中國信通院物聯(lián)網(wǎng)白皮書(2020年)
隨著物聯(lián)網(wǎng)被明確定位為我國新型基礎(chǔ)設(shè)施的重要組成部分,成為支撐數(shù)字經(jīng)濟(jì)發(fā)展的關(guān)鍵基礎(chǔ)設(shè)施,其面臨的碎片化、安全風(fēng)險(xiǎn)、成本高必將成為未來規(guī)?;l(fā)展的關(guān)鍵難題。本白皮書從用戶側(cè)和供給側(cè)出發(fā),分析物聯(lián)網(wǎng)三大核心問題的需求,總結(jié)問題涉及關(guān)鍵環(huán)節(jié)的發(fā)展現(xiàn)狀及問題,給出針對性策略建議,希望能夠與業(yè)內(nèi)同仁共享成果,共謀發(fā)展,共話未來!
一、 物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展最新態(tài)勢
(一)物聯(lián)網(wǎng)全球連接數(shù)持續(xù)上升,產(chǎn)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)將后來居上
全球物聯(lián)網(wǎng)仍保持高速增長。物聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)域仍具備巨大的發(fā)展空間,根據(jù) GSMA 發(fā)布的《The mobile economy 2020(2020 年移動經(jīng)濟(jì))》報(bào)告顯示,2019 年全球物聯(lián)網(wǎng)總連接數(shù)達(dá)到 120 億,預(yù)計(jì)到2025 年,全球物聯(lián)網(wǎng)總連接數(shù)規(guī)模將達(dá)到 246 億,年復(fù)合增長率高達(dá) 13%。2019 年全球物聯(lián)網(wǎng)的收入為 3430 億美元(約人民幣 2.4 萬億元),預(yù)計(jì)到2025年將增長到1.1萬億美元(約人民幣7.7萬億元),年復(fù)合增長率高達(dá) 21.4%。我國物聯(lián)網(wǎng)連接數(shù)全球占比高達(dá) 30%,2019 年我國的物聯(lián)網(wǎng)連接數(shù) 36.3 億,其中移動物聯(lián)網(wǎng)連接數(shù)占比較大,已從 2018 年的 6.71 億增長到 2019 年底的 10.3 億1。到 2025 年,預(yù)計(jì)我國物聯(lián)網(wǎng)連接數(shù)將達(dá)到 80.1 億,年復(fù)合增長率 14.1%。截止2020 年,我國物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)規(guī)模突破 1.7 萬億元,十三五期間物聯(lián)網(wǎng)總體產(chǎn)業(yè)規(guī)模保持 20%的年均增長率。
物聯(lián)網(wǎng)連接數(shù)結(jié)構(gòu)將發(fā)生改變。消費(fèi)物聯(lián)網(wǎng)因受眾群體基數(shù)大、用戶需求相對單一、支撐技術(shù)較為成熟、產(chǎn)品種類多樣等特點(diǎn)取得先發(fā)優(yōu)勢,面向消費(fèi)者或以消費(fèi)者為最終用戶的物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用如智能鎖、智能音箱、可穿戴等智能家居產(chǎn)品占據(jù)當(dāng)前大部分連接數(shù)。然而,隨著物聯(lián)網(wǎng)加速向各行業(yè)滲透,行業(yè)的信息化和聯(lián)網(wǎng)水平不斷提升,產(chǎn)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)連接數(shù)占比將提速,據(jù) GSMA Intelligence 預(yù)測,產(chǎn)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備的聯(lián)網(wǎng)數(shù)將在 2024 年超過消費(fèi)物聯(lián)網(wǎng)的設(shè)備數(shù)。2019 年中國物聯(lián)網(wǎng)連接數(shù)中產(chǎn)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)和消費(fèi)者市場各占一半,預(yù)計(jì)到 2025 年,物聯(lián)網(wǎng)連接數(shù)的大部分增長來自產(chǎn)業(yè)市場,產(chǎn)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)的連接數(shù)將占到總體的 61.2%。根據(jù)不同咨詢公司預(yù)測數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì),智慧工業(yè)、智慧交通、智慧健康、智慧能源等領(lǐng)域?qū)⒆钣锌赡艹蔀楫a(chǎn)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)連接數(shù)增長最快的領(lǐng)域。
物聯(lián)網(wǎng)的持續(xù)快速增長和占比變化受內(nèi)部支撐能力和外部環(huán)境的雙重影響。
從外部環(huán)境來說,一是全球新冠疫情加速物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用。新冠疫情期間遠(yuǎn)程診療、智慧零售、公共場所熱成像體溫檢測、智慧社區(qū)和家庭檢測、疫情期間的交通管制、物流供應(yīng)鏈、應(yīng)急災(zāi)備、信息溯源等場景大量運(yùn)用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù),雖然目前全國疫情防控阻擊戰(zhàn)取得重大成果,但境外疫情暴發(fā)增長態(tài)勢仍在持續(xù)。在疫情防控常態(tài)化條件下加快恢復(fù)生產(chǎn)生活秩序,統(tǒng)籌推進(jìn)疫情防控和經(jīng)濟(jì)社會發(fā)展工作,有效應(yīng)對外部環(huán)境變化,更需要物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)和應(yīng)用深入地在民生、經(jīng)濟(jì)方面發(fā)揮作用。二是 2020 年國家發(fā)改委官方明確新基建范圍,物聯(lián)網(wǎng)成為新基建的重要組成部分,物聯(lián)網(wǎng)從戰(zhàn)略新興產(chǎn)業(yè)定位下沉為新型基礎(chǔ)設(shè)施,成為數(shù)字經(jīng)濟(jì)發(fā)展的基礎(chǔ),重要性進(jìn)一步提高。國家各部委高度重視物聯(lián)網(wǎng)新基建發(fā)展,工業(yè)和信息化部發(fā)布《關(guān)于深入推進(jìn)移動物聯(lián)網(wǎng)全面發(fā)展的通知》,各地方政府制定頂層設(shè)計(jì),將新基建納入新階段發(fā)展重點(diǎn),物聯(lián)網(wǎng)投資持續(xù)加大。三是全球經(jīng)濟(jì)進(jìn)入經(jīng)濟(jì)衰退期,我國外部環(huán)境復(fù)雜,急需形成強(qiáng)大的內(nèi)需動力,物聯(lián)網(wǎng)成為加快經(jīng)濟(jì)結(jié)構(gòu)調(diào)整步伐,提高經(jīng)濟(jì)發(fā)展的質(zhì)量和效益,促進(jìn)新業(yè)態(tài)新模式發(fā)展,增加高端供給、提振民生消費(fèi),促進(jìn)內(nèi)需釋放的重要手段。
從內(nèi)部支撐能力來說,一是 5G R16 標(biāo)準(zhǔn)凍結(jié),從技術(shù)層面支持物聯(lián)網(wǎng)全場景網(wǎng)絡(luò)覆蓋。同時(shí)物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)加速,5G、LTE Cat1 等蜂窩物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)部署重點(diǎn)推進(jìn),成為物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用規(guī)模化的加速劑,網(wǎng)絡(luò)新基建穩(wěn)步推進(jìn)傳統(tǒng)基礎(chǔ)設(shè)施的“數(shù)字+”、“智能+”升級。二是行業(yè)需求倒逼物聯(lián)網(wǎng)支撐技術(shù)加快商用化進(jìn)程。隨著物聯(lián)網(wǎng)的行業(yè)滲透加速,工業(yè)、醫(yī)療、交通等行業(yè)應(yīng)用對物聯(lián)網(wǎng)支撐能力提出新的要求,邊緣智能、算力網(wǎng)絡(luò)、意圖網(wǎng)絡(luò)、人工智能等與物聯(lián)網(wǎng)的結(jié)合需求急迫。
(二)物聯(lián)網(wǎng)長期發(fā)展呈現(xiàn)三大態(tài)勢
產(chǎn)業(yè)融合促進(jìn)物聯(lián)網(wǎng)形成“鏈?zhǔn)叫?yīng)”。產(chǎn)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)的進(jìn)一步發(fā)展對產(chǎn)品設(shè)計(jì)、生產(chǎn)、流通等各環(huán)節(jié)的互通提出新的需求,而“物聯(lián)網(wǎng)+區(qū)塊鏈”(BIoT)為企業(yè)內(nèi)和關(guān)聯(lián)企業(yè)間的環(huán)節(jié)打通提供了重要方式。鏈?zhǔn)叫?yīng)主要體現(xiàn)在兩個(gè)方面:一是基于 BIoT 完成產(chǎn)品某一環(huán)節(jié)的鏈?zhǔn)叫畔⒒ネǎ绠a(chǎn)品出廠后物流狀態(tài)的全程可信追蹤。二是基于 BIoT 的更大范圍的不同企業(yè)間價(jià)值鏈共享,如多個(gè)企業(yè)協(xié)同完成復(fù)雜產(chǎn)品的大規(guī)模出廠,其中涉及產(chǎn)品不同部件協(xié)同生產(chǎn),包括設(shè)計(jì)、供應(yīng)、制造、物流等更多環(huán)節(jié)互通。
智能化促進(jìn)物聯(lián)網(wǎng)部分環(huán)節(jié)價(jià)值凸顯。一是端側(cè),隨著物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用的行業(yè)滲透面不斷加大,數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)分析、處理、決策和自治等邊緣智能化需求增加。據(jù) IDC 相關(guān)數(shù)據(jù)顯示,未來超過 50%的數(shù)據(jù)需要在網(wǎng)絡(luò)邊緣側(cè)分析、處理和存儲。邊緣智能的重要性獲得普遍重視,產(chǎn)業(yè)界正在積極探索邊側(cè)智能化能力提升和云邊協(xié)同發(fā)展。二是業(yè)務(wù)側(cè),據(jù) GSMA 最新預(yù)測顯示,到 2025 年,物聯(lián)網(wǎng)上層的平臺、應(yīng)用和服務(wù)帶來的收入占比將高達(dá)物聯(lián)網(wǎng)收入的 67%,成為價(jià)值增速最快的環(huán)節(jié),而物聯(lián)網(wǎng)連接收入占比僅 5%,因此物聯(lián)網(wǎng)聯(lián)網(wǎng)數(shù)量的指數(shù)級增加,以服務(wù)為核心、以業(yè)務(wù)為導(dǎo)向的新型智能化業(yè)務(wù)應(yīng)用將獲得更多發(fā)展。
互動化促進(jìn)物聯(lián)網(wǎng)向“可定義基礎(chǔ)設(shè)施”邁進(jìn),與上層應(yīng)用形成閉環(huán)迭代。“可定義物聯(lián)網(wǎng)基礎(chǔ)設(shè)施”是指用戶可基于自身需求定制物聯(lián)網(wǎng)軟硬件基礎(chǔ)設(shè)施的支撐能力??啥x基礎(chǔ)設(shè)施包括面向不同行業(yè)需求的基礎(chǔ)設(shè)施資源池,提供應(yīng)用開發(fā)管理、網(wǎng)絡(luò)資源調(diào)度、硬件設(shè)置等覆蓋全面的共性支撐能力?,F(xiàn)階段,運(yùn)營商等企業(yè)已經(jīng)開始探索以業(yè)務(wù)需求為導(dǎo)向的網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施自動配置能力,如意圖網(wǎng)絡(luò)、算力網(wǎng)絡(luò)等??啥x基礎(chǔ)設(shè)施有助于降低物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用開發(fā)復(fù)雜性,推動物聯(lián)網(wǎng)規(guī)模化應(yīng)用拓展,而物聯(lián)網(wǎng)規(guī)模應(yīng)用拓展則反向促進(jìn)可定義基礎(chǔ)設(shè)施持續(xù)升級、能力完備及整合,形成閉環(huán)迭代,實(shí)現(xiàn)能力的螺旋式上升。
(三)面向不同應(yīng)用場景的基礎(chǔ)設(shè)施不斷進(jìn)行整合探索
物聯(lián)網(wǎng)基礎(chǔ)設(shè)施整合探索進(jìn)入新階段。從 2015 年起,產(chǎn)業(yè)界對物聯(lián)網(wǎng)基礎(chǔ)設(shè)施的整合探索就從未停止過。期間經(jīng)歷了以智能路由器、智能可穿戴等面向終端開發(fā)的智能硬件為代表的第一階段,以通用物聯(lián)網(wǎng)平臺和操作系統(tǒng)為代表的第二階段,然而受產(chǎn)業(yè)技術(shù)成熟度有待提升、行業(yè)規(guī)模應(yīng)用偏少、面向不同行業(yè)的硬件兼容及規(guī)范化較弱等諸多因素影響,前兩個(gè)階段的整合探索尚未出現(xiàn)明顯效果。隨著物聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)域的應(yīng)用探索和市場教育越來越充分,物聯(lián)網(wǎng)底層的基礎(chǔ)能力整合需求越來越急迫,以物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施為代表的第三階段已經(jīng)開啟。
