物联网发展状况与展望

物联网发展与展望 工业和信息化部电信研究院 余晓晖 2010年 10月 2 /webmoney 主要内容 一、对物联网的基本认识 二、物联网发展状况与趋势 四、对物联网发展的思考 物联网发展与城市信息化 三、物联网与智慧城市 3 /webmoney 物联网（ Internet of Things） 物联网的概念于 1999年由美国麻省理工大学提出，早期物联网是依托射频识别（ RFID）技术的物流网络，但是随着技术和应用的发展，物联网的内涵已经发生了较大变化。 2005年，国际电信联盟发布 互联网报告2005：物联网（ The Internet of Things） 报告 与物联网相关的概念：传感网 /传感器网、泛在网 4 /webmoney 什么是物联网的关键要素 传感器已应用数十年，传感器节点始于 1998年美国智能微尘项目和 NASA的传感器 Web项目； 现代意义的 RFID始于 1973年，其原理甚至可追溯至1915年，彼时英国发明了一种敌我无线识别技术，并用于二战中的飞机上 物联网的一些基本元素已有较长历史？何为真正意义的物联网？ 5 /webmoney 对物联网的理解 物联网 是互联网和通信网的网络延伸和应用拓展，它利用感知技术与智能装置对物理世界进行感知识别，通过互联网、移动通信网等网络的传输互联，进行计算、处理和知识挖掘，实现人与物、物与物信息交互和无缝链接，提升人对物理世界实时控制、精确管理和资源优化配置能力，从而实现生产生活的科学智能决策。 物联网是信息通信技术提升人的智能后向提升物的智能的延伸，是信息化发展深化的必然阶段。 6 /webmoney 实现物理世界与网络空间的无缝互联 虚拟网络世界 /网络化 真实物理世界 数字世界 /数字化 语义集成 物联网 社会知识集成 物联网沟通世界 任何人 任何物 任何时间 任何地点 任何服务 任何终端 任何网络 7 /webmoney 物联网架构与内涵 三层架构： 感知层、网络层和应用层 两类模式： 后台网络智能决策、现场终端智能决策 本质： 人对物理世界的实时感知、精确管理、智能控制 目标： 智能科学决策 3应用集成 云计算 解析服务 网络管理 Web 服务物联网应用应用基础设施 / 中间件专网电信网 / 互联网物联网网关传感器 执行器 R F I D 二维码 智能装置通信模块 延伸网络信息处理8 /webmoney 物联网的关键环节 -3类基础设施 电信网 /互联网 传感器 /执行器 GPS/ RTLS 云计算 /集成 /智能处理 网络化的深层智能 其它应用基础设施 RFID/ 二维码 智能手机 / 智能终端 末端感知与横向扩展、网络双向延伸、后端智能化 9 /webmoney 物联网：应用、网络、云计算 物联网是互联网和通信网的拓展应用 :物联网必须依托通信网和互联网构建的基础架构，并不存在独立的物联网网络 物联网大大扩展了互联网和通信网的连接对象、通信范围和智能深度，延伸形成了新的网络特征和能力： 前端增加感知设施，形成了感知物理世界的能力；后端增加智能分析设施，形成了科学决策能力；网络自身优化改造，形成支持物体对象通信互联的能力。 物联网与云计算： 物联网不必然依赖云计算，但大多数场合下，云计算是物联网最高效的工具；云计算不必然依赖物联网，但物联网提供了其最大的应用需求 10 /webmoney 物联网、传感器网络、泛在网络 。 传感器 网络 物联网 泛在网 前端 /末端 互联网络 通信对象 传感器网 传感器 +近距离无线通信 不包括 物 -物 物联网 传感器网 +近距离无线通信， RFID、二维码、近距离中高速通信、内置移动通信模块各种终端 公众网络、专用网络 物 -物 人 -物 泛在网 传感器网 +近距离无线通信 RFID、二维码、近距离中高速通信、内置移动通信模块各种终端、通信终端：手机、上网卡等 跨网络、跨技术，异构协同智能 物 -物 人 -物 人 -人 11 /webmoney 物联网发展的关键要素 网 络应 用感 知技术标准隐私安全法律、政策、国际治理标识/资源服务业制造业12 /webmoney 物联网关键技术 物联网关键技术 ：涵盖感知等各层面以及总体架构、标识资源、安全隐私、网络管理等技术，也包含嵌入式系统、微机电、软件和算法、电源和储能、新材料等关键支撑技术。 