器/通信网络。其中，网络运营商在销售和物联网解决方案管理方面具有对现有能力再利用的强大竞争优势。其拥有现有服务导向的crm能力和顾客所有制，即面向大顾客群、锁定顾客关系方面是其他公司所不可匹敌的。同时它们主导市场的潜力以及设立行业标准的机会远大于其他行业，并可以此影响物联网未来的发展。此外，它们在提供物联网服务时可以依赖它们强势的品牌认知，为跨行业的物联网服务已做好了充足的准备。它们可以提供信息集中型服务，将从一个或多个设置或来源搜集而来的信息进行阐释/整合，例如：远程智能传感器测试，户外动态数字广告，绿色计量，等等。面对物联网这一智能化的未来画卷，具有先天优势的运营商的物联网应用市场机遇数不胜数。就面对企业客户的市场而言，包括：补贴通道：为m2m服务产品定制独特的定价，并提供漫游津贴;m2m管理服务产品：为公用事业公司、汽车制造商、医疗保健机构以及包括客户服务与计费服务的车队管理提供完整的m2m能力;m2m管理和安全网关及其他改进：为m2m设备提供支持，诸如全新的hlr、统一目录和认证;m2m服务产品提供商的合作关系：实现批发或“白标”的机会等等;而面对个人和家庭的消费品市场而言，包括：拓展传统无线设备的组合：将手机到具有无线宽带功能的电脑、照相机、电子书以及游戏机;与零售商签订合同：增加无线宽带设备的品种，推动无线订阅;与pc及其他oem厂商合作：缔造全新的运营商品牌产品等等。2.3物联网速赢关键传感网络从投资角度分析，物联网的应用可分三个层次：一是传感网络，即以二维码、射频标签、传感器为主，实现物的识别;二是传输网络，即通过现有的互联网、广电网络、通信网络等，实现数据的传输与计算;三是应用网络，即利用现有的手机、pc等终端实现应用。三个层次中，传输网络和应用网络的技术已基本成熟，而传感网络属于信息时代新生物，仍存在大量知识技术空白;而且国际化标准体系尚未形成，预埋专利的空间巨大;同时，世界各国的传感网应用基本上处于尝试阶段，业务形式较少，也尚未出现广受欢迎的杀手业务。因此，要在物联网上实现快速突破，就要从传感网络入手。首先，要着力突破传感网络的关键技术，解决最后n米的问题，建立一完整的物联网，将短距离至长距离无线网络全部囊括其中，是运营商面临的首要课题。无所不在的无线传感网络是实现“物联网”必不可少的基础设施，安置在实物上的电子介质产生的数字信号可随时随地通过它传送出去。而无线传感器网络之所以会在未来有广阔的前景，在于它很好地解决了最后一公里、最后一百米、最后十米或者是最后一米的问题，比如在已经部署完成、正在使用的环境下，或不便搭设有线通讯设备的环境下，构建一个全面覆盖的无线传感网络。其次，我国传感网标准体系已形成初步框架。从长远来看，传感网标准的建立将有望推动国内三大通信运营商极为关注的物联网业务的发展，但是，如何统一终端和接入标准仍是困扰运营商m2m业务发展的棘手问题，因为机器间的智能通信和管理涉及到产业链中多个厂商。目前，各家厂商并未实现统一的技术标准规范。如何跨越不同厂商、不同终端接口的不同标准是运营商乃至所有m2m服务提供商都必须解决的难题。标准不一，已严重制约了物联网的发展，但在标准制定的过程中业界各方也面临博弈局面。传感器网络作为通信网络的末梢，尚未出现杀手级的与行业应用融合的业务形式。随着人与人互联的产业已基本趋向饱和，以物与物的互联为代表的传感网将形成全新的业务，是信息技术领域新一轮发展与竞争的制高点。如果国内通信运营商能够抢抓先机，利用好中国当前的政策环境和产业环境，积极开拓传感网的业务，就能够在关于传感网的业务形式、规模、结构等方面得到突破，同时在业务领域的专利和标准上铸就先发优势。3.物联网应用的解决方案3.1物联网解决方案的五个关键要素埃森哲认为，物联网解决方案关键要素包括5p，即可以连入网络的智能设备(pods)、无处不在的有线和无线的宽带网络(pipes)、数据管理设备(plexes)、数字化管理设备(panels)及应用支撑和运营(platforms)。可以连入网络的智能设备包括嵌入了传感器、生物测定、rfid、os、嵌入式射频等技术的实物设备;无处不在的有线和无线宽带网络包括支持wran、wwan、wlan、wpan、bluetooth、zigbee、uwb等协议的从传感网到广域网的综合网络;数据管理设施包括提供数据服务的数字化内容和中间件等;数字化管理设备包括支持门户、网件等用户界面等设备;应用支撑和运营包括提供注册、展示、设备管理、服务编排、认证和saas的服务提供平台。