物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施整合向空天地一體化演進(jìn)。網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施的整合并非一蹴而就。2015 年之前物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)聚焦傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)增強(qiáng)及應(yīng)用,2015 年至 2018 年物聯(lián)網(wǎng)專有網(wǎng)絡(luò)突破及局域網(wǎng)改進(jìn),為物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)融合奠定了基礎(chǔ),自 2018 年起物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施開始向跨技術(shù)融合和場景全覆蓋邁進(jìn)。移動網(wǎng)絡(luò)(蜂窩物聯(lián)網(wǎng)絡(luò)、非授權(quán)物聯(lián)網(wǎng)絡(luò))、局域網(wǎng)、衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)、無人機(jī)及熱氣球等共同組建空天地一體化的全球物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施,為物聯(lián)網(wǎng)的全球化應(yīng)用提供隨時(shí)隨地的可靠接入。
蜂窩物聯(lián)網(wǎng)絡(luò)協(xié)同發(fā)展成為網(wǎng)絡(luò)整合先行者。蜂窩物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)是基于蜂窩移動通信技術(shù)的物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)絡(luò),因覆蓋場景不同,主要涵蓋面向大部分低速率應(yīng)用的窄帶物聯(lián)網(wǎng)(NB-IoT,Narrow BandInternet of Things)網(wǎng)絡(luò)、面向中速率和語音應(yīng)用的 LTE Cat1 網(wǎng)絡(luò)、面向更高速率、更低時(shí)延應(yīng)用的 5G 移動網(wǎng)絡(luò)。2020 年 5 月,我國工信部印發(fā)《關(guān)于深入推進(jìn)移動物聯(lián)網(wǎng)全面發(fā)展的通知》,與 2017年《關(guān)于全面推進(jìn)移動物聯(lián)網(wǎng)(NB-IoT)建設(shè)發(fā)展的通知》重點(diǎn)布局 NB-IoT 網(wǎng)絡(luò)不同,新通知明確要求建立 NB-IoT、LTE Cat1、5G協(xié)同發(fā)展的蜂窩物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)體系,蜂窩物聯(lián)網(wǎng)的整合期加速到來。
(四)物聯(lián)網(wǎng)互聯(lián)互通從企業(yè)側(cè)利益互補(bǔ)到用戶價(jià)值為核心轉(zhuǎn)變
截止目前,物聯(lián)網(wǎng)互聯(lián)互通共經(jīng)歷了三個(gè)階段,第一階段以國際巨頭和聯(lián)盟主導(dǎo)的互通協(xié)議為主。主要針對剪不斷理還亂的眾多連接協(xié)議,如 Zigbee 聯(lián)盟推出的物聯(lián)網(wǎng)通用語言 dotdot,藍(lán)牙推出藍(lán)牙 Mesh,試圖解決多種設(shè)備之間通訊語言不統(tǒng)一和短距離技術(shù)多樣性問題。國際巨頭也紛紛推出互聯(lián)協(xié)議,三星 Thread、蘋果 Homekit、高通 AllJoyn、谷歌 Weave 等,試圖建立物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用框架,兼容多種協(xié)議。然而各路巨頭自立山頭,難分高下,產(chǎn)業(yè)接受程度相對較低,發(fā)展進(jìn)程緩慢。
互聯(lián)互通第二階段以互聯(lián)生態(tài)下的跨品類互聯(lián)為主。隨著國內(nèi)各路巨頭入局物聯(lián)網(wǎng)并推出物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展策略,物聯(lián)網(wǎng)供給側(cè)產(chǎn)業(yè)力量加強(qiáng),電信運(yùn)營商、設(shè)備商、互聯(lián)網(wǎng)解決方案提供商、垂直行業(yè)巨頭等紛紛發(fā)力自有連接協(xié)議或連接平臺,整合各自生態(tài)圈內(nèi)不同類型終端統(tǒng)一接入,如中國移動 And-Link、中國電信 elink、聯(lián)通Wolink、華為 Hilink、小米 MIOT、海爾 U+等,由于推進(jìn)對象為企業(yè)自身生態(tài)體系下的跨品類整合,基于市場利益驅(qū)動可以迅速達(dá)到互利共贏,因此相對較易操作,短時(shí)間內(nèi)形成眾多互聯(lián)“小生態(tài)”。
互聯(lián)互通第三階段以用戶價(jià)值為競爭主體。當(dāng)前階段正處于第二階段向第三階段的過渡期,用戶價(jià)值成為互聯(lián)互通的核心,全屋智能、用戶主動服務(wù)推送等圍繞用戶需求的互聯(lián)互通模式開始出現(xiàn),甚至疫情期間出現(xiàn)了圍繞用戶需求的封閉生態(tài)局部開放,蘋果和谷歌進(jìn)行部分互通合作,利用藍(lán)牙追蹤新冠肺炎疫情傳播痕跡。
(五)物聯(lián)網(wǎng)群體智能、開源模型兩種生態(tài)拓展方式齊頭并進(jìn)
抱團(tuán)發(fā)展、群體智能生態(tài)融合出現(xiàn)。針對物聯(lián)網(wǎng)先天存在的碎片化問題,近年來巨頭企業(yè)通過組建自有生態(tài)探索解決方式,然而受限于自身產(chǎn)品和合作企業(yè)的局限,難以建立具有競爭優(yōu)勢的物聯(lián)網(wǎng)生態(tài)。針對這一情況,產(chǎn)業(yè)界出現(xiàn)多企業(yè)生態(tài)抱團(tuán)、拓展群體智能的發(fā)展趨勢,其中智能家居應(yīng)用首當(dāng)其沖,由于消費(fèi)者價(jià)值需求改變推進(jìn)智能家居從單一品牌的不同產(chǎn)品間打通向跨品牌、跨行業(yè)的全屋智能演進(jìn),其中以華為、小米等為代表的終端企業(yè)憑借末梢入口、大流量、軟硬件一體化等優(yōu)勢不斷與其他互聯(lián)網(wǎng)企業(yè)、電信運(yùn)營商、傳統(tǒng)家電廠商等進(jìn)行生態(tài)打通,成為拓展群體智能的典型代表。如華為與京東建立云云對接,使得華為終端產(chǎn)品(手機(jī)、路由器、穿戴式設(shè)備等)與京東全系列智能硬件互聯(lián)互通;同時(shí)與垂直行業(yè)家電廠商、凈水行業(yè)、照明、家用機(jī)器人廠商、房地產(chǎn)企業(yè)等合作,聯(lián)合組建滿足用戶需求的全屋智能解決方案。
聯(lián)合開源、開放模型方式增強(qiáng)。據(jù) Eclipse 基金會的物聯(lián)網(wǎng)商業(yè)采用調(diào)查顯示,開源在物聯(lián)網(wǎng)中普遍存在,60%的公司將開源納入其物聯(lián)網(wǎng)部署計(jì)劃。目前產(chǎn)業(yè)界有兩種推進(jìn)方式,一是市場驅(qū)動聯(lián)合開源生態(tài)建設(shè)。2019 年底,亞馬遜、谷歌、蘋果等巨頭合作成立CHIP(Connected Home Over IP)小組,由 Zigbee 聯(lián)盟牽頭,以開源的方式開發(fā)和制定一套新的智能家居連接標(biāo)準(zhǔn),允許各種硬件與互聯(lián)網(wǎng)直接相連,提升兼容性產(chǎn)品開發(fā)便捷性,獲得亞馬遜 Alexa、蘋果 Siri、谷歌 Assistant 等主流智能助手和平臺的支持。二是“模型”工作已經(jīng)開展。隨著終端開發(fā)便捷性需求和信息互通需求的加劇,模型研究成為新熱點(diǎn)。信息模型將為打破不同設(shè)備、軟硬件平臺、操作系統(tǒng)、網(wǎng)絡(luò)環(huán)境之間的信息孤島提供解決方案,基于統(tǒng)一的建模架構(gòu)和標(biāo)準(zhǔn)化的語義字典來實(shí)現(xiàn)信息的標(biāo)準(zhǔn)化表達(dá)及流動,為異構(gòu)實(shí)體對象的信息交互提供技術(shù)支撐。物模型是信息模型的一種,是開放平臺對具體型號的終端的數(shù)字化抽象,對終端的狀態(tài)、終端的檔案信息、終端的功能服務(wù)進(jìn)行統(tǒng)一描述,基于物模型可實(shí)現(xiàn)不同廠家終端在平臺的無障礙接入。
目前主流物聯(lián)網(wǎng)開放平臺已經(jīng)開始支持物模型功能。國際標(biāo)準(zhǔn)化組織 Zigbee Alliance、Bluetooth、OCF、oneM2M、OMA、W3C等均在打造組織內(nèi)部的物模型。為盡快打造融合物模型,形成統(tǒng)一模型描述,ODM(One Data Model)聯(lián)合一眾國際巨頭企業(yè)正在推進(jìn)相關(guān)工作,目前已發(fā)布第一版標(biāo)準(zhǔn)。國內(nèi)標(biāo)準(zhǔn)化方面,中國通信標(biāo)準(zhǔn)化協(xié)會正在積極推進(jìn)信息模型和物模型的標(biāo)準(zhǔn)化工作,國內(nèi)主要的物模型推進(jìn)企業(yè),包括信通院、電信、移動、阿里、華為、騰訊等正在聯(lián)合推進(jìn)統(tǒng)一物模型和信息模型的標(biāo)準(zhǔn)化,探討將各企業(yè)物模型統(tǒng)一為多方互認(rèn)的物模型框架,助力構(gòu)建融合物模型生態(tài)。在產(chǎn)業(yè)實(shí)踐方面,中國電信、中國移動、阿里等已構(gòu)建自身體系的物模型生態(tài)及應(yīng)用,目前主要在智慧人居、智慧城市、智慧園區(qū)等展開應(yīng)用。
(六)物聯(lián)網(wǎng)安全推進(jìn)力度加強(qiáng),部分國家監(jiān)管從自愿向強(qiáng)制過渡
全球物聯(lián)網(wǎng)安全的推進(jìn)力度持續(xù)加碼。隨著物聯(lián)網(wǎng)規(guī)?;瘧?yīng)用不斷落地,物聯(lián)網(wǎng)安全事件頻出,物聯(lián)網(wǎng)安全成為應(yīng)用方?jīng)Q策是否部署物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用的關(guān)鍵要素,對物聯(lián)網(wǎng)進(jìn)一步規(guī)?;卣巩a(chǎn)生重大影響。各國政府及物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)巨頭均高度重視物聯(lián)網(wǎng)安全。2018 年前,各國物聯(lián)網(wǎng)安全策略均以自愿性、政策文件等方式推進(jìn),2018年之后主流國家策略發(fā)生重大改變,國家對物聯(lián)網(wǎng)安全監(jiān)管力度更具強(qiáng)制性。美國通過《物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)安全改進(jìn)法案》,要求政采物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備必須遵守安全性建議,對向政府提供物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備的承包商和經(jīng)銷商采用漏洞披露政策。日本從 2019 年起在全國開展“面向物聯(lián)網(wǎng)清潔環(huán)境的國家行動”,在不通知設(shè)備所有者的情況下強(qiáng)制測試全國物聯(lián)網(wǎng)終端設(shè)備的安全性。英國發(fā)布《消費(fèi)類物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備行為安全準(zhǔn)則》13 條,推進(jìn)安全認(rèn)證,提出物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)品和服務(wù)零售商應(yīng)僅銷售具有安全認(rèn)證標(biāo)簽的消費(fèi)型物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)品,其后又將 13 條中的 3 條納入立法。
綜上所述,全球物聯(lián)網(wǎng)正處于高速發(fā)展的關(guān)鍵期,市場潛力也被產(chǎn)業(yè)界廣泛認(rèn)可,從核心技術(shù)支撐和關(guān)鍵特征來看,物聯(lián)網(wǎng)規(guī)模化會經(jīng)歷三個(gè)發(fā)展期。
第一階段:爆發(fā)前期。從 2016 年物聯(lián)網(wǎng)專有網(wǎng)絡(luò)出現(xiàn)、巨頭紛紛入局物聯(lián)網(wǎng),到 2020 年 5G 網(wǎng)絡(luò)加快部署、巨頭拓展物聯(lián)網(wǎng)生態(tài)、行業(yè)規(guī)?;B接出現(xiàn)顯著效果、物聯(lián)網(wǎng)與新技術(shù)融合初顯成效,物聯(lián)網(wǎng)具備了較強(qiáng)的產(chǎn)業(yè)能量和市場預(yù)期,但受限于成熟的產(chǎn)業(yè)探索需要時(shí)間培育,供給側(cè)和需求側(cè)的平衡需要不斷磨合、供給側(cè)的互補(bǔ)需要合作共贏等因素,物聯(lián)網(wǎng)必將長期處于爆發(fā)前夜。