传感嵌入式系统 微机电 软件和算法电源和储能 新材料敏感机理敏感材料工艺设备计测识别物体识别位置识别图像获取控制和执行低速近距离无线通信低功耗路由网络传送IP 承载无线接入增强 自组织通信认知无线电异构网络海量信息智能处理数据存储云计算数据挖掘平台服务信息呈现SOA感知网络通信应用支撑技术共性技术共性技术I OT 架构技术标识与解析安全和隐私网络管理13 /webmoney 物联网标准化体系 来源： ETSI 传感器 网应用业务平台IP 网络远距离传输网网关 y无线有线I PSOI P V 6H a r d w a r e a n d P r o t o c o l sZ igBe e Allia nc e.Z B Ap p l i c a t i o n Pro f i l e s 3GPPSA1 ， SA3 ， ， I ET F 6Lo w P ANP h y - M a c O v e r I P V 6 OM AGSM AS C A G ， I ET F R OLLR o u t i n g o v e r L o w P o w e r L o s s y N e t w o r k sIUT - TN G N C EN ELECS m a r t M e t e r i n gC ENS m a r t M e t e r i n gI SO/ I EC J T C 1U WS NI EEE8 0 2 . 1 5 . 4ESM I GM e t e r i n gW OSAKN XZCLH GIH o m e G a t e w a yI n i t i a t i v eEPC Glob alG S 1U t ilit iesM e t e r i n gOAS I SW 3CW - M busET SIM 2 M T C物联网： 涉及信息通信技术和信息化应用的各个领域，包括：架构和接口标准、应用需求标准、通信协议、标识标准、安全标准、应用标准、数据标准、信息处理标准、公共服务平台标准、设备标准、测试标准等。 14 /webmoney 物联网产业体系 物联网产业： 包括物联网制造业和服务业，物联网产业中很大一部分依托于现有信息产业，其独特需求又使这些产业获得新的发展空间。 物联网制造业物联网服务业传感器产业 R F I D 产业微纳器件云计算服务软件 服务行业服务M2M 信息通信服务行业专网信息通信服务应用基础 设施组件服务数据中心 系统集成中间件公共服务 支撑性服务存储服务智能信息处理基础软件其它信息通信服务智能仪器仪表产业新材料 微能源嵌入式系统集成电路物联网应用服务业物联网应用基础设施服务业 物联网软件开发与应用集成服务业物联网基础支撑产业网络通信设备计算机相关设备物联网网络服务业其它支撑产业物联网感知制造产业物联网设备与终端制造业15 /webmoney 物联网产业增长空间的三种情形 因物联网应用对已有产业的提升 ，主要体现在产品的升级换代。如传感器、 RFID、仪器仪表发展已数十年，由于物联网应用使之向智能化网络化升级，从而实现产品功能、应用范围和市场规模的巨大扩展。 因物联网应用对已有产业的横向市场拓展 ，主要体现在领域延伸和量的扩张。如服务器、软件、嵌入式系统、云计算等由于物联网应用扩展了新的市场需求，形成了新的增长点。 由于物联网应用创造和衍生出的独特市场和服务 ，如传感器网络设备、物与物（ M2M）通信设备及服务、物联网应用服务等均是物联网发展后才形成的新兴业态。 16 /webmoney 物联网产业链 物联网产业链 芯片 /处理器 感知 器件 感知设备 感知节点 /感知网络 通信网络 系统集成 服务 提供 云计算服务 应用软件/中间件 核心芯片 微处理器 通信模块 微操作系统 传感器 RFID 二维码 GPS RTLS 智能终端智能仪表 读写器 传感节点 传感器网络 网关设备 网络设备 M2M服务 IaaS PaaS SaaS 中间件 数据挖掘 智能处理 应用软件 行业集成服务 企业集成服务 智能电网 智能交通 智能医疗 智能家居 17 /webmoney 物联网资源体系 -标识资源体系 条码标识 一维码 :GS1占全球总量的三分之一。 