物联网解决方案充分体现了价值链的特点，在5p中有大量的厂商，需要集成给客户提供价值。在此值得一提的是，埃森哲已经形成了一整套的技术和工具将物联网的各个环节的技术整合，快速实现物联网价值链，提供可靠的、可扩展的、有效的物联网端对端解决方案。3.2可持续的智能服务可以看到的m2m应用最大最容易实现的机会是关注并达到政府设定的“可持续性”目标，故可提出可持续的智能服务。包括：智能发动机：在车辆、工厂和商业层面上减少能源消耗的ict技术;智能大厦：在大厦里使用能源效率最优化的ict系统;智能网络：网络中实现从产生者到使用者的ict应用整合，提高效率，优化方案;智能物流：通过规划更好的路径和承载量来减少能源消耗的ict应用;非物质化：将高碳活动/产品变为低碳替代品。通过提供可持续化的智能服务，实现信息追踪标准化，监管能源消耗和排放，评估能源和碳排放量，对现有运营方式再思考，进而成就绿色经济。3.3横向扩展垂直物联网服务垂直的物联网服务需要实现横向扩展，物联网生活方式才有可能在将来出现。在此我们通过两个案例进行说明。首先是一辆将各种不同应用互相连接的i-car案例，这是一个通过m2m技术的应用将不同的商业结合起来、提供给最终用户整合之后的解决方案。这辆i-car的内部信息娱乐(ivi)应用情况如下：移动信息：gps导航器提供了动态的路况信息(例如，新闻、可停靠点、可选择路线、商店、旅游区域、交通状况、co2 路线最优化、兴趣点)安全性能：包括内设跟踪系统(其智能黑箱能够检查追踪汽车情况)，自动保持安全距离的系统(根据速度和天气情况)，车内控制家庭录像警报，汽车享有和驾驶设置的个性化汽车维修及最优化：包括能够减少能源消耗和二氧化碳排放量的智能发动机(例如：为自动驾驶的不同速度提供智能传感器)，对严重污染水平敏感的识别系统(例如：在城市中心它会自动转换成低能源排放系统)，收集大量数据来指导驾驶的遥测装置通信：包括电话、视频电话、电子邮件、短信息以及远程用户的互联网接入娱乐：为前座和后座乘客所提供的用作乘车娱乐的电子消费品(如i-pod、卫星广播、tv、汽车pc系统)商业贸易：包括上缴道路通行费、停车费以及买票，购物，使用与汽车保险费用相关的记录系统(每年、每周运行里程)，例如每周汽车仪器表上记录了汽车保险费用随后是一个智能家庭的案例，这是一个互联的生态系统，所有的设备都共同处于网络之中，并且与外部参与者(如医院、消防局、保险公司)成为一体。该智能家庭的物联网服务如下：智能计量：对能源消耗(如照明、通风空调系统)进行远程控制和管理老人或残疾人的紧急按钮：当摁下的时候医院将收到报警智能保险：保险公司调查家庭状况，自动为客户量身定做保险险种智能设备：“可以说话”的设备在某些指标处于安全水准以下时发送警报(例如，电子冰箱就能指出该买什么)火警或医院连接：家庭防火器直接与消防局通信，救护数据也被实时传输到医院防盗系统及远程控制：通过录像监管注册系统进行远程监控，自动拉响警报上述两个解决方案案例是物联网服务在横向扩展至各行各业之后的产物，它们融合了通信与高科技、金融服务、产品提供、能源提供和公共服务行业的物联网解决方案。由此，物联网应用的解决方案才可能发扬光大。4.埃森哲的卓越绩效部分物联网解决方案概览在制定物联网解决方案时，通常会面临这些挑战：物联网解决方案通常具有云计算和企业it架构的双重特性，但是现存的典型应用架构通常不能同时解决这两类问题，一个以高度分布为特征，而另一个以集中处理为特点。随后，在构建物联网架构的时候，往往需要兼顾客户的遗留系统。新的架构必须考虑未来的技术特点，为长期服务，实现物联网应用的长效机制。同时，多样化的网络技术和数不清的物联网网路终端的形态和解决方案特点都给应用架构设计带来了非常大的困难。而埃森哲的物联网解决方案就可以用于解决这样的系统问题，确保项目按期顺利完成。我们可以通过如下埃森哲的部分物联网获奖案例来领略其物联网方面的卓越绩效。4.1 bp石化埃森哲公司与bp石化北美分公司共同开拓定制的全球定位和监控其危险化学品铁路运输团队的系统。这是在化学品行业的全球首例，该解决方案有赖于使用无线双向通信设备、太阳能电池板和车厢连接传感器。试验项目的成功使得公司在随后的7个月内一