爆發(fā)前期的關(guān)鍵特征體現(xiàn)為供給側(cè)拉動為主,物聯(lián)網(wǎng)部署實(shí)施的要素(包括相對成熟的案例參考、基本安全保障、可接受的成本等)基本具備,部分行業(yè)初步實(shí)現(xiàn)規(guī)?;途植炕ヂ?lián)互通。
第二階段:爆發(fā)期。經(jīng)過長期產(chǎn)業(yè)和市場培育,供給側(cè)與需求側(cè)基本實(shí)現(xiàn)平衡,更多的行業(yè)邊界開始模糊化,橫向數(shù)據(jù)流通范圍增大,數(shù)據(jù)價(jià)值在產(chǎn)業(yè)收益中的占比明顯增大,物聯(lián)網(wǎng)部署實(shí)施要素逐步完善,高價(jià)值應(yīng)用不斷開花,物聯(lián)網(wǎng)基礎(chǔ)設(shè)施實(shí)現(xiàn)局部整合。
第三階段:全面爆發(fā)期。需求側(cè)成為拉動物聯(lián)網(wǎng)的主力,物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用需求與基礎(chǔ)設(shè)施實(shí)現(xiàn)解捆綁,泛在、可定義、統(tǒng)一化基礎(chǔ)設(shè)施建立,積木式物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用搭建模式普及,基礎(chǔ)設(shè)施與應(yīng)用實(shí)現(xiàn)循環(huán)迭代,具備持續(xù)升級能力。
當(dāng)前物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)仍處于爆發(fā)前期向爆發(fā)期的過渡階段,爆發(fā)前期仍將持續(xù)數(shù)年。物聯(lián)網(wǎng)規(guī)?;铀傺葸M(jìn)必須解決碎片化、安全、成本三大發(fā)展難題。
二、 物聯(lián)網(wǎng)碎片化整合探索進(jìn)展及問題
物聯(lián)網(wǎng)存在先天碎片化問題,據(jù)微軟《IoT Signals(物聯(lián)網(wǎng)信號)》研究報(bào)告表明,想要更多地利用物聯(lián)網(wǎng)的公司認(rèn)為面臨的最大障礙是復(fù)雜性和技術(shù)挑戰(zhàn)。物聯(lián)網(wǎng)賦能不同行業(yè)轉(zhuǎn)型升級,應(yīng)用場景和需求碎片化導(dǎo)致物聯(lián)網(wǎng)終端異構(gòu)、網(wǎng)絡(luò)通信方式多樣、平臺林立、不同廠家設(shè)備和產(chǎn)品之間的互聯(lián)互通和互可操作性差。
(一)物聯(lián)網(wǎng)碎片化需要解決的問題
從用戶側(cè)看,端側(cè)需要物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)品使用更加便捷,終端可即插即用,軟件自動升級;物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)品購置不受限于品牌及終端類型,實(shí)現(xiàn)“即用全聯(lián)動”。網(wǎng)絡(luò)側(cè)需要“網(wǎng)隨人/物動”,網(wǎng)絡(luò)配置自動適配終端變動和業(yè)務(wù)需求;所有終端產(chǎn)品可實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定、快速、隨時(shí)隨地接入物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)。應(yīng)用服務(wù)側(cè)應(yīng)用效果顯著,可解決企業(yè)實(shí)際生產(chǎn)運(yùn)營問題,顯著提升生產(chǎn)、運(yùn)行效率或降低成本;用戶可通過統(tǒng)一服務(wù)入口實(shí)現(xiàn)全聯(lián)通調(diào)用和管理。
從供給側(cè)看,產(chǎn)業(yè)界正在推進(jìn)一系列探索,主要包括:1)終端智能化、軟硬件解耦合、終端與廠商/服務(wù)商松耦合、終端與云端協(xié)同化;2)提升網(wǎng)絡(luò)覆蓋及智能化水平,網(wǎng)絡(luò)技術(shù)互補(bǔ)融合,支撐多類型應(yīng)用場景需求;3)基礎(chǔ)數(shù)據(jù)、軟件、模型等資源橫向打通;4)深度智能賦能物聯(lián)網(wǎng)各產(chǎn)業(yè)環(huán)節(jié),拓展個(gè)性化和定制化高價(jià)值服務(wù)。
(二)eSIM 技術(shù)實(shí)現(xiàn)終端與運(yùn)營商解耦
eSIM 技術(shù)提供空中寫卡遠(yuǎn)程下載激活并配置,自由切換不同運(yùn)營商。無差異的 eSIM 卡避免終端廠家采購不同要求的物聯(lián)網(wǎng)卡,可助力解決供應(yīng)鏈碎片化。eSIM 采用全球唯一標(biāo)識 EID 作為 eSIM ID,可統(tǒng)一“接口”,提供無縫的物聯(lián)網(wǎng)連接服務(wù)。
國際上 eSIM 已實(shí)現(xiàn)大規(guī)模應(yīng)用。全球主流運(yùn)營商、設(shè)備商、卡商等企業(yè)對 eSIM 技術(shù)的研究探索和應(yīng)用范圍不斷深入,推出一系列商用產(chǎn)品,廣泛應(yīng)用在智能汽車、智能水表等多個(gè)領(lǐng)域。美國早在2014 年推出 eSIM 解決方案“Global SIM”,并將其應(yīng)用于智能汽車領(lǐng)域;2017 年日本軟銀建立 eSIM 平臺,在全球范圍內(nèi)布局,幫助新型物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)發(fā)展;2016 年歐洲沃達(dá)豐與捷德合作推出 eSIM 管理解決方案,重點(diǎn)發(fā)展智能汽車業(yè)務(wù);2018 年德國捷德與寶馬、英特爾、德國電信等共同研發(fā)并提出使用 eSIM 為用戶提供娛樂和信息服務(wù)的管理方案;2020 年俄羅斯借助 ERA GLONASS 強(qiáng)制新車使用eSIM 的 eCall 系統(tǒng)。
目前國內(nèi) eSIM 業(yè)務(wù)發(fā)展仍處于初期階段,集中于小范圍應(yīng)用。國內(nèi) eSIM 僅在可穿戴設(shè)備的獨(dú)立碼號和“一號多終端”業(yè)務(wù)開展商用,其他領(lǐng)域仍處于探索階段。2019 年中國移動依托物聯(lián)網(wǎng)公司自主研發(fā)出多款私有方案的 eSIM 模組及芯片,計(jì)劃用于車聯(lián)網(wǎng)、智慧消防等領(lǐng)域;2018 年中國聯(lián)通與寶馬、大眾、沃爾沃等車企開展 eSIM項(xiàng)目合作和對接,和越來越多的車企完成調(diào)試工作;2018 年中國電信推出 eSIM 技術(shù)的智能管道模塊,作為電信打造物聯(lián)網(wǎng)整體服務(wù)的基礎(chǔ);2019 年工信部批復(fù)中國聯(lián)通開展物聯(lián)網(wǎng)等領(lǐng)域 eSIM 技術(shù)應(yīng)用服務(wù)。
國內(nèi) eSIM 業(yè)務(wù)發(fā)展仍面臨諸多問題。國內(nèi) eSIM 應(yīng)用實(shí)際進(jìn)展較慢,離規(guī)模應(yīng)用尚有較大差距。一是 eSIM 產(chǎn)業(yè)成熟度不高,行業(yè)規(guī)則未定,產(chǎn)業(yè)鏈各方的角色定位、商業(yè)模式博弈問題突出,三家運(yùn)營商傾向的解決方案及應(yīng)用場景不一致,業(yè)務(wù)推進(jìn)思路和產(chǎn)品設(shè)計(jì)缺乏引導(dǎo)原則;二是 eSIM 標(biāo)準(zhǔn)化、政策導(dǎo)向不足,目前存在不同eSIM 技術(shù)規(guī)范,行業(yè)主管部門對 eSIM 推廣應(yīng)用一直持謹(jǐn)慎態(tài)度,目前僅開放了智能穿戴領(lǐng)域。
(三)操作系統(tǒng)三條路徑同步發(fā)展,適配多樣化終端需求
物聯(lián)網(wǎng)操作系統(tǒng)是向下協(xié)調(diào)控制軟硬件資源,向上為開發(fā)者和用戶提供統(tǒng)一接口的重要環(huán)節(jié)。由于物聯(lián)網(wǎng)終端復(fù)雜多樣且尚未實(shí)現(xiàn)硬件標(biāo)準(zhǔn)化,為適配不同應(yīng)用及功能需求,物聯(lián)網(wǎng)操作系統(tǒng)產(chǎn)品也十分豐富。目前典型的物聯(lián)網(wǎng)操作系統(tǒng)如圖 5 所示。
物聯(lián)網(wǎng)操作系統(tǒng)呈現(xiàn)三條發(fā)展路徑。物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展至今,操作系統(tǒng)出現(xiàn)三種發(fā)展路徑。一是以谷歌 android wear、蘋果 watchOS 和tvOS 為代表的操作系統(tǒng),通過對智能手機(jī)/PC 操作系統(tǒng)進(jìn)行剪裁試圖適配物聯(lián)網(wǎng)需求,然而此類操作系統(tǒng)難以保證功耗、可靠性等性能最優(yōu)化。二是在傳統(tǒng)的嵌入式實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)上增加 CoAP、MQTT等物聯(lián)網(wǎng)功能,典型代表有 FreeRTOS、RT-thread、Contiki 等,這類操作系統(tǒng)功耗低、可靠性更高,但應(yīng)用生態(tài)體系缺失,需要時(shí)間逐步建立和完善。以上兩種路徑的操作系統(tǒng)為基于已有操作系統(tǒng)的改造,提出時(shí)間相對較早,但受物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用碎片化嚴(yán)重、物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用和服務(wù)規(guī)?;考壊蛔?、巨頭硬件終端占有率低等限制,應(yīng)用提供商不愿投入更多的開發(fā)資源,產(chǎn)品及生態(tài)成熟度低,導(dǎo)致用戶對物聯(lián)網(wǎng)操作系統(tǒng)的需求急迫性不高,產(chǎn)業(yè)界布局的積極性不足,目前雖然在智能家居、可穿戴設(shè)備、智慧城市等領(lǐng)域獲得一定的應(yīng)用,但整體發(fā)展仍較慢。隨著海量異構(gòu)終端接入,物聯(lián)網(wǎng)操作系統(tǒng)的緊迫性開始提升。近年來出現(xiàn)第三種發(fā)展路徑,即物聯(lián)網(wǎng)專用操作系統(tǒng),支持可伸縮、易擴(kuò)展、實(shí)時(shí)性、可靠性等能力,可以更好的適配物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用需求。
物聯(lián)網(wǎng)專用操作系統(tǒng)出現(xiàn)三大發(fā)展態(tài)勢。一是在特定產(chǎn)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)域,企業(yè)研發(fā)定制化的操作系統(tǒng),例如多家汽車廠商基于 Linux、Android、QNX 等底層系統(tǒng)開發(fā)個(gè)性化操作系統(tǒng)。二是在規(guī)?;M(fèi)物聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)域,企業(yè)更好地兼容更多的設(shè)備,滿足多終端統(tǒng)一 OS 的使用需求,采用微內(nèi)核和分布式技術(shù)開發(fā)支持多終端的操作系統(tǒng),它具有占用內(nèi)存小、彈性伸縮、易移植和易維護(hù)的特點(diǎn),可實(shí)現(xiàn)一次開發(fā),快速適配多種終端,如 Fuchsia OS、鴻蒙 OS 等。Fuchsia OS為谷歌聯(lián)合三星、索尼、聯(lián)發(fā)科、小米、華為和 VIVO、OPPO 共同研發(fā),目前已經(jīng)進(jìn)入內(nèi)測階段。鴻蒙 OS 與 Fuchsia 定位相近,均可在多種形態(tài)的硬件設(shè)備上運(yùn)行,可實(shí)現(xiàn)模塊化耦合,針對不同設(shè)備支持彈性部署,現(xiàn)已適配智慧屏,未來還將適配手機(jī)、平板、電腦、智能汽車、可穿戴設(shè)備等多終端設(shè)備,助力消費(fèi)者享受到強(qiáng)大的跨終端無縫業(yè)務(wù)協(xié)同體驗(yàn)。三是華為、谷歌、阿里等巨頭企業(yè)戰(zhàn)略布局打通“端、邊、云”多層次操作系統(tǒng),提升資源配置和調(diào)度效率。如阿里的 AliOS Things、Link Edge、阿里云和谷歌的 Android Things、Fuchsia、谷歌云。
物聯(lián)網(wǎng)操作系統(tǒng)發(fā)展成熟仍需時(shí)間。一是消費(fèi)者的使用習(xí)慣,如新型操作系統(tǒng)對已有成熟、主流操作系統(tǒng)應(yīng)用軟件的兼容性問題仍需解決;二是操作系統(tǒng)并非單一產(chǎn)品,而涉及整個(gè)生態(tài)系統(tǒng)建設(shè),然而新型生態(tài)環(huán)境建設(shè)仍需時(shí)間,應(yīng)用和開發(fā)者需要培育,此外還需要與硬件廠商共同構(gòu)建聯(lián)盟,爭取已有應(yīng)用商店服務(wù)提供商的幫助和支持,以及建立更清晰和互利的商業(yè)關(guān)系。
(四)以地基網(wǎng)絡(luò)為核心,建設(shè)網(wǎng)隨人動的混合型網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施
物聯(lián)網(wǎng)一體化網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施研究啟動。2020 年 2 月,國際電信聯(lián)盟無線電通信部門(ITU-R,International Telecommunication UnionRadiocommunication Sector)正式啟動面向 2030 及 6G 的研究工作。6G 的愿景是具備泛在、無線、智能等特點(diǎn),能夠提供無縫覆蓋的泛在無線連接和情景感知的智能服務(wù)與應(yīng)用。6G 將會突破地面網(wǎng)絡(luò)限制,實(shí)現(xiàn)地面、衛(wèi)星、機(jī)載網(wǎng)絡(luò)和海洋通信網(wǎng)絡(luò)的無縫覆蓋,即空天地一體化的通信網(wǎng)絡(luò)。