二维码： AIM Global，包括 PDF417码、 QR码、 DM码 RFID标识 智能物体标识 统一物体标识 影响力最大的是 EPCglobal UII、 TID、 UII、 OID、 tag OID以及 UID (日本 )。 智能传感器标识包括 IEEE的基于 UUID 的 1451.2以及 1451.4（ URN）。手机标识包括 GSM和 WCDMA手机的 IMEI号、CDMA手机的 ESN和 MEID号。 利用 RFID编码进行兼容； ITU-T OID， IETF的 URN 通信标识 IPv4、 IPv6、 E.164、 IMSI、 MAC、 6LoWPAN和 ROLL等 物体标识 物联网标识资源体系 应用标识 URL、 Content-ID等 18 /webmoney 标识资源面临的挑战 智能卡 条码 NFC 二维码 RTLS GPS 传感器 网关 兼容体系 ? 如何兼容？ 统一体系 ? 能否统一？如何统一？ 现有标识延展 ? 创造新的标识 ? 19 /webmoney 物联网的安全 物联网 独特性安全隐患 两大安全问题 感知层安全 应用层安全 网络层安全 经济运行 基础设施 社会活动 个人隐私 核心技术和产业能力不足 核心装备和信息系统受控于人 发达国家 跨国企业 经济运行 基础设施 社会活动 个人隐私 物联网 普遍性安全隐患 20 /webmoney 汇报提纲 一、对物联网的基本认识 二、物联网发展状况与趋势 四、对物联网发展的思考 三、物联网与智慧城市 物联网发展与城市信息化 21 /webmoney （一）物联网应用 -整体起步阶段，发达国家领先 趋势：物联网应用将朝着规模化、智能化和协同化方向发展 真正意义的物联网应用处于起步阶段 -（发轫点： 2005） 闭环应用居多 以点带面、以行业应用带动产业 RFID物联网应用相对成熟，无线传感器应用仍处于试验阶段 成本、标准化与核心技术是主要瓶颈 发达国家应用领先 美国：物联网已在军事、电力、工业、农业、环境监测、建筑、医疗、企业管理、空间和海洋探索等领域投入应用， RFID第一大应用国，应用案例占全球 59%；传感器、 M2M、智能电网加速推进 欧盟：应用大多围绕 RFID和 M2M展开，如医疗、智能电网、智能交通、物流、生产、零售等领域 日本：移动支付、电网、远程监测、智能家居和汽车联网等应用已初具规模，形成了全球规模最大金融领域物联网应用 Felica（ RFID手机支付）。 22 /webmoney 物联网 /M2M实践 组建国际 M2M中心 与 Jasper Wireless 合作连接新兴消费电子和设备的 M2M平台 ，同时专门成立实验室测试验证等 收购 Mobile & Data公司 (M2M业务 ) 与 Sorin Group合作远程医疗及监控服务 与 SmartSynch 和 Cooper Power Systems合作智能电网 设置“ Open Development Initiative” 与高通合资成立 M2M服务公司 nPhase， 2010年与Vodafone组建 M2M战略联盟 开发用于 M2M的嵌入式 SIM卡 与 Echelon 合作推进智能仪表服务市场 组建 Object业务单元聚焦物联网服务 与 Telit合作M2M 服务 与 Logica合作进行M2M的系统集成 与 Airbiquity合作欧洲汽车及船队 M2M业务 推出 M2M平台和智能 M2M服务 宣布组建新的国际 M2M业务单元 手机 RFID应用全球领先 环境监控、城市安全、远程测量、医疗 服务、物品追溯 23 物联网 /M2M实践 M2M业务 说明 业务使用者 车队管理与物流 提供实时信息，降低成本增加安全 FleetBoard，德国车队管理公司 汽车信息通信 提供事故预警以及 eCall求助终端和网络 Volvo，瑞典汽车公司，与 Telenor合作开发了 OnCall系统 定位和跟踪 重要设备的跟踪 Haldex Brake Products，瑞典汽车解决方案公司，使用了拖车的定位业务 