中国物联网发展思考及实践

中国物联网发展思考

郑　逌

一、旧瓶新酒：何谓物联网

“物联网”(The Internet of Things，IOT)，通常又称传感网，是指将各种信息传感设备，比如射频识别(RFID)装置、红外感应器、全球定位系统、激光扫描器等装置与互联网结合起来而形成的一个巨大网络。其目的是让所有的物品都能够远程感知和控制，并与现有的网络连接在一起，形成一个更加智慧的生产、生活体系。

物联网概念首次于1999年在美国召开的移动计算和网络国际会议上提出； 2005年，在突尼斯举行的信息社会世界峰会（WSIS）上，国际电信联盟（ITU）发布的《ITU互联网报告2005：物联网》对“物联网”正式进行了定义，即：“通过射频识别（RFID）、红外感应器、全球定位系统、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，进行信息交换和通信，以实现智能化识别、定位、跟踪、监控和管理的一种网络”。

为了挽救美国经济，确立未来竞争优势，2009年1月28日，在美国工商业领袖举行的“圆桌会议”上，IBM首席执行官彭明盛(Sam Palmisano)基于“物联网”明确提出了“智慧地球”概念，希望通过加大对宽带网络等新兴技术的投入，振兴经济并确立美国的未来竞争优势。在获得美国总统奥巴马的积极回应后，这一计划随后上升为美国的国家战略。就此，“物联网”以旧瓶新酒的形式席卷全球。

二、物联网需要什么：关键技术分析

物联网并不是某一单纯的技术，应该说它是继互联网后对现有信息技术的又一次集成。从其应用领域及手段，我们可以发现，其关键技术主要有：因特网技术、EPC/RFID技术、实体标记语言开发技术、传感器网络技术、无线通信技术以及嵌入式技术。

（一）因特网技术

物联网是在现有计算机互联网的基础上，利用RFID技术实现对物品的电子标识，然后再利用无线通信等技术接入互联网，构造一个覆盖世界上万事万物的网络，并实现网络中物品与物品或人与物品之间的“交流”。因此，因特网技术是物联网的技术基础，或者说，物联网是因特网技术在应用范围上的一个由人及物的拓展，因特网主要解决物联网中传感器节点感知信息的传输与共享问题。

（二）EPC/RFID技术

EPC是物流信息化需求下的产物，提供了一套较完善的产品电子代码编码方法，实现对物理对象的唯一标识。EPC/RFID电子编码与标签技术是物联网中非常重要的支撑性技术。结合EPC/RFID技术和已有的网络技术、数据库技术、中间件技术等，构筑一个由大量联网的阅读器和无数移动的标签组成的，比Internet更为庞大的物联网成为RFID技术本身发展的趋势。

RFID作为一种射频自动识别技术，通过物品标签与阅读器之间的配合，可以基于计算机互联网实现物品的自动识别和信息的互联与共享。在“物联网”中，RFID正是让物品由“死”变“活”、“开口说话”，从而能够基于互联网自动进行信息交换的一种技术，它主要为物联网中物品的身份标识提供技术支持。RFID标签中存储着数据格式规范的信息（即对物品静态信息的描述），通过RFID阅读器将物品的属性信息自动采集到系统中，实现对物品的自动识别；并按照一定的要求完成数据格式转换，通过无线数据通信网络把它们传递到数据处理中心，便于后续的“透明”管理。

（三）实体标记语言（PML）开发技术

实体标记语言（Physical Markup Language, PML）是基于为人们广为接受的可扩展标识语言（XML）发展而来的。PML提供了一个描述自然物体、过程和环境的标准，并可供工业和商业中的软件开发、数据存储和分析工具之用。它将提供一种动态的环境，使与物体相关的静态的、动态的和统计加工过的数据可以互相交换。物联网中任何单品的有用信息的描述都可以用实体标记语言（PML）这种新型的标准计算机语言书写，它将会成为描述所有自然物体、过程和环境的统一标准而得到非常广泛的应用。

（四）传感器网络技术

传感器网络是物联网的核心，主要解决物联网中的信息感知问题。物品总是在流动中体现它的价值或使用价值的，如果要对物品的运动状态进行实时感知，就需要用到传感器网络技术。传感器网络通过散布在特定区域的成千上万的传感器节点，构建了一个具有信息收集、传输和处理功能的复杂网络，通过动态自组织方式协同感知并采集网络覆盖区域内被查询对象或事件的信息，用于跟踪、监控和决策支持等，“自组织”、“微型化”和“对外部世界具有感知能力”是传感器网络的突出特点。这里需要注意的是，传感网只是物联网感知、获取信息的一种重要的技术手段，不是物联网所涉及技术的全部，不能因为传感网在物联网中的核心地位，或者从局部利益或个人目的角度出发将物联网等同于传感器网络。

