物聯網：從技術到生態，從連接到智能

劉廉如，張忠平

(宜通世紀物聯網研究院(廣州)有限公司，廣東 廣州 510665)

0 引言

物聯網是新一代信息技術的高度集成和綜合運用的產物，為新一輪產業變革和經濟社會綠色、智能、可持續發展提供基礎設施保障。“十三五”時期，我國經濟發展進入新常態，創新成為引領發展的推動器，促進物聯網、大數據等新技術、新業態廣泛應用，培育壯大新動能上升至國家戰略層面[1]。

2017年以來，我國物聯網市場已進入實質性發展階段。全年市場規模突破1萬億元，年復合增長率超過25%。公眾網絡機器到機器(Machine to Machine,M2M)連接數突破1億，占全球總量的31%[2]。

1 技術選型場景化

行業碎片化、個性化的需求驅動技術創新，反之，技術的創新突破滿足各類應用場景，為客戶創造價值。物聯網技術多種多樣，沒有優劣，各有所長。

泛在互聯通信是物聯網發展的基礎。為解決當前物聯網終端功耗高、無法適應海量終端連接、廣域覆蓋能力不足和成本難以負擔等困難，低功耗廣域物聯網技術(Low Power Wide Area Network,LPWAN)作為當前物聯網技術的重要組成部分，成為該領域的新熱點，適應長距離、廣覆蓋終端設備連接的應用場景需求。

目前，以WiFi、藍牙、ZigBee為代表的傳統物聯網技術和以窄帶物聯網技術(Narrow Band Internet of Things,NB-IoT)、遠距離無線電(Long Range Radio,LoRa)、Sigfox為代表的低功耗廣域物聯網技術取得了廣泛發展。物聯網是5G技術的核心應用場景，物聯網應用大連接、低功耗、低時延、高可靠等要求，驅動5G技術演進發展。

隨著藍牙5.0 Mesh組網技術標準的發布，藍牙技術從一對一的星狀網絡，可形成多對多的網狀網絡。

LoRa技術最大特點在于同樣的功耗條件下比其他無線方式傳播的距離更遠，實現了低功耗和遠距離的統一，在同樣的功耗下比傳統的無線射頻通信距離擴大3～5倍。2018年，阿里和騰訊紛紛加入了LoRa聯盟。

NB-IoT技術在R13版本中滿足4個典型需求：覆蓋、時延、功耗、連接數，可以同時支持IP以及非IP連接，也可以支持短信功能[3]。R14版本增加了一些功能，如軟件升級更新、峰值速率提升、定位功能、多載波擴容等[4]。R15版本進一步優化功耗時延。在R15版本中設計了新的喚醒機制，在保持低功耗的同時，能夠網絡叫醒設備[5]。2017年是中國NB-IoT商業部署的元年，2018年是中國NB-IoT的發力之年，NB-IoT產業呈現爆發式增長。

在物聯網技術選型過程中，成本和安全也是不可忽略的重要因素。其中，成本包括建設成本和運營成本。

濟青高鐵濟南東站（不含）至膠州北站（不含）區段，自2018年8月9日開始，自180km/h速度值開始，上下行線路分別進行逐級提速，到8月21日，測試速度值達到濟青高鐵聯調聯試大綱確定的385km/h最高速度目標值。在385km/h試驗速度下，檢測列車運行平穩，軌道幾何狀態、動車組動力學響應、接觸網、軌旁信號設備狀態、通信電磁環境和GSM-R系統、振動噪聲等施工質量各項指標符合設計要求。

基于數據安全和數據隱私保護的考慮，在醫院相關場景需求下，LoRa和WiFi成為首選技術。智慧樓宇是藍牙Mesh組網的典型場景。以燈為載體，采用去中心化的多路徑傳輸藍牙Mesh通信連接技術和精確室內定位技術，結合智能硬件，可為辦公樓宇提供更便捷、更穩定、更安全、更低成本的辦公樓宇智能化和能效管理服務。基于NB-IoT智慧煙感的引入解決了傳統煙感器布線難、電池使用壽命短、維護成本高、無法與業主及消防機構數據交互等痛點，采用NB-IoT技術，即插即用，無需布線，易于安裝；功耗低，電池待機時間長，無需頻繁更換電池，有效降低維護成本。在智能家居場景中WiFi還是應用最為廣泛的技術。由此可見，在不同應用場景下，不同技術各具特色，技術與場景的匹配成為選型的核心與關鍵。

2 行業生態共創化

以進化的觀點，物聯網是一個可以持續演進的生態系統。物聯網生態的內涵可以分成3個層面：技術，業務和價值。物聯網，從技術角度，構成破解技術痛點的產業生態；在業務層面，形成聚焦協同運營的行業生態；在價值維度，組成探索創新模式的商業生態。

常見的物聯網生態模式包括三類：主導型生態、聯盟型生態和平臺型生態，如圖1所示。其中主導型生態的典型代表是小米、亞馬遜；聯盟型生態包括各類垂直行業的產業聯盟和運營商的物聯網聯盟；平臺型生態的代表為阿里和京東。“融合，賦能”成為物聯網生態的主旋律，從單打獨斗到聯合共創。