自动化与监测 自动抄表，工业自动化及安全监测 Fortum Sweden，瑞典能源公司 移动 POS 基于无线网络的 POS机 Babs Paylink，瑞典信用卡公司 安全监测 企业安防 Securitas，瑞士安保系统公司 24 /webmoney 日韩 RFID手机支付应用 日本 韩国 具有 RFID移动钱包功能（ Felica类）的手机 7800万 1200万 移动钱包活跃用户 1700万 6800万移动智能卡 360万 1800万 T-money智能卡 采用 RF功能 POS商家 60.8万 50万 市场规模（ 2008） 84亿美元 来源： ITIF 2009年 11月 25 /webmoney 我国互联网总体应用情况 经济运行 战略性基础设施 民生服务 智能电网 ：智能变电站、配网自动化、智能用电、智能调度、风光储等智能电网示范工程 智能交通 ：智能化管理应用探索， ETC系统广泛推广 环境保护与公共安全 ：小规模的生态环境监测、机场防入侵等 工业 ：生产过程控制，原材料、仓储和物流管理，能耗和污染物排放监测 农业 ：资源利用、生态环境监测、生产精细管理、农产品质量安全管理 服务业 ：基于 RF技术非接触式智能卡广泛应用，智能卡发卡 70亿，移动支付；物流业 RFID应用 智能家居 ：三表抄送、门禁系统、可视对讲等。 智能医疗 ：医药产品、医药器械、血液和医疗废物管理、智慧医疗 26 /webmoney 我国互联网总体应用情况 传感器应用 基于传感器的物联网应用开始出现在各个领域 上海浦东机场防入侵应用 上海世博会应用（拟建） 太湖水文及排污监测应用 RFID应用 成为美、英后全球第三大应用市场 2009年 RFID应用份额： 证照防伪 45.2%； 电子支付占 24.9%； 出入控制 15.9%； 仓储物流 6.4%； 物品追踪等其它7.6% M2M应用 已规模开展，M2M终端超过 500万 M2M应用示例： 智能电网：南方电网、北京、重庆 等 104万台电表的远程抄表。 智能交通：北京、上海、辽宁等地超过 110万台车载。 社区管理：重庆市 1200部电梯部署带有传感器的 M2M终端。 27 /webmoney 智能交通 智能调度 ETC 交通监控 28 /webmoney 智能电网（国电） 29 /webmoney 基于物联网的集装箱供应链管理 30 /webmoney 海关物联网应用案例 应用系统 支撑系统 公路运输 进关 水路运输 出关 公路运输 仓储 物联网应用 GPS GIS LBS RFID 传感器网络 RFID 传感器网络 视频监控 船舶监控 RFID 传感器网络 GPS GIS LBS RFID 传感器网络 视频监控 电子关锁 海关行业系统 电子关锁 海事管理平台 仓储管理平台 海关行业系统 BOSS系统 移动网络（行业网关） 位置平台 二维码平台 M2M平台 RFID 视频监控平台 海关监控系统 海关应用系统 31 /webmoney （二）全球物联网技术与产业发展情况 -制造业 预计 2010年全球市场超过 600亿美元 传感器整体在功能、成本、可靠性方面不够成熟，正向低成本、低功耗、新型化、微型化、智能化、多功能综合化发展 传感器 2009年 RFID全球规模达到 55.6亿美元。技术研发集中在远距离芯片、低成本标签天线和封装、多功能读写器等， RFID标准进入全球统一标识标准争夺关键阶段。 有源标签市场将快速发展； RFID成本大幅降低 RFID 仪器仪表正向计算机化、网络化、智能化、多功能化方向发展；美国宣布 3年内为美国家庭安装 4000万个智能电表，欧洲智能电表市场取得了重大进展。 智能仪表 全球市场规模超过万亿美元 .嵌入式微处理器超过 1000多种，嵌入式软件市场规模超过 1000亿美元，操作系统有十多家 智能嵌入式系统 32 /webmoney 全球物联网技术与产业发展情况 -服务业 信息处理与分析服务业 以商业智能为代表的数据分析处理是物联网重要支撑产业，其市场已经超过 ERP和 CRM成为最具增长潜力的领域；数据挖掘是商业智能的核心，Oracle， IBM等占据全球主导地位。 