（五）无线通信技术

物联网的最终发展形态一定具有“泛在网络”的特点，方便人们随时、随地与目标对象进行通信，因此，无线通信技术的应用是必不可少的一种通信技术手段。事实上，目前物联网所涉及的RFID或传感器网络等核心技术中都融合了无线通信技术，也只有无线通信技术的应用，才能将物联网的构想变为现实，同时达到其低成本和易于实现的目标。

（六）嵌入式技术

嵌入式技术是将计算机技术、自动控制技术、通讯技术等多项技术综合起来与传统制造业相结合的技术，是针对某一个行业或应用开发出的智能化机电产品，所实现的产品具有故障诊断、自动报警、本地监控或远程监控等功能，能够实现管理的网络化、数字化和信息化。“物联网”使物品具有了“信息生命”，将物理基础设施和信息基础设施有机地融为一个整体，使囊括其中的每一件物品都“活”了起来，具有“智慧”，能够主动或被动地与所属的网络进行信息交换，从而更好地服务于人们的生产与生活，这其中离不开嵌入式技术的广泛应用。正是与嵌入式技术的结合，才使得对物品的标识以及传感器网络等的正常和低成本工作成为可能，即把感应器（或传感器）嵌入和装备到如电网、铁路、桥梁、隧道、公路、建筑、大坝、油气管道、供水系统等各种物体中，形成物与物之间能够进行信息交换的“物联网”，并与现有的互联网整合起来，从而实现人类社会与物理系统的整合，让所有的物品都能够远程感知和控制，形成一个更加智慧的生产生活体系。

三、中国经济盛宴：我国物联网发展现状

据美国权威咨询机构Forrester预测，到2020年，世界上物物互联的业务，跟人与人通信的业务相比，将达到30 : 1，因此，“物联网”被称为是下一个万亿级的产业。

物联网产业链可以细分为标识、感知、处理和信息传送四个环节，每个环节的关键技术分别为RFID、传感器、智能芯片和电信运营商的无线传输网络。每个环节都孕育着巨大的市场潜力。易观国际预测，光是物联网中一个关键技术——RFID的中国市场规模在2009年达到50亿元，年复合增长率为33%，其中电子标签超过38亿元、读写器接近7亿元、软件和服务达到5亿元。而据国内某权威行业研究机构研究报告，2010年，我国物联网产业市场规模将达到2 000亿元；2015年我国物联网产业整体市场规模将达到7 500亿元，年复合增长率超过30%。因此，“物联网”俨然成为一场中国经济盛宴。

为了在第三波世界信息产业浪潮中能够与世界一流国家在技术上同步，我国政府高度重视物联网的技术研发和产业应用工作。温家宝总理多次关注国内物联网的研究与发展工作，并提出了“感知中国”的概念。2009年8月7日，他在无锡调研时，提出了把国家传感网络中心设在无锡、辐射全国的想法，要求“在国家重大科技专项中，加快推进传感网发展”；工业与信息化部提出要提早谋划传感网、物联网的发展，突破关键技术，开展应用示范，加强TD-SCDMA与传感网的密切结合，推进传感网与通信网融合发展。

为此，国内各省市及相关院校、企业及研究机构纷纷加大了对物联网相关产业的研究及投入。中科院早在1999年就与世界主要国家几乎同步启动了传感器网络相关技术研究，在无线智能传感器网络通信技术、微型传感器、传感器终端机、移动基站等方面取得重大进展，目前已形成从材料、技术、器件、系统到网络的完整产业链，典型的示范性应用也取得了良好的效果。2009年10月24日，西安优势微电子公司宣布第一颗物联网的中国芯——“唐芯一号”芯片研制成功，可以满足各种条件下无线传感网、无线个域网、有源RFID等物联网应用的特殊需要；12月上旬“乙太视讯网络信息服务系统”开发成功，该系统是物联网实现数据、语音、视讯三网合一的基础组件，也是物联网的核心架构组合的关键，这些成就为我国的物联网产业的发展奠定了基础。此外，上海移动运用物联网技术为多个行业客户度身打造了集数据采集、传输、处理和业务管理于一体的整套无线综合应用解决方案。(www.xing528.com)

国内高校在物联网方面的研究也正积极迅速地展开，如北京邮电大学于2009年9月与作为“感知中国”中心的无锡市就传感网技术研究和产业发展签署合作协议，无锡市将与北京邮电大学合作建设研究院，内容主要围绕传感网，涉及光通信、无线通信、计算机控制、多媒体、网络、软件、电子、自动化等技术领域，相关的应用技术研究、科研成果转化和产业化推广工作也同时被纳入议程。为积极参与“感知中国”中心及物联网建设的科技创新和成果转化工作，保持、扩大高校在物联网研究领域的优势，南京邮电大学及时调整科研机构和专业设置，成立了物联网与传感网研究院、物联网学院，并设立物联网专项科研项目，启动了“智慧南邮”平台建设，在校园内建设物联网示范区等。2009年12月8日，重庆邮电大学和无锡物联网产业研究院签署了合作协议，“无锡物联网产业研究院—重庆邮电大学物联网联合研发中心”正式揭牌。此外，南京航空航天大学、西北工业大学等也正在加紧研发物联网技术，以迎接即将到来的“物联网时代”。