2018 年 9 月,美國聯(lián)邦通信委員會提出 6G 將使用太赫茲頻段,6G 基站容量將可達(dá)到 5G 基站的 1000 倍。2019 年 4 月韓國通信與信息科學(xué)研究院正式宣布開始開展 6G 研究并組建了 6G 研究小組。日本則計(jì)劃通過官民合作制定 2030 年實(shí)現(xiàn)“后 5G”(6G)的綜合戰(zhàn)略。芬蘭率先發(fā)布了全球首份 6G 白皮書,對于 6G 愿景和技術(shù)應(yīng)用進(jìn)行了系統(tǒng)展望。2019 年 11 月中國成立國家 6G 技術(shù)研發(fā)推進(jìn)工作組和總體專家組。華為、電信運(yùn)營商開始著手研發(fā) 6G 技術(shù)。
以地基網(wǎng)絡(luò)為核心,網(wǎng)隨人動的統(tǒng)一網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施探索取得實(shí)
際進(jìn)展。一是地基 NB-IoT 與天基衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)的融合,通過衛(wèi)星提供全球無處不在的 NB-IoT 網(wǎng)絡(luò),主要應(yīng)用于農(nóng)業(yè)、交通、航海、應(yīng)急等領(lǐng)域,涵蓋海洋或深山等地區(qū)。玩家以初創(chuàng)企業(yè)為主,如美國 LigadoNetworks、盧森堡 OQ Technology,將與運(yùn)營商蜂窩網(wǎng)絡(luò)形成競合。二是地基蜂窩網(wǎng)絡(luò)與空基網(wǎng)絡(luò)無人機(jī)/熱氣球的融合。國際巨頭探索蜂窩網(wǎng)絡(luò)為主,無人機(jī)和熱氣球作為熱點(diǎn)覆蓋為輔的網(wǎng)絡(luò)布局方式,如 Facebook 開展 Project Aquila,探索蜂窩網(wǎng)絡(luò)+無人機(jī)空天網(wǎng)絡(luò)覆蓋;Google 設(shè)立 Project Loon,利用高空熱氣球?yàn)槠h(yuǎn)地區(qū)提供電信服務(wù)。三是地基蜂窩網(wǎng)絡(luò)與非地面網(wǎng)絡(luò)融合。5G R16 版本研究了5G 空口與非地面網(wǎng)絡(luò)的融合,R17 將研究 NB-IoT/eMTC 與非地面網(wǎng)絡(luò)的集成,包括將開展 5G NR 增強(qiáng)的規(guī)范性工作以支持非地面網(wǎng)絡(luò)存取—衛(wèi)星和高空平臺,并將為 NB-IoT 和 eMTC 引入衛(wèi)星支持做準(zhǔn)備。2020 年 8 月,聯(lián)發(fā)科基于標(biāo)準(zhǔn) NB-IoT 芯片開發(fā)出支持衛(wèi)星功能的設(shè)備,成功與商用地球同步衛(wèi)星建立雙向鏈路,進(jìn)一步推進(jìn)物聯(lián)網(wǎng)業(yè)務(wù)的全球覆蓋。
(五)IPv6 與物聯(lián)網(wǎng)的攜手推進(jìn)萬物互聯(lián)
IPv6 助力物聯(lián)網(wǎng)規(guī)?;l(fā)展。隨著物聯(lián)網(wǎng)向“萬物互聯(lián)”的演進(jìn),IP 地址的需求量也呈指數(shù)型增長,傳統(tǒng) IPv4 地址資源耗盡的問題日益凸顯,IPv6 與物聯(lián)網(wǎng)融合探索將成必然趨勢。一是 IPv6 擁有巨大的地址資源,可支持大約 340 萬億地址,完全可以滿足物聯(lián)網(wǎng)海量節(jié)點(diǎn)標(biāo)識需求。物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備無需像 IPv4 通過平臺進(jìn)行轉(zhuǎn)發(fā),可以直接從網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行訪問。二是 IPv6 引入了探測節(jié)點(diǎn)移動的特殊方法,可以很好的支持移動性,滿足物聯(lián)網(wǎng)移動終端應(yīng)用需求。三是 IPv6 支持根據(jù)傳送數(shù)據(jù)特征的動態(tài)網(wǎng)絡(luò)服務(wù)質(zhì)量等級調(diào)整,可實(shí)現(xiàn)對物聯(lián)網(wǎng)不同應(yīng)用需求的服務(wù)質(zhì)量精細(xì)化控制。
物聯(lián)網(wǎng) IPv6 標(biāo)準(zhǔn)化持續(xù)推進(jìn)。國際互聯(lián)網(wǎng)工程任務(wù)組(IETF,The Internet Engineering Task Force)和國際電信聯(lián)盟(ITU,International Telecommunication Union)等標(biāo)準(zhǔn)組織一直在研究制定物聯(lián)網(wǎng)IPv6協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)。ITU-T SG13 研究IPv6 對下一代網(wǎng)絡(luò)(NGN,Next Generation Network)的影響,IETF 6LoWPAN(IPv6 over Lowpower Wireless Personal Area Network)、RoLL(Routing Over LowPower and Lossy Networks)、CoRE(Constrained Restful Environment)3 個(gè)工作組進(jìn)行物聯(lián)網(wǎng) IPv6 網(wǎng)絡(luò)方面的研究。其中 6LoWPAN 工作組主要研究如何將 IPv6 協(xié)議適配到低速率無線個(gè)域網(wǎng) IEEE802.15.4MAC 層和 PHY 層協(xié)議棧上;RoLL 工作組主要研究低功耗網(wǎng)絡(luò)中的路由協(xié)議,制訂各個(gè)場景的路由需求以及傳感器網(wǎng)絡(luò)的路由協(xié)議。CoRE 工作組主要研究資源受限網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下的信息讀取操控問題,旨在制訂輕量級的應(yīng)用層協(xié)議 CoAP(Constrained Application Protocol)。
我國物聯(lián)網(wǎng) IPv6 升級改造取得初步成果。物聯(lián)網(wǎng) IPv6 升級改造涉及多個(gè)層面,其中網(wǎng)絡(luò)改造推進(jìn)速度最快,云平臺次之,物聯(lián)網(wǎng)終端最慢。一是網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施全面支持 IPv6。LTE 網(wǎng)絡(luò)和固定網(wǎng)絡(luò) IPv6 升級改造全面完成,三大運(yùn)營商完成了全國 30 個(gè)省的 LTE網(wǎng)絡(luò)、城域網(wǎng)網(wǎng)絡(luò) IPv6 改造,骨干直聯(lián)點(diǎn)實(shí)現(xiàn) IPv6 互聯(lián)互通,我國北京、上海、廣州、鄭州、成都等全部 13 個(gè)骨干網(wǎng)直聯(lián)點(diǎn)全部完成了 IPv6 改造,IPv6 網(wǎng)絡(luò)質(zhì)量與 IPv4 基本趨同。二是云平臺的 IPv6改造處于推進(jìn)初期。阿里云、天翼云、騰訊云、沃云、華為云、移動云、百度云、京東云等已完成 IPv6 云主機(jī)、負(fù)載均衡、內(nèi)容分發(fā)、域名解析、云桌面、對象存儲、云數(shù)據(jù)庫、應(yīng)用程序接口(API,Application Programming Interface)網(wǎng)關(guān)、Web 應(yīng)用防火墻、分布式拒絕服務(wù)攻擊(DDoS,Distributed Denial of Service)高防、彈性入侵防御系統(tǒng)(IPS,Intrusion Prevention System)等公有云產(chǎn)品的IPv6/IPv4雙?;脑欤性飘a(chǎn)品平均改造率超過70%,但支持IPv6的云產(chǎn)品可用域的數(shù)量仍然偏低。三是部分物聯(lián)網(wǎng)終端支持 IPv6。家庭網(wǎng)關(guān)和路由器方面,90%設(shè)備可支持 IPv6,但 IPv6 管理功能較弱,均不支持查看用戶信息,未來占比最大的產(chǎn)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)終端目前基本不支持 IPv6。
IPv6 應(yīng)用于物聯(lián)網(wǎng)仍面臨諸多問題。一是 IPv6 存在應(yīng)用適配技術(shù)問題,IPv6 在設(shè)計(jì)之初并未考慮物聯(lián)網(wǎng)節(jié)點(diǎn)能耗及傳輸帶寬等相關(guān)技術(shù)特性,IPv6 應(yīng)用于物聯(lián)網(wǎng)還需要解決其報(bào)文過大、頭部負(fù)載過重、MAC(Media Access Control)地址過長、地址轉(zhuǎn)換存在困難、報(bào)文泛濫、協(xié)議棧復(fù)雜、路由機(jī)制不適合等問題。二是物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)品對 IPv6 支撐不足,當(dāng)前物聯(lián)網(wǎng)智能終端、物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用等支持 IPv6管理的功能仍較弱。三是 IPv6 產(chǎn)業(yè)生態(tài)尚未建立,鑒于 IPv6 應(yīng)用價(jià)值尚未顯現(xiàn),產(chǎn)業(yè)界對使用 IPv6 技術(shù)持觀望的態(tài)度,很多仍繼續(xù)使用傳統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)地址轉(zhuǎn)換技術(shù),部分企業(yè)獨(dú)自在 IPv6 技術(shù)領(lǐng)域中摸索,產(chǎn)業(yè)生態(tài)難以短時(shí)間建立。
(六)跨層級整合、集聚效應(yīng)、物模型三種模式加快基礎(chǔ)資源開放和打通
基礎(chǔ)資源開放和打通呈現(xiàn)三種模式。針對物聯(lián)網(wǎng)面臨海量數(shù)據(jù)和數(shù)據(jù)價(jià)值低、海量業(yè)務(wù)和復(fù)制成本高、海量設(shè)備和產(chǎn)業(yè)鏈合作難、海量服務(wù)和服務(wù)兼容性差的難點(diǎn),產(chǎn)業(yè)界在基礎(chǔ)資源開放打通方面開展了三個(gè)方面的探索。一是跨層級整合。巨頭企業(yè)通過整合云-設(shè)備-連接-應(yīng)用-業(yè)務(wù)多層功能,打造綜合型物聯(lián)網(wǎng)平臺,形成能力組合拳,如百度天工 IoT 平臺(IoT Hub+IoT Parser+IoT Device)、阿里云 Link(Link Platform+Link Develop+Link Marktet)。二是產(chǎn)業(yè)鏈上下游合作和開發(fā)者群體集聚。如阿里云 Link IoT 聯(lián)合 8 家芯片企業(yè)推出“全平臺通信模組”,形成上下游合作伙伴生態(tài)。亞馬遜 AWSIoT 建立起巨大的物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備制造商合作網(wǎng)絡(luò),破除物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用的硬件兼容限制。華為 OceanConnect 平臺構(gòu)建開發(fā)者社區(qū)培訓(xùn)與認(rèn)證、OpenLab 實(shí)驗(yàn)室、全球營銷平臺,壯大應(yīng)用開發(fā)者生態(tài)。三是發(fā)展物模型,實(shí)現(xiàn)平臺與硬件部署解耦合以及一次開發(fā)、批量復(fù)制,加速橫向數(shù)據(jù)流動,提升數(shù)據(jù)價(jià)值。如阿里建立的 ICA 物模型,中國移動基于物模型的物聯(lián)網(wǎng)一站式開發(fā)工具OneNET Studio等。目前,跨層級整合和聚焦效應(yīng)仍然占據(jù)并將長時(shí)間作為基礎(chǔ)資源開放和打通的重要手段,物模型的研究雖然成為新的熱點(diǎn),但規(guī)?;瘧?yīng)用仍需要較長的發(fā)展時(shí)間。
基礎(chǔ)資源平臺集聚效應(yīng)仍不足。與國外物聯(lián)網(wǎng)平臺巨頭相比,國內(nèi)物聯(lián)網(wǎng)平臺基礎(chǔ)資源的開放集聚水平仍然不高。Software AG、AWS IoT、Azure IoT 等領(lǐng)軍平臺均建立起一定規(guī)模的合作伙伴生態(tài)圈。亞馬遜 AWS IoT 和微軟 Azure IoT 成為大多數(shù)開發(fā)者首選的物聯(lián)網(wǎng)平臺,其中選擇 AWS IoT 的開發(fā)者占 51.8%。受限于物聯(lián)網(wǎng)平臺開源水平、開發(fā)工具及環(huán)境、標(biāo)準(zhǔn)協(xié)議接口兼容性、生態(tài)合作伙伴數(shù)量、平臺全球化布局水平、應(yīng)用開發(fā)者規(guī)模等要素影響,國內(nèi)還未出現(xiàn)合作伙伴和開發(fā)者首選的平臺,大量合作伙伴或開發(fā)者均會對接多個(gè)平臺,沒有對單一平臺形成粘性。
