物联网发展现状及未来趋势

作者/ 王金旺 《电子产品世界》编辑(北京 100038)

摘要：随着“物联网‘十二五’发展规划”、“中国制造2025”等政策的提出，物联网发展已经成为国家层面技术及产业创新的重点方向。本文根据2016年10月在深圳举行的“2016瑞萨电子全球开发者大会(DevCon)”上，中国半导体行业协会陈贤副理事长等人的演讲介绍了物联网发展的现状及趋势。

　　物联网是指通过RFID、红外感应器、GPS、激光扫描器等信息传感设备，按约定的协议，把任何物品与互联网连接起来，进行信息交换和通讯，以实现智能化识别、定位、跟踪、监控和管理的一种网络。

　　物联网主要有两个特征，即规模性和实时性。一是规模性，只有具备了规模，才能使物品的智能发挥作用。二是实时性，通过嵌入或附着在物品上的感知器件或外部信息获取技术，每隔极短的时间都可以反映物品状态，包括静止或运动、安全或危险、良好或腐烂，都可以实时反映出来，如机场周界、文物监护、桥梁监控、环境监测、食品溯源等。

物联网发展阶段及架构

　　按市场发展划分，物联网可以分为概念、研发、实验和应用四个阶段。按应用发展划分，物联网发展则可以划分为孤岛、封闭、有限物联和无限物联。

　　在孤岛阶段，物联网在某一行业或领域内部小范围应用，尚未形成行业统一标准与技术规范;在封闭阶段，在某一行业或领域内的物联网应用，已形成行业统一标准与技术规范;在有限物联阶段，跨有限几个行业或领域的物联网应用，采用跨行业的统一标准与技术规范;在无限物联阶段，囊括大部分行业或领域的物联网应用，采用统一的标准和技术规范。物联网在架构上分为三层，即感知层、传输层和应用层。

　　感知层是物联网体系对现实世界进行感知、识别和信息采集的基础性物理网络，主要功能是识别物体与采集信息，为后续信息处理和相应决策行为提供海量、精准的数据信息支撑。

　　传输层是物联网实现无缝连接、全方位覆盖的重要保障性网络集群，担负着将感知层识别与采集的数据信息高速率、低损耗、安全可靠地传送到应用层的艰巨使命，同时能够良好地抗击外部干扰和非法入侵。

　　应用层实现了物联网技术与应用的结合，最终形成涉及人们日常学习、工作和生活方方面面的物联网应用集合。

发展物联网成为各国重要发展战略

　　全球物联网市场规模不断扩大，联网设备高速增长，预计到2018年，全球物联网市场规模超过千亿美元，联网设备年均复合增长率保持在31%以上(如图1和图2)。

　　随着物联网技术的不断发展和市场规模的不断扩大，其已经成为全球各国的技术及产业创新的重要战略。

　　美国提出“智慧地球”概念，引发全球物联网关注热潮，将物联网上升为国家创新战略的重点之一。先进的硬件设计制造技术，已经趋于完善的通信互联网络均为物联网的发展创造了良好的条件。目前，美国已经开始在工业、农业、军事、医疗、环境监测、建筑、空间和海洋探索等领域开展物联网应用积累。

　　欧盟委员会发布《物联网——欧洲行动计划》，提出了包括芯片、技术研发等在内的14项框架内容。欧盟在技术研发、指标制定、应用领域、管理监控、未来目标等方面陆续出台了较为全面的报告文件，建立了相对完善的物联网政策体系。尤其在智能交通应用方面，欧盟依托其车企的传统优势，通过联盟协作在车联网的研究应用中遥遥领先。

　　韩国十分重视物联网产业化发展，不断加大其在物联网核心技术以及微机电系统(MEMS)传感器芯片、宽带传感设备的研发。目前，韩国物联网产业主要集中在首尔、京畿道和大田地区，其中首尔集中了全国60%以上的物联网企业。韩国物联网的优势在于其消费类智能终端、RFID、NFC 产品与相应的技术解决方案。