应用基础设施服务业 云计算、智能化绿色 IDC是物联网重要的应用基础设施。 2009年全球云计算服务市场规模为 75亿美元，2013年将达到 140亿美元。目前云计算服务架构与技术、商业服务均由发达国家主导。 软件开发与集成服务 发达国家掌握了全球基础软件、高端应用软件和高端行业综合集成服务 物联网应用服务 目前缺少大规模物联网应用实践，物联网应用服务领域还没有形成明确的产业主体和产业规模 通信网络服务 M2M服务发展很快，市场规模 43亿美元，除提供M2M网络服务平台外，全球通信企业纷纷向产业链上下游拓展 33 /webmoney 我国物联网技术与产业 -传感器 1862 0 4 . 6 2 1 0 . 62403 0 0 . 33 6 3 . 343063212%1 3 . 9 0 %1 8 . 3 6 %4 6 . 7 0 %21%2 5 . 1 2 %10%9 . 0 0 %01002003004005006007002003 2004 2005 2006 2007 2008 2009 2010E年份销售额0 . 0 0 %1 0 . 0 0 %2 0 . 0 0 %3 0 . 0 0 %4 0 . 0 0 %5 0 . 0 0 %传感器销售额（亿元） 同比增长形成较完整敏感元件与传感器产业，传感器市场近几年增速超过 10% 预计 2010年销售额达到 632亿元。 传感器年产量 24亿只，约 3,000多个品种 455家生产厂家，产业链涉及企业达 1400多家， 95%以上属小型企业，外资企业占据较大优势 工业和汽车用传感器, 43%压力传感器,19%温度传感器,14%流量传感器,21%其它 , 3%工业和汽车用传感器压力传感器温度传感器流量传感器其它 整体上来看，我国传感器产业处于初期发展阶段，基础传感器芯片研发生产薄弱、企业规模偏小、技术标准缺乏、应用领域不广、层次偏低 2009年我国传感器的主要应用领域 34 /webmoney 我国物联网技术与产业 -RFID 数据来源：中国 R F I D 产业联盟 / C C W R e s e ar c h , 20 09/ 342.752.765.879.3124.4100.424.0%26.5%23.5%21.6%24.8%20.6%0204060801001201402006 年 2007 年 2008 年 2009 年 2010 年 2011 年10%14%18%22%26%30%市场规模 增长率单位：亿元我国 RFID市场增长较快， 2009年达到 85亿元，同比增长 24.8%，市场规模接近美国而位列第二。 RFID应用领域不断拓宽，但仍以局部的闭环应用和政府主导项目应用为主，跨行业、跨部门、应用链长的应用相对较少。 2008年高频 RFID占83.9%，超高频 9.9%，低频 6.2%；高频应用主流地位短期内不会改变。 RFID产业链虽已初步形成，但技术和企业实力与发达国家仍有差距，超高频、有源 RFID等未形成整体产业能力；标签芯片自主知识产权贫乏， RFID中间件产品有较大差距 35 /webmoney 我国物联网技术与产业 包含 20个门类，企业数超过 5000，小型企业数量占比达到 90% 高档仪表差距很大，满足物联网需求的数字化、智能化、网络化仪器仪表尚未真正发展起来。 仪器仪表 硬件依赖国外技术，芯片、平台软件、开发工具与国外有很大差距 , 95%的嵌入式 CPU进口 嵌入式软件 2009年达到 1674亿，但以基于中低端应用为主，嵌入式操作系统、数据库和开发工具等平台软件中，国外品牌占据了绝对优势 嵌入式应用软件缺乏产业链协同，没有完全形成系统产业链 ,但产品标准化、市场化、专业化和社会化程度较，低软硬件同步研发能力弱 嵌入式系统 36 /webmoney 我国物联网技术与产业 通信网络服务 :M2M终端超过 400万并高速增长 应用基础设施服务 ：云计算领域，技术研发和商业应用均滞后国外，尚未形成规模化商业服务 软件与集成服务 ：收入接近万亿但处产业链低端；基础软件、基础架构和高端集成依赖国外 信息处理与分析 ：国外厂商占据绝对优势，国内厂商主要集中于中低端市场，市场份额较小。 