物模型發(fā)展處于初級階段。雖然近幾年國際國內(nèi)標(biāo)準(zhǔn)化組織、產(chǎn)業(yè)巨頭已有不少物模型的探索,但是物模型的實(shí)際應(yīng)用效果仍不顯著,與其它模型之間的互通仍面臨諸多障礙。經(jīng)濟(jì)體內(nèi)部各個(gè)業(yè)務(wù)物模型的統(tǒng)一、上云合作伙伴的設(shè)備物模型的融合,經(jīng)濟(jì)體外部各個(gè)垂直領(lǐng)域生態(tài)合作伙伴的物模型與主導(dǎo)企業(yè)的物模型的打通等仍在推進(jìn)過程中。雖然國際 ODM、國內(nèi)通信標(biāo)準(zhǔn)化協(xié)會等均在推進(jìn)物模型的標(biāo)準(zhǔn)化,但物模型的打通更需要由商業(yè)行為來解決,企業(yè)需要能夠從中達(dá)到共贏。物模型標(biāo)準(zhǔn)化需要抽取現(xiàn)有物模型的共性要素,然而不同物模型之間部分要素差別較大,仍需開發(fā)中間件或軟件開發(fā)工具包(SDK,Software Development Kit)進(jìn)行轉(zhuǎn)換。此外,存量設(shè)備的物模型更新動力不強(qiáng),新設(shè)備使用標(biāo)準(zhǔn)化物模型仍需較長時(shí)間。運(yùn)維方面,物模型模塊化組合甚至?xí)a(chǎn)生超大物模型,將會帶來更為復(fù)雜的設(shè)備管理以及運(yùn)維問題。
(七)AIoT 發(fā)展基礎(chǔ)不斷成熟,推動端管云一體化打通
AIoT 發(fā)展的基礎(chǔ)環(huán)境不斷成熟。從供給側(cè)看,一是人工智能芯片、硬件、算法、平臺等技術(shù)的快速發(fā)展和不斷成熟,數(shù)據(jù)采集、分析和存儲成本下降,降低了使用 AIoT 的門檻,為多樣化應(yīng)用創(chuàng)造空間。二是 5G 帶來數(shù)據(jù)量爆發(fā)。5G 商用加強(qiáng)連接能力,物聯(lián)網(wǎng)采集數(shù)據(jù)規(guī)模呈現(xiàn)爆發(fā)式增長,提升了對數(shù)據(jù)高效分析的需求。從需求側(cè)看,一是消費(fèi)領(lǐng)域個(gè)性化需求增強(qiáng)。用戶對智能生活助手等產(chǎn)品的體驗(yàn)與便捷程度要求進(jìn)一步提升,對虛擬現(xiàn)實(shí)(VR,VirtualReality)/增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)(AR,Augmented Reality)/混合現(xiàn)實(shí)(MR,MixedReality)等存在溢價(jià)空間的新技術(shù)產(chǎn)品買單意愿加強(qiáng),傾向嘗試智能定制化產(chǎn)品。二是行業(yè)對生產(chǎn)設(shè)備和系統(tǒng)的自動化、智能化需求旺盛,在人力成本增加、轉(zhuǎn)型發(fā)展的背景下,行業(yè)更加關(guān)注生產(chǎn)、運(yùn)營效率提升以及成本降低。三是智慧城市領(lǐng)域存在多種復(fù)雜場景,交通、市政、環(huán)保、民生等公共服務(wù)需求多樣,“最多跑一次”等服務(wù)效率提升和雪亮工程等安全保障加劇智能化要求,提供落地應(yīng)用場景。
不同企業(yè)從不同切入點(diǎn)加強(qiáng) AIoT 端管云一體化打通。一是電信運(yùn)營商 AIoT 布局以網(wǎng)絡(luò)側(cè)發(fā)力為主,上下延伸為輔,以智能化網(wǎng)絡(luò)建設(shè)為核心,如中國移動算力感知網(wǎng)絡(luò)、中國電信隨愿網(wǎng)絡(luò)等,結(jié)合智能終端、平臺和業(yè)務(wù)應(yīng)用,形成智能化產(chǎn)業(yè)生態(tài),提升智慧化運(yùn)營水平。二是互聯(lián)網(wǎng)企業(yè) AIoT 布局以平臺和軟件為核心,向軟硬一體發(fā)展,立足智能平臺、操作系統(tǒng)和應(yīng)用等軟件優(yōu)勢,向下層智能硬件乃至底層芯片擴(kuò)展。三是設(shè)備商和行業(yè)企業(yè) AIoT 布局向打造平臺和解決方案延伸,設(shè)備商筑牢底層基礎(chǔ)的同時(shí)向上層擴(kuò)展,打造平臺/多種智能解決方案,如華為推出全棧全場景人工智能(AI,Artificial Intelligence)解決方案,基于“鯤鵬+昇騰”雙引擎提供世界級算力,發(fā)布全球最快的 AI 訓(xùn)練集群 Atlas900,發(fā)布基于昇騰的華為云 EI 集群服務(wù),與產(chǎn)業(yè)伙伴聯(lián)合成立了 15 個(gè)鯤鵬生態(tài)創(chuàng)新中心。行業(yè)巨頭則以行業(yè)知識為基礎(chǔ),打造智能平臺和解決方案,側(cè)重關(guān)鍵環(huán)節(jié)和產(chǎn)品的智能化升級。四是初創(chuàng)企業(yè) AIoT 布局致力打造平臺和解決方案,向底層芯片延伸。初創(chuàng)企業(yè)在各自優(yōu)勢領(lǐng)域進(jìn)行深耕,計(jì)算機(jī)視覺四小龍均重點(diǎn)布局安防、金融、零售領(lǐng)域,同質(zhì)化程度相對較高,差異化布局逐漸體現(xiàn),如依圖的智能醫(yī)療產(chǎn)品及解決方案已落地全國 300 余家三甲醫(yī)院,思必馳、云知聲等企業(yè)開始研發(fā)專用 AI 芯片,提升算力和性能。
現(xiàn)階段 AIoT 面臨芯片落地難和初級應(yīng)用智能的問題。一是缺乏殺手級應(yīng)用場景,AIoT 芯片定位不夠清晰;芯片研發(fā)投入大、研發(fā)周期長,慢于 AI 算法迭代速度;AI 芯片對配套軟件和生態(tài)資源要求高,通用云端 AI 芯片由英偉達(dá)、英特爾等巨頭把持。二是以智能家居設(shè)備、攝像頭為代表的感知智能迅速推廣,然而認(rèn)知智能發(fā)展緩慢,目前谷歌、微軟、蘋果、IBM 等均在布局以知識圖譜為基礎(chǔ)的認(rèn)知智能發(fā)展策略,我國急需加快認(rèn)知智能軟硬件研究,落地高價(jià)值立體化服務(wù)。
三、 物聯(lián)網(wǎng)安全面臨新形勢和新風(fēng)險(xiǎn)
物聯(lián)網(wǎng)安全風(fēng)險(xiǎn)重視度提升,多家機(jī)構(gòu)對物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展趨勢最新預(yù)測顯示,安全成為物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用的首要關(guān)注問題。近年來物聯(lián)網(wǎng)安全事件頻發(fā),智能家居、攝像頭乃至電網(wǎng)等重要基礎(chǔ)設(shè)施遭受攻擊,影響擴(kuò)大化,導(dǎo)致企業(yè)生產(chǎn)和社會運(yùn)行癱瘓,帶來巨大經(jīng)濟(jì)損失。在此形勢下,全球物聯(lián)網(wǎng)安全市場潛力巨大,據(jù)市場調(diào)研機(jī)構(gòu)Markets and Markets 發(fā)布的“物聯(lián)網(wǎng)安全市場”預(yù)測數(shù)據(jù),全球物聯(lián)網(wǎng)安全市場規(guī)模預(yù)計(jì)將從 2020 年的 125 億美元增長到 2025 年的 366億美元,預(yù)測期內(nèi)的復(fù)合年增長率為 23.9%。
(一)物聯(lián)網(wǎng)安全發(fā)展環(huán)境現(xiàn)狀及問題
業(yè)界從生態(tài)、產(chǎn)品、解決方案三方面切入安全布局。一是以電信運(yùn)營商、阿里、啟明星辰等為代表的企業(yè)通過成立聯(lián)盟,建設(shè)安全研究基地/安全實(shí)驗(yàn)室的方式營造安全生態(tài)。如電信天翼聯(lián)盟設(shè)置安全生態(tài)推進(jìn)組,移動物聯(lián)網(wǎng)聯(lián)盟下設(shè)安全執(zhí)委會并成立物聯(lián)網(wǎng)安全創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)室,聯(lián)通與紫光國微成立物聯(lián)網(wǎng)聯(lián)合創(chuàng)新中心深耕安全芯片,阿里通過 ICA(IoT Connectivity Alliance)聯(lián)盟推進(jìn)物聯(lián)網(wǎng)安全芯片分級測試。二是以中興、奇安信、青蓮云等為代表的企業(yè)研發(fā)安全產(chǎn)品,如 NB-IoT 安全芯片、零信任可信身份與標(biāo)識安全平臺、物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備云安全接入網(wǎng)關(guān)、終端安全開發(fā)套件、物聯(lián)網(wǎng)終端設(shè)備可信執(zhí)行環(huán)境和安全管理系統(tǒng)等。三是以移動、華為、百度、綠盟等為代表的企業(yè)打造物聯(lián)網(wǎng)安全解決方案。如移動安連寶、華為“3T+1M”物聯(lián)網(wǎng)安全體系架構(gòu)、阿里一機(jī)一密物聯(lián)網(wǎng)安全解決方案ID2-SIM、百度“終端+網(wǎng)絡(luò)+OTA 升級”三位一體安全解決方案等。
物聯(lián)網(wǎng)安全標(biāo)準(zhǔn)化工作持續(xù)推進(jìn)。國際電信聯(lián)盟電信標(biāo)準(zhǔn)化部門(ITU-T,ITU-Telecommunication Standardization Sector)、國際標(biāo)準(zhǔn)化組織(ISO,International Organization for Standardization)、國際電工委員會(IEC,International Electrotechnical Commission)、歐洲電信標(biāo)準(zhǔn)化協(xié)會(ETSI,European Telecommunication StandardInstitute)等已制定物聯(lián)網(wǎng)安全架構(gòu)、物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)關(guān)安全、設(shè)備安全、加密和系統(tǒng)安全等標(biāo)準(zhǔn)。國內(nèi)工業(yè)和信息化部正在推進(jìn)物聯(lián)網(wǎng)安全標(biāo)準(zhǔn)體系建設(shè),探討制定物聯(lián)網(wǎng)安全分級分類標(biāo)準(zhǔn),逐步推進(jìn)物聯(lián)網(wǎng)終端、網(wǎng)關(guān)、平臺企業(yè)安全自查。全國信息安全標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)委員會(TC260)和中國通信標(biāo)準(zhǔn)化協(xié)會(CCSA,China CommunicationsStandards Association)等標(biāo)準(zhǔn)組織從不同切入點(diǎn)推進(jìn)物聯(lián)網(wǎng)安全標(biāo)準(zhǔn)化工作。其中,TC260 聚焦通用網(wǎng)絡(luò)安全、整體類標(biāo)準(zhǔn),同時(shí)涉及醫(yī)療、工業(yè)、智慧城市、汽車等多個(gè)行業(yè)物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用安全標(biāo)準(zhǔn)制定。CCSA 聚焦在物聯(lián)網(wǎng)基礎(chǔ)通信協(xié)議安全標(biāo)準(zhǔn)、感知層(含嵌入式終端操作系統(tǒng)、物聯(lián)網(wǎng)卡等)安全標(biāo)準(zhǔn)、M2M 安全解決方案、物聯(lián)網(wǎng)信息系統(tǒng)安全、智能家居安全標(biāo)準(zhǔn),目前共有在研、已發(fā)布的安全相關(guān)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)和協(xié)會標(biāo)準(zhǔn) 63 項(xiàng)(不含車聯(lián)網(wǎng)和工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)),其中已發(fā)布行業(yè)標(biāo)準(zhǔn) 19 項(xiàng)。
物聯(lián)網(wǎng)安全仍面臨難題。一是我國物聯(lián)網(wǎng)安全政策布局仍不足,物聯(lián)網(wǎng)安全標(biāo)準(zhǔn)體系尚未發(fā)布,安全標(biāo)準(zhǔn)的場景針對性不足,產(chǎn)業(yè)鏈各環(huán)節(jié)安全防護(hù)意識不統(tǒng)一,安全防護(hù)體系不完善,沒有形成物聯(lián)網(wǎng)安全產(chǎn)業(yè)合力,目前呈現(xiàn)分散狀態(tài)。二是我國物聯(lián)網(wǎng)安全產(chǎn)業(yè)尚處于起步階段,物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)鏈涉及環(huán)節(jié)眾多,安全建設(shè)需要多方共同合作推進(jìn),目前缺乏典型場景的安全解決方案和標(biāo)桿企業(yè),需求側(cè)對價(jià)格敏感,對物聯(lián)網(wǎng)安全成本增加的接受度差。三是物聯(lián)網(wǎng)安全核心終端的產(chǎn)業(yè)成熟度不高,現(xiàn)階段終端安全是物聯(lián)網(wǎng)安全的重中之重,是物聯(lián)網(wǎng)安全的基礎(chǔ),終端海量異構(gòu),安全能力普遍較弱,一旦被破壞、控制或攻擊,不僅影響應(yīng)用服務(wù)的安全穩(wěn)定,導(dǎo)致隱私數(shù)據(jù)泄露、生命財(cái)產(chǎn)安全受損,更會危害網(wǎng)絡(luò)關(guān)鍵基礎(chǔ)設(shè)施,威脅國家安全。
(二)新技術(shù)融合增大物聯(lián)網(wǎng)安全風(fēng)險(xiǎn)
規(guī)?;瘧?yīng)用促使物聯(lián)網(wǎng)不斷與人工智能、邊緣計(jì)算、IPv6、容器、微服務(wù)等新技術(shù)加快融合,這些新技術(shù)給物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展帶來功能性能提升的同時(shí),也對傳統(tǒng)安全防護(hù)措施帶來了新的挑戰(zhàn)。典型的表現(xiàn)有:
