IOT关键技术及应用-20180615

2018.06.07IOT关键技术及应用IOT网络架构IOT产业格局IOT典型应用IOT发展趋势IOT起源2008年IBM首次提出“智慧地球”概念，其含义是将“会呼吸的传感器”嵌入到汽车、电网、铁路、桥梁等各种物体中，形成大规模的普遍连接，再通过超级计算机和云计算实现对生活和生产的实时精细化管理。“智慧地球”的核心理念包括三方面：更透彻的感知，令物质世界数据化更全面的互联，将物联网与互联网相结合更深入的智能，挖掘海量数据价值，做出更正确的行动决策互联网发展趋势互联网是通过电脑、移动终端等设备将人联网，形成一种人与人的连接方式。而物联网是互联网的延伸，通过传感器和通信模块使万物皆联网，并进行信息交换和通信。物联网并不是独立存在的一种新行业，而是与不同领域的传统行业深度结合，由物联网给传统行业赋能，形成“物联网+”的新业态、新模式。IOT网络架构物联网按功能可划分为四层，即感知层、网络层、平台层和应用层。感知层是IOT的底层，其功能主要是通过传感器采集物体上的各类信息网络层的主要功能是通过各类通信协议，将感知层中采集的信息传输至平台层平台层则是以云计算为核心，将传感器在物体上采集到的数据进行汇总和处理应用层是IOT的最顶层，是面向客户的各类应用，如智能家居、共享出行、远程抄表等IOT感知层感知层通过安装在物体上不同种类的传感器（如GPS、摄像头、陀螺仪、压力传感器、位移传感器、气体传感器、生物传感器等）实现对物体或环境状态进行检测，并将采集到的信息通过通信模组进行回传，实现物体的联网。物联网在感知层所面临的挑战是如何使传感器更灵敏、拥有更全面的感知能力并且具备低功耗、体积小及低成本的属性。MEMS传感器相关技术的进步，使得更多维度的信息可以被感知并采集，从而使物联网这一概念可以使用在更多的生活生产场景落地。IOT网络层万物互联的基础在于数据传输，而根据传输速率的不同，IOT业务可分为高、中、低速率业务。高速率业务：主要使用3G、4G及WiFi等技术，应用于视频监控、数字医疗、车载导航娱乐系统等对实时性要求较高的业务；中速率业务：主要使用GPRS等技术，应用于POS、智能家居、储物柜等高频使用但对实时性要求低的场景；低速率业务：主要使用NB-IoT、LoRa、Sigfox等LPWAN(低功耗广域网)短距无线通信技术，应用于传感器、仪器仪表、智能停车、物流运输、智能建筑等使用频次低但总数可观的应用场景LPWAN无线通信技术特点与传统蜂窝通信需求不同，目前大部分IOT应用需要物联网具有支持连接数多、成本低、功耗低、覆盖广等能力。为了满足此需求，业界提出了如LoRa、SigFox等工作于未授权频段的LPWAN技术。与此同时，作为行业标准制定机构3GPP也提出了基于LTE发展而来的eMTC协议、基于GSM发展而来的EC-GSM协议和NB-IoT协议。相较于3G／4G蜂窝网络，LPWAN具有成本低、功耗小、覆盖广等优势。LPWAN技术对比IOT平台层云计算将数据的储存和运算放在云端，使IOT终端解放，从而专注传感和控制功能。云计算的服务方式可分为IaaS（基础设施即服务）、PaaS(平台即服务)和SaaS(软件即服务)三层。IaaS层包含的是服务器、虚拟机、磁盘柜等一系列基础设施PaaS层由操作系统、数据库、中间件、运行库等组成的支撑平台SaaS层是基于PaaS层架构封装出不同使用场景下定制化的服务IOT应用层物联网应用层通过将物联网技术与垂直行业应用场景相结合，实现万物互联的丰富应用，最终实现信息技术与各行业的深度融合。IOT网络架构IOT产业格局IOT典型应用IOT发展趋势IOT产业链IOT平台布局物联网平台作为设备汇聚、应用服务、数据分析的重要环节，既要向下实现对终端的连接、管理、运营，还要向上为应用开发、服务提供及系统集成提供PaaS服务，是上下游产业链的核心。国外平台厂商主要有Jasper、Wyless、机智云等。国内物联网平台主要有三类厂商：一是三大电信运营商，其主要从搭建连接、管理平台方面入手；二是BAT、京东等互联网巨头，其利用各自的传统优势，主要搭建设备管理和应用开发平台；三是在各自细分领域的平台厂商，例如宜通世纪、和而泰、上海庆科等。JasperIOT平台Jasper成立于2004年，是全球IOT平台领域的领先者。Jasper基于云的物联网平台能够实现平台应用管理、自我服务、终端及卡管理、通信管控、基础通信和增值通信等功能，通过将终端、客户和后台系统自动接入云端，完成物联网应用的统一运营和管理，为物联网企业提供生命周期管理服务。