圖1 常見物聯網生態模式

物聯網生態發展的關鍵是賦能，所謂賦能就是企業內部能力的外部化，即把內部的能力封裝成對外的接口，暴露給其他企業，促進跨界開放合作，使得產業生態圈互促共榮。主要的生態賦能類型包括渠道賦能、設計賦能、供應鏈賦能、技術與產品賦能、資本賦能和運營賦能等[6]。

行業邊界伴隨行業相互滲透而變得越來越模糊，信息不對稱時代的地位優勢無法持續保持。生態中的組織需依據內外部環境變化，以顧客為核心建立起如水的柔性化組織，靈活而彈性，開放而包容，最終獲得跨域價值下的收益最大化。生態中的企業相互滲透、融合或裂變，打破邊界，通過共享、共生、共創、共贏，締造物聯網業務的命運共同體。

3 模式創新金融化

物聯網作為一個可演化的生態系統，供給側通過提供產品、服務或解決方案來對接需求側，滿足多樣化、碎片化和個性化的需求，供給側的價值創造體現在交易過程中的技術變現。可以說，以交易為基礎的價值交換是物聯網生態發展的驅動力。物聯網技術無法變現，企業就失去了增長動能，從而生態也就無法演進發展。物聯網生態發展的內在邏輯如圖2所示。

圖2 物聯網生態發展的內在邏輯

物聯網變現是價值創造的體現。常見的變現方式包括：咨詢和部署，設備銷售，增值服務，軟件及服務(Software As a Service,SaaS)應用和業務運營。

常見的物聯網商業模式包括免費增值模式、資產共享模式、基于用量收費模式、數據變現模式、情景購物模式、產品即服務模式、按成效收費模式、物聯網金融模式、租賃模式和基于生態的模式等。

交易是供給雙方價值交換的基礎和載體。只有產生交易，企業才有現金流，進一步激發企業活力，促進融合創新。在物聯網發展過程中，交易的方式發生著變革，首先是付費方式，從傳統的后付費向預付費轉變；其次是交易與情景結合，在設定的情景出現時，觸發交易；最后是金融手段的使用，將產業和金融結合，挖掘行業的金融屬性。

產融結合成為物聯網模式創新的新引擎，設備金融、供應鏈金融、共享金融、融資租賃、基于使用的保險(Usage Based Insurance,UBI)、銀行授信都是產融結合的產物。物聯網技術的定位和監控功能，將“動產”賦予“不動產”的屬性，深刻影響保險和租賃等領域，在拓寬實體企業的融資渠道的同時，催生新的模式。

4 連接價值智能化

通信連接是物聯網發展的基礎,差異化的全連接能力是未來的發展方向。通信連接的價值占比較低，價值中樞轉移到數據和應用。數據流是物聯網應用閉環的主線，也是物聯網智能化的原動力。

物聯網引起數據爆發，在數據的驅動下，實現了物理世界和數字世界的一一映射和融合。物聯網應用的閉環隨數據而生，感知層各類設備采集數據，通過網絡層傳輸數據至平臺層的數據處理平臺，對數據進行存儲、加工、分析、計算并在數據挖掘的基礎上形成垂直行業的應用，決策和控制數據再通過通信網絡反饋到感知層的數據采集對象。

連接、洞察和優化是物聯網智能化發展的邏輯。連接：采集設備數據，同時整合業務系統的數據；洞察：建立關鍵指標模型，分析問題相關性和因果關系；優化：提供最佳策略，實時告警，智能控制等。

平臺是數據的載體，借助行業應用，助力數據價值的釋放。以工業互聯網平臺為例，同時采集IT和OT的數據，借助工業app，消除數據孤島，形成閉環智能。平臺為設備智能化和流程智能化提供底層基礎設施。

模型是連接物理世界和數字世界的橋梁和紐帶。以工業互聯網為例，其本質是數據+模型=服務[7]，模型包括行業機理模型和數據驅動模型。在生產階段，基于設備異常報警模型對設備進行實時監控。在維修階段，基于設備故障診斷模型對設備進行在線診斷。在維護階段，基于設備壽命預測模型對設備進行預測性維護[8]。隨著計算能力的下沉，邊緣智能和云智能將協同運作，推動物聯網智能化發展。

5 結論

隨著5G技術的不斷發展，人人互聯的消費互聯網時代正在向萬物互聯的產業互聯網時代邁進，應用需求全面升級，產業生態競爭激烈的態勢仍在繼續。

技術革命推動物聯網應用爆發式增長，產業競爭從單一的環節“點”升級到多維的生態“體”。物聯網的發展也正在跨越連接階段，向智能階段躍遷。平臺雖然是打造產業生態的關鍵，但是價值創造更多以數據應用的方式呈現。在此趨勢下，物聯網行業相關企業需要廣泛開展產業合作，跨界融合，與產業鏈上的合作伙伴形成命運共同體，共同實現生態合作的發展模式。