IPv6 將帶來潛在暴露性安全風(fēng)險(xiǎn)。在 IPv4 時(shí)代,因地址數(shù)量有限,相關(guān)技術(shù)人員多采用網(wǎng)絡(luò)地址轉(zhuǎn)換(NAT,Network AddressTranslation)技術(shù)來解決網(wǎng)絡(luò)地址不足的問題。通過 NAT 給用戶分配內(nèi)網(wǎng)地址而非公網(wǎng)地址,從而將使用 NAT 技術(shù)的設(shè)備“隱藏”起來。外界無法看到該設(shè)備的內(nèi)網(wǎng)地址,從而強(qiáng)制實(shí)施僅允許傳出通信的安全策略。隨著 IPv6 的使用,IPv6 將物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備暴露于網(wǎng)絡(luò)中,NAT僅允許傳出的通信過濾策略也將會消失,這意味著內(nèi)部和外部系統(tǒng)之間的通信將不再由網(wǎng)絡(luò)管理。除非采取有效控制措施,否則 IPv6部署使用可能導(dǎo)致網(wǎng)絡(luò)的所有內(nèi)部節(jié)點(diǎn)都可以從公共互聯(lián)網(wǎng)直接訪問,物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備將更容易遭受網(wǎng)絡(luò)攻擊。
物聯(lián)網(wǎng)敏捷性提升帶來關(guān)聯(lián)性安全風(fēng)險(xiǎn)。物聯(lián)網(wǎng)平臺普遍引入容器、微服務(wù)等技術(shù)保障應(yīng)用開發(fā)環(huán)境一致化和部署敏捷化。容器、微服務(wù)等技術(shù)打破了原有邊界式的安全策略,帶來新的安全隱患。容器技術(shù)使得物聯(lián)網(wǎng)平臺部署從“硬”隔離到“軟”隔離,微服務(wù)將單體應(yīng)用拆解為多服務(wù),應(yīng)用間交互的端口成指數(shù)級增長,均增大了數(shù)據(jù)泄露和關(guān)聯(lián)攻擊風(fēng)險(xiǎn),造成攻擊面大幅增加。
物聯(lián)網(wǎng)邊緣計(jì)算將放大分布式安全風(fēng)險(xiǎn)。邊緣計(jì)算推動計(jì)算模型從集中式的云計(jì)算走向更加分布式部署,也將網(wǎng)絡(luò)攻擊威脅引入了網(wǎng)絡(luò)邊緣。一是邊緣計(jì)算節(jié)點(diǎn)數(shù)量龐大,包括邊緣云、邊緣網(wǎng)關(guān)、邊緣控制器等形態(tài)各樣的邊緣終端,終端復(fù)雜性和異構(gòu)性突出,安全防護(hù)策略覆蓋困難。二是由于邊緣設(shè)施的資源和能力有限,難以提供與云數(shù)據(jù)中心一致的安全能力,邊緣節(jié)點(diǎn)數(shù)據(jù)容易被損毀,基礎(chǔ)設(shè)施軟件防護(hù)也較為困難。三是邊緣計(jì)算將采用開放 API、開放的網(wǎng)絡(luò)功能虛擬化(NFV,Network Function Virtualization)等技術(shù),開放性的引入容易將邊緣節(jié)點(diǎn)暴露給外部攻擊者。
物聯(lián)網(wǎng)開源將安全提升至基礎(chǔ)設(shè)施層面。根據(jù) Synopsys 公司發(fā)布的《2020 年開源安全和風(fēng)險(xiǎn)分析(OSSRA)報(bào)告》,物聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)域代碼庫中開源代碼占整體代碼比例高達(dá) 82%。WhiteSource《開源安全年度報(bào)告》顯示,2019 年公開披露的開源安全漏洞數(shù)量再創(chuàng)新高,總數(shù)為 6100 個(gè),與 2018 年相比,開源安全漏洞的數(shù)量增長近 50%,物聯(lián)網(wǎng)開源軟件的安全問題已非常嚴(yán)重。開源軟件已經(jīng)成為物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用軟件最基礎(chǔ)的“磚頭瓦塊”原材料,成為各行各業(yè)應(yīng)用的核心基礎(chǔ)設(shè)施,物聯(lián)網(wǎng)安全已深入國家基礎(chǔ)安全層面。
(三)核心技術(shù)對外依賴度高,供應(yīng)鏈安全問題凸顯
我國物聯(lián)網(wǎng)供應(yīng)鏈呈兩頭弱、中間強(qiáng)的態(tài)勢。物聯(lián)網(wǎng)終端側(cè)核心產(chǎn)品嚴(yán)重依賴進(jìn)口。芯片層面,一是核心 EDA 芯片設(shè)計(jì)軟件被國外巨頭壟斷,Cadence、Synopsys 和 Mentor Graphics 三大 EDA 巨頭占據(jù)全球超過 60%的市場份額。二是大量中高端半導(dǎo)體材料依賴進(jìn)口,12 英寸硅片基本依賴進(jìn)口,2019 年電子特種氣體國產(chǎn)化率小于20%,半導(dǎo)體光刻膠國產(chǎn)化率低于5%,化學(xué)機(jī)械拋光(CMP,ChemicalMechanical Polishing)的拋光液國產(chǎn)化率小于 10%4。三是半導(dǎo)體材料制造工藝比國際先進(jìn)水平落后至少 2 代,目前我國中芯國際最先進(jìn)量產(chǎn)工藝為 14nm,而全球領(lǐng)先的三星等企業(yè)已在推進(jìn) 5nm 量產(chǎn)。四是 90nm 以下的光刻機(jī)、高端掃描電鏡等高端制造設(shè)備對國外依賴度高。五是高精度模數(shù)轉(zhuǎn)換器(ADC,Analog to Digital Converter)、傳感器接口芯片和超高射頻芯片等物聯(lián)網(wǎng)核心芯片基本靠進(jìn)口。我國海關(guān)統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)顯示,2019 年我國集成電路進(jìn)口金額 3040 億美元,遠(yuǎn)高于排名第二的原油進(jìn)口額,位列國內(nèi)進(jìn)口商品第一位。傳感器層面,MEMS 設(shè)計(jì)軟件被 Coventor、IntelliSense 和 ANSYS 等國外巨頭壟斷。關(guān)鍵材料和關(guān)鍵輔料依靠進(jìn)口,如高端聚酰亞胺薄膜由美日韓掌握。我國 20 余條 MEMS 生產(chǎn)線開工率不足 20%,高端設(shè)備依靠進(jìn)口。
網(wǎng)絡(luò)側(cè)產(chǎn)業(yè)優(yōu)勢較強(qiáng)。我國 5G 和 NB-IoT 推進(jìn)迅速,目前已建成全球覆蓋范圍最廣的物聯(lián)網(wǎng)絡(luò)。NB-IoT 和 Cat1 等蜂窩物聯(lián)網(wǎng)通信芯片國產(chǎn)化率較高,5G 芯片方面華為、紫光展銳、聯(lián)發(fā)科取得全球市場優(yōu)勢。物聯(lián)網(wǎng)模組方面移遠(yuǎn)通信、日海智能等模組廠商持續(xù)蟬聯(lián)全球出貨量前列,占全球超過一半的市場份額。
平臺側(cè)自主技術(shù)有待加強(qiáng)。發(fā)達(dá)國家憑借傳統(tǒng)計(jì)算機(jī)和基礎(chǔ)軟件方面的優(yōu)勢,繼續(xù)在云計(jì)算和大數(shù)據(jù)處理技術(shù)方面占據(jù)主導(dǎo)地位,技術(shù)和產(chǎn)品領(lǐng)先。其中虛擬化方案以 VMware 商業(yè)解決方案和 KVM、XEN 開源方案的使用為主,容器及容器編排技術(shù)大量采用開源的Docker 和 Kubernetes,微服務(wù)框架以開源的 Spring Cloud 使用領(lǐng)先,數(shù)據(jù)庫基本被甲骨文 Oracle、微軟 SQL server、IBM 的 DB2 等國際巨頭的商業(yè)數(shù)據(jù)庫和 MySQL、PostgreSQL 等開源數(shù)據(jù)庫壟斷。我國平臺虛擬化、容器、微服務(wù)、數(shù)據(jù)庫等廣泛采用國外先進(jìn)技術(shù)和開源技術(shù),雖然國內(nèi)少數(shù)企業(yè)通過參與開源基金會、開源社區(qū)、主動開源等多種方式積極參與開源生態(tài)建設(shè),如華為貢獻(xiàn)的 ServiceComb和阿里貢獻(xiàn)的Dubbo開始嶄露頭角,華為GaussDB和阿里OceanBase等開源數(shù)據(jù)庫均已推出,但整體上我國主導(dǎo)開源項(xiàng)目仍較少,對于開源技術(shù)使用多貢獻(xiàn)少,且面臨隱性侵權(quán)和自有知識產(chǎn)權(quán)保護(hù)的挑戰(zhàn)。各類技術(shù)或代碼框架、平臺雖然名義上是開源的,但依然要受其所在國家法律與行政命令的制約,隨時(shí)有斷供風(fēng)險(xiǎn)。
四、 物聯(lián)網(wǎng)成本降低形成四大主要推進(jìn)方式
物聯(lián)網(wǎng)高成本阻礙規(guī)模實(shí)施,微軟《IoT Signals(物聯(lián)網(wǎng)信號)》研究報(bào)告對全球 3000 余家企業(yè)調(diào)研表明,約三分之一的物聯(lián)網(wǎng)項(xiàng)目未能通過概念驗(yàn)證(POC,Proof of Concept)階段,通常是因?yàn)閷?shí)現(xiàn)成本過高或帶來的好處并不明朗。而那些在試驗(yàn)階段中斷的物聯(lián)網(wǎng)項(xiàng)目,首要原因是規(guī)模化成本高——32%企業(yè)認(rèn)為這是他們的項(xiàng)目退出的主要問題。物聯(lián)網(wǎng)想要在更多的行業(yè)實(shí)現(xiàn)規(guī)?;涞貞?yīng)用,必須解決成本問題,只有構(gòu)建便捷、低成本的物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用生態(tài),真正賦能于企業(yè),物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)才能得到進(jìn)一步的發(fā)展。目前針對物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展過程中影響規(guī)?;瘧?yīng)用的關(guān)鍵成本問題,如芯片、模組等終端成本,物聯(lián)網(wǎng)專用網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施等網(wǎng)絡(luò)覆蓋成本,建平臺和用平臺等方面,產(chǎn)業(yè)界形成以下四大主要推進(jìn)方式。
(一)先期采用補(bǔ)貼方式促使模組成本降低和應(yīng)用規(guī)模發(fā)展的螺旋迭代
NB-IoT 模組價(jià)格在運(yùn)營商數(shù)十億大額補(bǔ)貼下快速下降,降速遠(yuǎn)快于其他通信模組。自 2017 年起,中國移動 NB-IoT 模組專項(xiàng)補(bǔ)貼達(dá) 10 億元,每片最高補(bǔ)貼額達(dá) 80%。中國電信補(bǔ)貼額提高了 50%至30 元/片。從中國電信 2020 年 NB-IoT 物聯(lián)網(wǎng)模組集采價(jià)格來看,NB-IoT 模組進(jìn)入 15 元時(shí)代,基于移芯通信和芯翼信息平臺的NB-IoT 模組價(jià)格已經(jīng)開始和 2G 物聯(lián)網(wǎng)模組價(jià)格趨于持平。2G 模組用了十多年時(shí)間將其成本降至 15 元以內(nèi),而 NB-IoT 模組僅用了 3年時(shí)間就達(dá)到這一水平,未來依然有成本降低的空間,在價(jià)格上形成優(yōu)勢。
NB-IoT 已在多個(gè)行業(yè)實(shí)現(xiàn)百萬量級連接,規(guī)?;痉缎?yīng)助力減小收益和連接之間的剪刀差。目前 NB-IoT 在水務(wù)、燃?xì)狻⑾?、跟蹤定位、門鎖、電動車防盜等領(lǐng)域形成百萬乃至千萬級連接。NB-IoT 規(guī)模起量主要?dú)w結(jié)于:一是大規(guī)模連接驗(yàn)證了 NB-IoT 技術(shù)的成熟度和商業(yè)模式可行性,形成技術(shù)提升和應(yīng)用落地的正向循環(huán)。二是可復(fù)制的模式加速 NB-IoT 在其他行業(yè)的落地應(yīng)用,規(guī)?;瘧?yīng)用帶來收益增加,并促進(jìn) NB-IoT 使用成本下降。從中國移動 2019 年中期業(yè)績報(bào)告來看,受規(guī)模化應(yīng)用加速影響,物聯(lián)網(wǎng)連接增速和物聯(lián)網(wǎng)收入增速之間的差距正在縮小,“剪刀差”正在趨向閉合。物聯(lián)網(wǎng)連接背后帶來的平均收入正在逐漸提升,中國移動物聯(lián)網(wǎng)每用戶平均收入(ARPU,Average Revenue Per User)值從 2018 年全年不足 1.14 元/月已經(jīng)開始回升至 2019 年上半年 1.25 元/月。
(二)采用新型低成本網(wǎng)絡(luò)技術(shù)覆蓋更多應(yīng)用場景、實(shí)現(xiàn)短期規(guī)模商用
目前 NB-IoT 薄覆蓋和 5G 高成本導(dǎo)致應(yīng)用場景覆蓋受限,需要引入與二者互補(bǔ)的網(wǎng)絡(luò)技術(shù)。網(wǎng)絡(luò)是物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展的核心要素,面臨著連接服務(wù)質(zhì)量難達(dá)到、應(yīng)用場景難擴(kuò)展、市場難盈利等諸多問題。一方面,與 2G/3G/4G 網(wǎng)絡(luò)相比,NB-IoT 網(wǎng)絡(luò)覆蓋范圍和覆蓋質(zhì)量還比較有限,對覆蓋質(zhì)量要求較高、移動性和語音要求的場景支撐不足,當(dāng)前 NB-IoT 應(yīng)用主要集中在低價(jià)值的公共事業(yè)等領(lǐng)域,ARPU值偏低,影響 NB-IoT 全網(wǎng)向 R14 版本定義的網(wǎng)絡(luò)覆蓋、功耗、頻譜效率、峰值速率、安全等性能的提升。另一方面,雖然 5G 進(jìn)入建設(shè)元年,但初期主要在移動互聯(lián)網(wǎng)增強(qiáng)和消費(fèi)物聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)域等高價(jià)值應(yīng)用,受限于 5G 應(yīng)用成本過高,短期難以向占比大多數(shù)的城市中低價(jià)值應(yīng)用滲透,隨著 2G/3G 退網(wǎng)政策的明確,原有占比超過 50%的基于 2G/3G 的物聯(lián)網(wǎng)連接需要中低速率物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)承接。因此急需有部署成本低、應(yīng)用速度快、產(chǎn)業(yè)基礎(chǔ)強(qiáng)、可對 NB-IoT 和 5G 形成補(bǔ)充的網(wǎng)絡(luò)技術(shù),LTE Cat1 正當(dāng)時(shí)成為發(fā)展黑馬,鑒于 4G 基站已準(zhǔn)備就緒、LTE Cat1 產(chǎn)業(yè)比較成熟的優(yōu)勢,具備短時(shí)間內(nèi)形成規(guī)模應(yīng)用的可能。