JasperIoT平台的应用场景覆盖了包括车联网、智慧农业、智能家居、智慧城市等在内的20多个领域。Jasper已与AT&T、Telefonica、NTTDocomo在内的超过50家移动运营商集团开展合作，网络基本覆盖了全球大部分国家与地区。云智易IOT平台云智易成立于2014年，提供从智能产品开发到运营的全周期技术服务，包括设备远程连接、设备管理、设备诊断、数据采集、云端存储和数据分析等服务。目前主要服务于设备制造商及设备运营商，行业覆盖智能家电、智慧照明、智慧能源、智慧地产、物联网出行等领域。云智易与AWS合作，租用其全球化的IaaS资源。依靠AWS以及云智易自身平台的能力，可以使其快速地部署服务范围覆盖全球的数据节点，再通过云智易PaaS层架构，使客户能快速、可靠、安全的连接到云智易平台。云智易的核心可分为四个平台：连接平台、开发平台、运营平台和数据平台。IOTOS及应用布局目前，发布物联网操作系统的主要是一些IT巨头，如谷歌、微软、苹果、华为、阿里等。由于物联网目前仍处于联网阶段，应用软件开发还处于起步阶段，主要集中在车联网、智能家居、终端安全等通用性较强的领域。IOT网络架构IOT产业格局IOT典型应用IOT发展趋势物联网+自行车共享单车是物联网+自行车行业所产生出的一种全新业态模式，也是目前为止物联网领域中较为典型、规模较大的一个应用。在传统的自行车上加装智能锁，用户通过智能锁来使用自行车，企业通过智能锁来完成对车辆的监控、管理和费用计算。智能锁可以记录下用户的骑行轨迹、骑行时间等一系列数据，协助企业对自行车部署、调度等一系列运营方式进行优化，促进了精细化、智能化运营。物联网+汽车车联网是能够实现智能化交通管理、智能动态信息服务和车辆智能化控制的一体化网络，依托车内网、车际网和车载移动互联网，实现V2X（X泛指车、路、行人及互联网等）之间的无线通讯和信息交换。车联网的发展将促进车载系统逐渐从单一功能向综合智能业务发展。物联网+家居智能家居概念包含的范围较广，涉及的技术较多。通常来说，家庭娱乐、家庭安防等一切围绕家庭而搭建的生态系统均属于智能家居范畴。物联网仅仅是解决了智能家居中设备联网的问题，而设备是否足够智能、交互场景是否足够简单等因素会对它有很大影响。因此，大数据、人工智能等技术是决定智能家居能否快速发展的重要因素。除此之外，各家电厂商、互联网公司均已介入智能家居领域，导致行业碎片化严重。各企业之间的技术标准不能实现互联互通，而产品的互不兼容导致了智能家居设备升级成本高，影响了行业的发展速度。物联网+工业工业物联网通过生产线中的各种传感器探测温度、压力、热能、震动、噪声等数据，实现设备诊断、故障预测、耗电量分析、质量分析等应用。此外，可以帮助企业获得完整的产品供应链的大数据，利用这些数据进行分析，提升仓储、配送、销售效率，降低企业成本。工业物联网应用正在从简单的提供设备连接和数据交互的功能深化裂变成为传统行业智能化升级的关键力量。物联网+城市智慧城市主要围绕构建基于物联网技术的立体化信息采集网络及开展各领域技术应用两方面。提高城市的感知能力，建立完善的信息采集网络，是智慧城市发展的基础。完善的信息采集网络能有效的对空气质量、水质信息、交通运输、公共设施、热力燃气等信息进行实时采集，并具备将信息集合到综合管理运营平台的能力，结合其它相关技术来实现精细化管理、事件预警和事件调度等功能。IOT网络架构IOT产业格局IOT典型应用IOT发展趋势IOT市场预测据市场研究机构麦肯锡预测，到2025年全球物联网市场规模将达到3.9万亿至11.1万亿美元，其中智能工厂、智慧城市、智能健康将位列前三位。IOT发展方向物联网未来的发展方向是基于四个层级不断优化:在感知层，涉及到种类众多的细分应用领域，目前很多领域规模还很小，成本下探空间比较小。随着材料、生物等技术的突破，传感器将向着低成本、低功耗、高性能、高精度技术水平方向发展，适应各类应用环境；未来各类通信协议应更加丰富，全面满足高、中、低三种不同速率需求的使用场景。目前还处于研发阶段的5G技术是基于高速率、广覆盖的思路进行研究，未来可满足大规模机器类通信和超低延时的需求。结合NB-IoT、eMTC等一些列已经商用的LPWAN，网络层将为不同种类设备提供全面稳定的信息传输通道；平台层是产业链构成的核心关键环节。硬件在物联网带来的价值占比将逐步减小，厂商必须通过应用软件或服务创造大部分的营，因此云端的云计算和大数据利用价值逐步提升。人工智能和大数据技术的成熟能为数据赋能，使数据为产生可变现的价值，从而促进物联网技术的发展；当物联网前三层的基础设施完善后，ToB领域商用将先于ToC领域形成规模。