应用服务 ： 物联网应用还集中在各行业内部，社会化应用服务尚在起步。 物联网服务业 37 /webmoney 我国物联网标识体系 物品编码 使用欧美主导的 EAN.UCC（ GS1）标准 RFID标识 传感器标识 存在问题 RFID应用多处于闭环状态，采用私有编码形式；部分加入EPCglobal。至今未有正式 RFID标签标识标准发布。 正着手制定传感器标识和传感器网络节点标识标准 国家 RFID标识标准缺位； M2M网关标识缺乏；标识专利费；安全解析； IPv4地址不足 M2M业务对 E.164号码和 IMSI的需求量大规模增加 物体标识 通信标识 38 /webmoney 我国物联网技术与产业总体状况 当前相关市场不到 1000亿，很多还只是物联网的雏形 基本的传感器产业 低频和高频较完整的 RFID产业 计算机和服务器产业 国际竞争力的网络通信产业（服务业、设备业） 较大规模的软件和集成服务产业 嵌入式系统 大规模市场启动在十三五 技术与产业处在低端（高端传感器为国外垄断， RFID高频、高端芯片等核心领域无法产业化） 基础技术和基础架构依赖国外（嵌入式芯片、操作系统、 SOA、云计算等均由发达国家主导） 硬件、软件、网络、平台、应用、流程耦合的一体化高端综合集成服务能力弱 产业门类基本具备但都是产业雏形 技术产业能力 -基础产业长期瓶颈和大系统综合集成能力的缺乏 39 /webmoney 汇报提纲 一、对物联网的基本认识 二、物联网发展状况与趋势 四、对物联网发展的思考 三、物联网与智慧城市 物联网发展与城市信息化 40 /webmoney 城市面临的挑战 1978-2009:中国城镇化率 0.005.0010.0015.0020.0025.0030.0035.0040.0045.0050.0019781980198519901991199219931994199519961997199819992000200120022003200420052006200720082009社会就业 经济发展 政府治理 城镇化 挑战 转变经济发展方式 公共服务 基础设施 生态环境 41 /webmoney 物联网与城市信息化 智能城市 /智慧城市 智慧经济 智慧人民 智慧治理 智慧交通与 ICT 智慧环境 智慧生活 智慧城市（欧盟） 42 /webmoney IBM的智慧城市概念 智慧 城市 智慧的交通 智慧的医疗 智慧的教育与科技 智慧的公共事业 智慧的市民服务 智慧的公共安全 全面物联 充分整合 激励创新 协同运作 自动收费 票务管理 运输信息管理 电子病历 家庭健康服务 医疗费用管理 犯罪信息仓库 突发事件响应 数字监控系统 高速宽带网路 智慧的电力 建筑能耗评估监测 水处理 /水资源管理 开放式学习 先进教室 智慧的科技园区 失业保险金管理 就业服务 家庭服务 住宅信息管理 城市六大核心系统：组织（人）、业务 /政务、交通、通讯、水和能源 43 /webmoney IBM的构想与企业取向 安全解决方案 应急响应 视频监控 食品 /药品安全 智能交通 业务创新战略咨询 道路拥堵收费 集成收费管理系统 交通信息管理系统 智能水资源管理 合作研究 承载城市产业与经济发展的计算模式 SaaS /Pangoo, 云计算 集成公共服务 城市综合管理中心 政府一站式服务 智慧物流 XXX 智慧医疗 区域整合医疗平台 电子健康档案 医院 ERP 数字化医院 智慧电力 XXX 人力资源开发 服务外包培训 44 /webmoney 物联网与智慧城市 /智能城市 物联网和智慧城市必须解决我国城市发展的紧迫问题 智能生产，实现生产方式变革和传统产业升级 智能平台，发展以数据和知识为基础的现代服务业 新兴产业，新一代信息网络产业的科技突破和产业发展 创新网络，构建开放式协作协同的国际化创新网络 智能服务，以人为本的公共服务和均等化服务 智能管理，实现高效政府、科学管理和科学决策 智能设施，以人为中心的智能公共基础设施和安全宜居城市 智能生活，数字化网络化智能化提升生活品质 绿色发展，实现节能减排、环境友好，人与自然和谐相处 45 /webmoney 物联网与智慧城市 /智能城市 智慧城市与物联网 智能生产：工业领域的物联网应用