LTE Cat1 成為物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施新一輪發(fā)展的主力。相較NB-IoT 來說,LTE Cat1 主要面對的是物聯(lián)網(wǎng)中速率場景。截止 21019年底,國內(nèi) 4G 基站數(shù)量為 544 萬個(gè),具備全國提供 LTE Cat1 接入服務(wù)的基礎(chǔ)設(shè)施條件,接近 100%的全國覆蓋率將帶來更好的用戶體驗(yàn)。LTE Cat1 產(chǎn)業(yè)基礎(chǔ)良好,國內(nèi)市場主要采用紫光展銳和翱捷科技的 LTE Cat1 芯片,國內(nèi)的主流模組公司均推出了各自的 LTE Cat1模組。
在應(yīng)用方面,LTE Cat1 網(wǎng)絡(luò)適用的行業(yè)包括 POS 機(jī)、智能監(jiān)控、可穿戴設(shè)備、定位器、智能停車、云喇叭、公網(wǎng)對講、環(huán)境管理、共享充電樁、共享充電寶等,這與 LTE Cat4 應(yīng)用場景有很大重疊。從成本方面來看,最新一期運(yùn)營商招標(biāo)價(jià)格 LTE Cat1 模組為 35 元/片左右,相較 LTE Cat4 模組 60-150 元/片的價(jià)格區(qū)間,LTE Cat1 模組有很大的成本優(yōu)勢。LTE Cat1 毫秒級傳輸時(shí)延與 LTE Cat4 相同,支持 100KM/H 以上的移動速度和語音傳輸,LTE Cat1 的技術(shù)實(shí)力和性價(jià)比被市場普遍看好,LTE Cat1 商用將會推動當(dāng)前眾多 4G 應(yīng)用場景的平價(jià)替代,有望在多種場景實(shí)現(xiàn)規(guī)模應(yīng)用,短期可能會成為主力連接技術(shù),形成應(yīng)用促進(jìn)成本降低的良性循環(huán)。
以 POS 機(jī)應(yīng)用為例,2019 年,銀行共處理電子支付業(yè)務(wù) 2233.88億筆,金額 2607.04 萬億元。其中,移動支付業(yè)務(wù) 1014.31 億筆,金額 347.11 萬億元,同比分別增長 67.57%和 25.13%5。POS 機(jī)是移動支付的入口,當(dāng)下POS機(jī)逐漸由2G/3G制式升級為4G的LTE制式,LTE Cat1 有較大的規(guī)?;教鏅C(jī)會。
(三)探索采用開源方式緩解芯片應(yīng)用成本
芯片研發(fā)涉及流片、IP 核、工具鏈和人力成本等高成本因素。如針對 28nm 工藝 SoC 芯片的研發(fā)費(fèi)用高達(dá)數(shù)千萬元,其中購買內(nèi)存控制器、PCIe 控制器等外圍 IP 費(fèi)用高達(dá) 500-1000 萬元,EDA 工具版權(quán)費(fèi)大于 500 萬元,流片費(fèi)用甚至高達(dá)千萬元。
開源 RISC-V 可大幅降低芯片開發(fā)門檻,顯著降低開發(fā)成本。
RISC-V 具備開放屬性,其策略是建立一個(gè)簡易的小型指令集基礎(chǔ)和模塊標(biāo)準(zhǔn)擴(kuò)展,適用于大多數(shù)代碼,同時(shí)為不干擾標(biāo)準(zhǔn)指令集核心的應(yīng)用特定擴(kuò)展留出足夠的空間。通過提供經(jīng)過流片驗(yàn)證的基于RISC-V 的開源 IP、開源工具鏈、開源工藝庫、開源 SoC 芯片設(shè)計(jì)方案等,供企業(yè)直接使用,免除了昂貴的指令集許可費(fèi),使得未具備自主設(shè)計(jì)SoC能力的企業(yè)可以使用第三方 IP或設(shè)計(jì)服務(wù)公司來開發(fā) RISC-V 設(shè)備,提高設(shè)計(jì)驗(yàn)證效率。RISC-V 指令集高度適合物聯(lián)網(wǎng)碎片化市場,物聯(lián)網(wǎng)對軟硬件生態(tài)系統(tǒng)的要求不像手機(jī)、PC 和服務(wù)器芯片那么高,而且不同于當(dāng)下最流行的 Arm 架構(gòu),一些中小型公司完全可以從實(shí)際應(yīng)用出發(fā)向 RISC-V 指令集中添加新的指令來完成滿足特定需求的芯片開發(fā)。
RISC-V 陣營不斷壯大,影響力持續(xù)提升。RISC-V 市場之所以能夠在 2016 至今短短數(shù)年實(shí)現(xiàn)遞進(jìn)式發(fā)展,除了其本身具備的靈活性和開源化優(yōu)勢以外,背后強(qiáng)大的生態(tài)建設(shè)團(tuán)隊(duì)也至關(guān)重要。RISC-V 基金會超過 500 家會員單位,包含了半導(dǎo)體設(shè)計(jì)制造公司、系統(tǒng)集成商、設(shè)備制造商、軍工企業(yè)、科研機(jī)構(gòu)、高校等各式各樣的組織,從產(chǎn)業(yè)鏈支持看,包括 EDA 工具、IP 供應(yīng)商、設(shè)計(jì)服務(wù)、晶圓代工、芯片廠商等在成員之列,許多頭部公司都已經(jīng)支持RISC-V。目前美印等國家傾力推進(jìn)本土 RISC-V 生態(tài)的發(fā)展,印度甚至將 RISC-V 列為了國家級指令集。中國先后成立了“中國 RISC-V產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟”和“中國開放指令生態(tài)系統(tǒng)(RISC-V)聯(lián)盟”,2018 年RISC-V 基金會成立中國顧問委員會,就 RISC-V 基金會的教育和應(yīng)用推廣戰(zhàn)略提供指導(dǎo),目前 RISC-V 基金會在中國的影響力不斷擴(kuò)大,覆蓋超過 25 個(gè)組織機(jī)構(gòu)與大學(xué)。
中國 RISC-V 生態(tài)軟硬能力需要并進(jìn)。目前在 RISC-V 上面運(yùn)行的只是 GCC、Linux 等基本軟件,缺少系統(tǒng)級軟件的支持,需要各國完善開發(fā)系統(tǒng)軟件。而國內(nèi)芯片企業(yè)大多重視 RISC-V 硬件架構(gòu),利用 RISC-V 的設(shè)計(jì)來做集成和整合,打造成自己的 IP 對外銷售,國內(nèi)少數(shù)幾家真正用 RISC-V 來做自主 CPU 設(shè)計(jì)的企業(yè)仍以低端物聯(lián)網(wǎng)芯片設(shè)計(jì)為主,高端芯片硬件設(shè)計(jì)較少,如平頭哥玄鐵 910、華米科技黃山 1 號等量產(chǎn) RISC-V 芯片。RISC-V 系統(tǒng)軟件開發(fā)需要雄厚的資金支持和時(shí)間沉淀,但我國與芯片性能息息相關(guān)的系統(tǒng)軟件、工具等缺少具備相當(dāng)實(shí)力的公司入局,將會嚴(yán)重影響 RISC-V 的布局,急需由國家出面來投入和推進(jìn) RISC-V 系統(tǒng)軟件項(xiàng)目的研發(fā)。
(四)通用型、垂直型平臺演化出三種主流模式回籠成本
平臺建設(shè)和使用成本高是物聯(lián)網(wǎng)規(guī)模推廣的重要瓶頸。橫向來看,物聯(lián)網(wǎng)行業(yè)長尾效應(yīng)明顯,不可能一個(gè)平臺覆蓋所有應(yīng)用場景,需要分行業(yè)按需建設(shè)多個(gè)平臺;縱向來看,行業(yè)產(chǎn)業(yè)鏈較長,需求多樣,對物聯(lián)網(wǎng)平臺的功能、服務(wù)有眾多要求,平臺建設(shè)和運(yùn)維需要投入大量資金和人力。目前,大部分平臺長期處于虧損狀態(tài),仍在探索盈利模式。據(jù) IDC 預(yù)測,中國物聯(lián)網(wǎng)平臺支出將保持 13%年均復(fù)合增長率,2021 年中國物聯(lián)網(wǎng)平臺支出將達(dá)到 62.2 億美元(約419.7 億元人民幣),將在全球各個(gè)地區(qū)中排名第一。
物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展初期以大規(guī)模連接接入為主,連接與設(shè)備管理平臺是核心,當(dāng)前已經(jīng)出現(xiàn)規(guī)模效應(yīng)的頭部平臺。如移動 OneLink 已成為全球四大連接管理平臺之一。截止 2019 年底,華為云 IoT 物聯(lián)網(wǎng)平臺連接數(shù)超過 2.8 億,覆蓋 50 多個(gè)行業(yè)。但物聯(lián)網(wǎng)業(yè)務(wù)場景分散,且將長期處于加速擴(kuò)展期,為支撐應(yīng)用提速,應(yīng)用使能平臺 AEP(Application Enablement Platform)更加多樣化,到 2024 年,應(yīng)用使能平臺在物聯(lián)網(wǎng)平臺中占比將達(dá)到 53%6。從 2018 年起,物聯(lián)網(wǎng)平臺進(jìn)入以 AEP 為主的洗牌期,受商業(yè)模式不成熟、產(chǎn)業(yè)需求復(fù)雜多樣、垂直行業(yè)壁壘等諸多因素影響,物聯(lián)網(wǎng)平臺仍將長期處于洗牌期,Gartner 研究表明,物聯(lián)網(wǎng)平臺還需 5 到 10 年才會孕育出成功且能存活的經(jīng)營模式。
根據(jù)企業(yè)平臺業(yè)務(wù)模式,目前已經(jīng)有三種主流的商業(yè)模式。一是按基礎(chǔ)資源的使用收費(fèi)。通用型的物聯(lián)網(wǎng)平臺大多采用此種模式,如阿里云、華為云、微軟 Azure IoT 平臺、騰訊云、青云 QingCloud等,由于其背后大多是云服務(wù)廠商,物聯(lián)網(wǎng)平臺是公司擴(kuò)大云產(chǎn)品使用量和擴(kuò)大連接場景的一種手段,最根本的目的還是增加對云的消耗。營收主要由兩部分構(gòu)成:1)按照設(shè)備連接數(shù)量、設(shè)備連接時(shí)長、消息數(shù)量、消息流量進(jìn)行收費(fèi),屬于設(shè)備接入層帶來的收益;2)在完成設(shè)備接入的基礎(chǔ)上,對客戶消耗云服務(wù)、人工智能、安全服務(wù)等增值產(chǎn)品進(jìn)行收費(fèi)。
二是按平臺及軟件產(chǎn)品的授權(quán)收費(fèi)。企業(yè)以打造品牌化的平臺產(chǎn)品為主要目標(biāo),在運(yùn)營中常?;谧陨順?biāo)準(zhǔn)化的平臺,為客戶做對應(yīng)的定制化開發(fā)。如 PTC ThingWorx、Arm Pelion、敢為軟件等。營收的方式主要有兩種:1)根據(jù)業(yè)務(wù)需求、工作量評估開發(fā)成本,向客戶一次性售賣平臺產(chǎn)品;2)提供定制化的平臺之后,與客戶一起運(yùn)營,在運(yùn)營中再進(jìn)行分成,比如按照設(shè)備點(diǎn)位數(shù)量收費(fèi),按照每個(gè)接入固定收費(fèi)等。此外,咨詢服務(wù)往往也是平臺廠商對外提供專業(yè)服務(wù)的重要方式之一。
三是按軟件+硬件解決方案的形式收費(fèi)。傳統(tǒng)硬件企業(yè)或軟件企業(yè)以軟件+硬件一體化的模式提供解決方案,營收由三部分組成:1)硬件費(fèi)用,除去企業(yè)可能存在某種自有硬件產(chǎn)品外,其他硬件來自于預(yù)先對接并測試好的其他廠家的產(chǎn)品;2)基礎(chǔ)平臺費(fèi)用,相當(dāng)于軟件的授權(quán);3)對接費(fèi)用,針對當(dāng)前很多物聯(lián)網(wǎng)項(xiàng)目并不是理想的直接連物,而是需要平臺與很多現(xiàn)有的第三方系統(tǒng)進(jìn)行對接的情況,根據(jù)系統(tǒng)的開放程度、協(xié)議的規(guī)范程度、需要對接的點(diǎn)位數(shù)量收取研發(fā)費(fèi)用。
五、 物聯(lián)網(wǎng)規(guī)?;七M(jìn)建議
(一)持續(xù)強(qiáng)化物聯(lián)網(wǎng)政策、資金、宣傳推廣支撐
以“整合開放、自主可控、安全可靠、強(qiáng)大生態(tài)”為新階段的發(fā)展思路,細(xì)化物聯(lián)網(wǎng)頂層指導(dǎo)。加強(qiáng)物聯(lián)網(wǎng)安全等重點(diǎn)領(lǐng)域管理,出臺物聯(lián)網(wǎng)安全指導(dǎo)文件。評選優(yōu)秀融合案例,加強(qiáng)政策性引導(dǎo)宣傳。持續(xù)加強(qiáng)科技專項(xiàng)投入,布局行業(yè)用新材料、新原理傳感器研發(fā)、RSIC-V 軟件系統(tǒng)及應(yīng)用系統(tǒng)研發(fā)、物聯(lián)網(wǎng)融合操作系統(tǒng)等短板及存在供應(yīng)鏈安全風(fēng)險(xiǎn)的環(huán)節(jié)。鼓勵(lì)產(chǎn)業(yè)各界形成合力,推進(jìn)物聯(lián)網(wǎng)關(guān)鍵環(huán)節(jié)如終端統(tǒng)一接入、融合網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施、物聯(lián)網(wǎng)安全的加速產(chǎn)業(yè)化、成熟化、標(biāo)準(zhǔn)化等。
(二)政企聯(lián)合推進(jìn)物聯(lián)網(wǎng)關(guān)鍵環(huán)節(jié)整合
1)分類施策,推進(jìn)物聯(lián)網(wǎng)終端統(tǒng)一接入