　　我国就物联网发展也做出了多项国家政策及规划，推进物联网产业体系不断完善。《物联网“十二五”发展规划》、《关于推进物联网有序健康发展的指导意见》、《关于物联网发展的十个专项行动计划》，以及近期颁发的《中国制造2025》等多项政策不断出台，并指出“掌握物联网关键核心技术，基本形成安全可控、具有国际竞争力的物联网产业体系，成为推动经济社会智能化和可持续发展的重要力量。”在物联网发展热潮以及相关政策的推动下，我国物联网产业将持续保持高速增长态势，虽然增长率近年略有下降，但仍保持在23%以上的增长速度(如图3)，到2015年，我国物联网产业规模已经超过7500亿元(如图4)。预计未来几年，我国物联网产业将呈加速增长态势(如图5)，预计到2020年，我国物联网产业规模超过15000亿元(如图6)。

物联网产业链发展现状

　　在感知层上，感知企业众多且较为分散，自主传感器核心技术不足，高端传感器芯片以进口为主，市场竞争较为激烈。主要应用有RFID标签和读写器、各类传感器、摄像头、二维码标签和识读器等。

　　感知层传感器的发展趋势 ：

　　(1)微型化。信息时代信息量激增，要求传感器能捕捉处理海量的信息的能力日益加强。

　　(2)智能化。要求不但能够执行信息处理和信息存储，而且还能够进行逻辑思考和结论判断。

　　(3)多功能化。将多种敏感元件组装在材料或单独—块芯片上的。

　　(4)无线网络化。要求传感器能够通过各类集成化的微型传感器协作地实时监测、感知和采集各种环境或监测对象的信息。从而真正实现“无处不在的计算”理念。

　　在传输层上，传输主要以移动通信网和局域网为网络载体，仍较少使用互联网。产业发展较为完备，企业以传统通信企业为主。传输层的主要设备有光纤光缆、光器件、光接入设备、光传输设备等光传输设备以及3G/4G/5G、NFC、ZigBee、蓝牙、Wifi/WAPI等通讯和网络设备。

　　传输层的主要作用是将感知层识别与采集的数据信息高速率、低损耗、安全可靠地传送到平台层。当前标准化程度较高，产业化能力较强、较成熟，参与厂商众多，成为产业中竞争较为激烈的领域。LPWA大规模部署后将促进物联网连接数迅猛增长，以NB-IoT为代表的技术解决了移动物联网普及障碍。未来5G将满足物联网高级应用多样化需求，实现终极万物互联。

　　应用层以软件和现代服务企业为主，基础软件技术主要掌握在跨国企业手中，传统IT企业逐渐介入物联网业务，随着各地物联网示范性应用陆续增多，企业数量将明显增加。

　　随着物联网技术的成熟和产业的发展，涉及的领域越来越广，目前主要集中在9个领域。

　　物联网应用覆盖范围遍布个人、家庭和企业，增长空间巨大。智能家居领域由于和日常生活高度融合而受到广泛关注，成为发展较快的应用领域。智能交通中以及智能医疗领域的需求空间广阔、产品附加值高。其中，车联网悄然成为物联网发展先锋。

物联网应用的发展

　　我国目前在物联网应用中的工业、医疗、交通、金融以及安防等方面都得到了相应的发展。以智能交通为例，虽然智能交通产业在我国还处于起步阶段，但ITS作为新的经济增长点和交通系统建设的必然选择，已得到国家相关部门的高度重视。2015年，智能交通整体市场规模达到691.3亿元，同比增长30.5%。随着《关于进一步加快推进城市公共交通智能化应用示范工程建设有关工作的通知》的提出，2017年6月底前，将会完成37个示范城市的示范工程建设任务。极大地促进了智能交通的发展。

　　就物联网的发展，中国半导体行业协会陈贤副理事长提出以下几点建议：积极构建物联网及传感器发展生态环境;以智慧城市建设推动公共基础设施和服务系统应用落地;加大研发力度，完善协同创新体制;以重点领域为突破，加快进军高端传感器市场;推广成熟应用模式，培育新兴商业模式;加快建立并落实信息安全保障体制。

参考文献：

　　[1]王曦.物联网时代的传感器和材料创新[J].电子产品世界,2016(1):27-29.

　　[2]李龙.新工业时代下中国工业物联网发展现状及趋势[J].电子产品世界,2016(2-3):9-12.

　　[3]王莹.物联网让半导体厂商的思维转变[J].电子产品世界,2016(7):1-3.

　　[4]王莹.物联网的实施：以点带面，可带来“令人兴奋的进展”[J].电子产品世界,2016(11):1-3.

本文来源于中国科技期刊《电子产品世界》2016年第11期第3页，欢迎您写论文时引用，并注明出处。