鼓勵(lì)有條件的行業(yè)物聯(lián)網(wǎng)巨頭統(tǒng)一終端標(biāo)準(zhǔn),實(shí)現(xiàn)協(xié)議、數(shù)據(jù)格式等規(guī)范化。如泛在電力物聯(lián)網(wǎng)針對感知層面臨的海量異構(gòu)終端,采用對現(xiàn)場采集部件采用規(guī)范的上聯(lián)接口協(xié)議和數(shù)據(jù)格式,實(shí)現(xiàn)協(xié)議、數(shù)據(jù)格式統(tǒng)一;自主研發(fā)智能化、APP 化的新型業(yè)務(wù)終端和多形態(tài)物聯(lián)代理裝置,推動新型終端應(yīng)用和存量終端更新?lián)Q代,實(shí)現(xiàn)規(guī)范化終端規(guī)?;瘧?yīng)用;統(tǒng)一業(yè)務(wù)終端標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)范功能定位,統(tǒng)一邊緣物理代理標(biāo)準(zhǔn)化接入。
加快消費(fèi)物聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)域和部分行業(yè)物聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)域物模型技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)突破和應(yīng)用實(shí)施。一是加快物模型國內(nèi)標(biāo)準(zhǔn)制定,減少企業(yè)間物模型重疊及矛盾。以智能家居為切入點(diǎn)探索物模型從通用框架向行業(yè)延伸,制定垂直行業(yè)物模型標(biāo)準(zhǔn),建設(shè)物模型行業(yè)模板庫,為業(yè)務(wù)落地提供便利。二是完善行業(yè)物模型認(rèn)證及互通測試能力,保證物模型一致性,增強(qiáng)互聯(lián)互通能力,同時(shí)研究橋接技術(shù),減少應(yīng)用阻力。三是應(yīng)用宣傳方面鼓勵(lì)針對物模型使用效果的物指數(shù)評價(jià),打造典型示范應(yīng)用,梳理行業(yè)標(biāo)桿案例,鼓勵(lì)數(shù)據(jù)可視化等宣傳推廣。
2)鼓勵(lì)物聯(lián)網(wǎng)專用操作系統(tǒng)生態(tài)建設(shè),加快物聯(lián)網(wǎng)軟硬件解耦
鼓勵(lì)鴻蒙等具有自主知識產(chǎn)權(quán)的操作系統(tǒng)加快向智慧屏、PC、可穿戴設(shè)備、智能家居等多終端的拓展應(yīng)用。鼓勵(lì)企業(yè)抓住操作系統(tǒng)開局關(guān)鍵期,使用聯(lián)合開源、主流生態(tài)兼容、企業(yè)商業(yè)互補(bǔ)合作等方式,加快推進(jìn)市場驗(yàn)證和產(chǎn)品迭代,加速操作系統(tǒng)的配套硬件研發(fā)和開發(fā)者生態(tài)建設(shè),豐富用戶服務(wù)體驗(yàn),快速擴(kuò)大市場占有率。
3)加快終端 eSIM 規(guī)?;瘧?yīng)用,解綁終端與運(yùn)營商
加強(qiáng) eSIM 核心技術(shù)研究,制定相應(yīng)的行業(yè)規(guī)則和技術(shù)標(biāo)準(zhǔn),逐步培育、完善產(chǎn)業(yè) eSIM 生態(tài)。引導(dǎo) eSIM 在物聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)域的應(yīng)用和發(fā)展,鼓勵(lì)運(yùn)營商、終端設(shè)備企業(yè)發(fā)展 eSIM 在物聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)域的應(yīng)用,支持產(chǎn)業(yè)的 eSIM 技術(shù)研究和創(chuàng)新,探討在特定行業(yè)或領(lǐng)域適當(dāng)放開eSIM 的使用范圍,盡快推進(jìn) eSIM 規(guī)模應(yīng)用。
4)建設(shè)融合網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施,保障規(guī)模應(yīng)用需求
鼓勵(lì)多網(wǎng)絡(luò)協(xié)同建設(shè)及應(yīng)用。針對網(wǎng)絡(luò)層協(xié)同發(fā)展和覆蓋質(zhì)量問題,鼓勵(lì)從多方面入手,建設(shè)“有線+無線、公網(wǎng)+專網(wǎng)”泛在終端通信接入網(wǎng),實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)深覆蓋,優(yōu)化網(wǎng)絡(luò)架構(gòu),提升網(wǎng)絡(luò)傳輸效率,根據(jù)應(yīng)用需求綜合運(yùn)用不同通信協(xié)議,積極應(yīng)用軟件定義網(wǎng)絡(luò)(SDN,Software Defined Network)、IP 多媒體子系統(tǒng)(IMS,IP MultimediaSubsystem)和時(shí)間敏感網(wǎng)絡(luò)(TSN,Time Sensitive Network)等新型網(wǎng)絡(luò)技術(shù),實(shí)現(xiàn)資源調(diào)配能力提升。鼓勵(lì)算力網(wǎng)絡(luò)、隨愿網(wǎng)絡(luò)、意圖網(wǎng)絡(luò)等網(wǎng)絡(luò)與人工智能技術(shù)融合應(yīng)用,提升網(wǎng)絡(luò)與計(jì)算、業(yè)務(wù)能力的融合,推進(jìn)網(wǎng)絡(luò)智能化部署,可采取分階段實(shí)施策略,首先在局部開展試驗(yàn)驗(yàn)證,成熟后逐步推廣至物聯(lián)網(wǎng)整個(gè)網(wǎng)絡(luò)體系中。
加強(qiáng) IPv6 在物聯(lián)網(wǎng)部署應(yīng)用。IPv6 在物聯(lián)網(wǎng)中的應(yīng)用必將經(jīng)歷長期的推進(jìn),首先鼓勵(lì)企業(yè)發(fā)展基于IPv6的應(yīng)用,激勵(lì)產(chǎn)業(yè)界對IPv6價(jià)值的認(rèn)可和應(yīng)用意愿,充實(shí)生態(tài)推動物聯(lián)網(wǎng) IPv6 建設(shè)。二是引導(dǎo)產(chǎn)業(yè)自有平臺新應(yīng)用和新部署終端支持 IPv6 單棧,已有終端及應(yīng)用支持 IPv4/IPv6 雙棧轉(zhuǎn)換,加快推進(jìn)物聯(lián)網(wǎng) IPv6 從雙棧過渡至單棧支持,三是解決物聯(lián)網(wǎng)中 IPv6 應(yīng)用存在的 IPv6 報(bào)文過大、頭部負(fù)載過重、MAC 地址過長、地址轉(zhuǎn)換存在困難、IPv6 報(bào)文泛濫、協(xié)議棧復(fù)雜、路由機(jī)制不適合等技術(shù)問題,促進(jìn)技術(shù)成熟。
5)持續(xù)推進(jìn)基礎(chǔ)資源開放互通,加強(qiáng)橫向數(shù)據(jù)價(jià)值開發(fā),提升用戶體驗(yàn)
加快行業(yè)中臺建設(shè)和跨界融合。一是鼓勵(lì)行業(yè)巨頭建設(shè)物聯(lián)網(wǎng)中臺。如電力行業(yè)建設(shè)多功能云平臺和統(tǒng)一數(shù)據(jù)中心,實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)融合貫通,建設(shè)介于前臺和后臺之間的中臺,實(shí)現(xiàn)共享服務(wù)能力提升,建立企業(yè)級管理平臺,在企業(yè)內(nèi)不同層級部署,統(tǒng)籌上下級業(yè)務(wù),納管各類業(yè)務(wù)終端,實(shí)現(xiàn)不同層級平臺互聯(lián)互通,提升能力開放水平。二是鼓勵(lì)消費(fèi)物聯(lián)網(wǎng)通用能力平臺和消費(fèi)物聯(lián)網(wǎng)企業(yè)平臺跨界融合,實(shí)現(xiàn)聯(lián)合拓展,推進(jìn)平臺自身能力開放,實(shí)現(xiàn)功能拓展及數(shù)據(jù)融通共享。三是加快物模型、信息模型標(biāo)準(zhǔn)化工作,鼓勵(lì)基于物模型的產(chǎn)業(yè)融合生態(tài)建設(shè)。四是鼓勵(lì)企業(yè)提供 AI 芯片到平臺一整套解決方案,在小數(shù)據(jù)時(shí)代培養(yǎng)數(shù)據(jù)、訓(xùn)練算法,提供更有價(jià)值的服務(wù)。
6)加快明晰邊云邊界,推進(jìn)邊云協(xié)同進(jìn)程
針對車聯(lián)網(wǎng)、工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)、醫(yī)療等邊云協(xié)同的新需求,盡快研究區(qū)分邊云功能,明晰邊云的邊界,構(gòu)建規(guī)范的邊緣框架。針對不同企業(yè)之間的邊云協(xié)同,推進(jìn)統(tǒng)一接口、交互協(xié)議、測試方法等標(biāo)準(zhǔn)化工作,為不同企業(yè)之間的邊和云協(xié)同部署提供指導(dǎo)。
7)持續(xù)探索應(yīng)用融合創(chuàng)新,促進(jìn)物聯(lián)網(wǎng)供需良性發(fā)展
聚集生態(tài)鏈上下游力量,結(jié)合多種新興技術(shù)促進(jìn)應(yīng)用的迭代升級。充分挖掘數(shù)據(jù)的價(jià)值,改善用戶體驗(yàn),打造新應(yīng)用。鼓勵(lì)垂直行業(yè)巨頭探索與本行業(yè)的應(yīng)用,積極利用物聯(lián)網(wǎng)提升效率。如電力物聯(lián)網(wǎng)以企業(yè)服務(wù)平臺建設(shè)為重點(diǎn),推動光伏云網(wǎng)、車聯(lián)網(wǎng)、工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)等新型業(yè)務(wù)發(fā)展,促進(jìn)產(chǎn)業(yè)鏈上下游業(yè)務(wù)融合,實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)協(xié)同能力提升。面對創(chuàng)新不足問題,開展新一代客戶管理、新型客戶體驗(yàn)和智能營銷支撐等系統(tǒng)建設(shè),實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)價(jià)值充分挖掘,綜合運(yùn)用 AI、大數(shù)據(jù)等新型技術(shù),實(shí)現(xiàn)核心業(yè)務(wù)智慧化運(yùn)營,應(yīng)用持續(xù)創(chuàng)新。智能家居采用產(chǎn)業(yè)鏈上下游參與全屋智能規(guī)劃,實(shí)現(xiàn)業(yè)務(wù)融合,滿足多種需求及應(yīng)用場景,以及充分挖掘用戶數(shù)據(jù)的價(jià)值,實(shí)現(xiàn)應(yīng)用持續(xù)創(chuàng)新。
(三)加強(qiáng)物聯(lián)網(wǎng)安全建設(shè),保障物聯(lián)網(wǎng)規(guī)模應(yīng)用安全需求
加強(qiáng)物聯(lián)網(wǎng)安全管理體系構(gòu)建。構(gòu)建物聯(lián)網(wǎng)安全分級分類管理機(jī)制,針對性地提出相應(yīng)的安全能力要求,開展關(guān)鍵環(huán)節(jié)的安全評估。加強(qiáng)安全管理技術(shù)手段建設(shè),建立統(tǒng)一的物聯(lián)網(wǎng)安全管理監(jiān)測平臺,同步做好物聯(lián)網(wǎng)安全的態(tài)勢感知,發(fā)現(xiàn)安全事故及時(shí)預(yù)警和報(bào)警。加快構(gòu)建物聯(lián)網(wǎng)安全標(biāo)準(zhǔn)體系,鼓勵(lì)制定產(chǎn)業(yè)急需的關(guān)鍵標(biāo)準(zhǔn),為企業(yè)安全工作開展提供指引。
分行業(yè)、分領(lǐng)域、分階段推進(jìn)安全建設(shè)。針對涉及國家/個(gè)人生命安全的高安全需求物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用領(lǐng)域,盡快開展物聯(lián)網(wǎng)安全監(jiān)測與產(chǎn)品安全評估;針對生產(chǎn)性物聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)域中安全要求不高的應(yīng)用場景、信息化水平低的應(yīng)用領(lǐng)域,采用非強(qiáng)制性安全策略。針對消費(fèi)物聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)域,鼓勵(lì)物聯(lián)網(wǎng)安全產(chǎn)品研發(fā)和部署,提升數(shù)據(jù)隱私保護(hù)水平。
(四)鼓勵(lì)產(chǎn)業(yè)化力量推進(jìn)物聯(lián)網(wǎng)關(guān)鍵環(huán)節(jié)成本降低
以市場化手段為主導(dǎo),汲取 NB-IoT 成本降低運(yùn)營商補(bǔ)貼、規(guī)?;少?、規(guī)?;瘧?yīng)用拓展案例等有效手段,加強(qiáng)技術(shù)創(chuàng)新,促進(jìn)模組成本進(jìn)一步下降,盡快抓住規(guī)?;瘧?yīng)用切入點(diǎn)探索激勵(lì)網(wǎng)絡(luò)覆蓋優(yōu)化加速等問題。推進(jìn)開源生態(tài)建設(shè),優(yōu)化開源環(huán)境,鼓勵(lì)企業(yè)開源。鼓勵(lì)大型企業(yè)平臺能力開放,為中小企業(yè)低成本用平臺提供便利條件。支持有實(shí)力的企業(yè)采用整合元件制造商(IDM,IntegratedDevice Manufacturer)模式創(chuàng)新,加強(qiáng) RISC-V 軟件研發(fā)創(chuàng)新。
(報(bào)告觀點(diǎn)屬于原作者,僅供參考。報(bào)告出品方/作者:中國信息通信研究院)