2010年3月份，上海市嘉定区建立了上海物联网中心，拟以此打造国内最具竞争力、具有国际影响的物联网技术研发基地。5月份，浦东新区也被确定为上海的物联网产业基地，计划通过建立应用示范园区和产业园区，鼓励物联网相关企业向产业园区集中，并在用地、用房、研发补助、立项审批等方面给予相应的优惠措施。不久前，上海市还公布了《上海推进物联网产业发展行动方案(2010—2012年)》，计划在2012年前，在上海培育一定规模的物联网产业，引领核心技术研发，并深度参与产业标准制订。充分体现了上海发展物联网、占领物联网技术制高点的信心与决心。

四、警惕：我国物联网发展存在的主要问题

尽管我国的物联网发展工作已全面展开，从国家到地方直至相关企业也都制定了各自的物联网发展规划，但是，由于我国在核心技术发展、市场规范建设方面尚存在诸多问题，为我国物联网发展埋下隐患，主要有以下几个方面。

（一）由于物联网盈利模式探索不足，国内呈现老项目“物联网”化、盈利模式传统化趋势

物联网在我国还是一个全新的概念，根据国务院发展研究中心陈宝国的说法，目前该产业“还处于炒作阶段”，对产业的盈利模式探索尚显不足，造成各地的物联网规划、物联网项目其实质仅是原有规划、项目的重新包装，如将物流项目、传感器技术项目、工业自动化项目泛泛地归类为物联网项目。而在产业盈利模式上，各家企业又照搬传统模式，缺乏针对性的模式创新。这种老项目“物联网”化、盈利模式传统化趋势，一方面将造成地方及企业看不清物联网产业真正的发展方向，另一方面，将可能使真正的“物联网”项目无法盈利，而阻碍物联网在我国的进一步发展。

（二）产业体系初步形成但产业化能力不高，尚未形成规模化产业优势

在国家及地方有关政策的支持下，我国的物联网产业体系初步形成，已建立了一批研发、生产物联网关键设备的机构及企业，但由于企业尚处于起步阶段，且物联网市场应用也待进一步加强，造成各类企业的产业化能力不高，尚无法形成规模化产业优势。与此同时，市场应用的限制，也延缓了核心关键技术的发展进程。目前，我国在传感器、芯片、关键设备制造、智能通信与控制、海量数据处理等物联网核心技术领域与发达国家仍存在较大差距。

（三）标准比较分散、体系还不完善，在国际上面临标识等关键资源和核心标准的竞争

应该说当代技术的竞争，首先是技术标准体系的竞争。国家一旦确立技术标准体系上的地位，将可在该领域内直接引导技术、市场的发展，从而获得较好的商业利益。目前，各国根据自身物联网技术及发展特点，纷纷制定各自的物联网标准，我国也应在现有分散标准的技术上，完善自身物联网标准体系建设，以便获得物联网技术话语权。

（四）物联网承载大量的国家经济社会活动和战略性资源，因而面临巨大的安全与隐私保护挑战

关于物联网的安全问题，网络上流传一个有趣的案例：凌晨2点，你正在甜美酣梦中，突然被寒风冻醒，一起来，发现原本关着的窗户被打开了，因为窗户安装了传感器，而黑客控制了这个传感器。一气之下，你把传感器野蛮地拆下来了。可见，在安全性问题解决之前，我们还是不能放心地将“物”联网。

为此，国外在大力推广物联网建设的同时，也注重物联网安全体系建设。如欧盟计划2010年加强信息社会隐私指导，并建立芯片默认权计划，以加强对信息安全管理。

五、我们仍需努力：物联网发展建议

针对我国物联网发展存在的诸多问题，我们有如下发展建议：

（一）加强规划指导和政策引导

加强指导协调，尽快研究解决物联网的内涵、产业界定和产业统计等问题。加强与相关方面的沟通协作，推动形成以物联网产业为引领，各地区各环节发挥优势、分工合作、协同推进的格局。加强对物联网、互联网、泛在网发展的研究，积极推动出台国家层面的统一战略规划，进行顶层设计，确定发展战略，明确物联网产业的定位、发展目标、时间表和路线图，统筹部署物联网基础技术和网络的研发、产业化及应用。加大政策支持，积极推动出台财税等政策措施。

（二）加快突破核心关键技术

贯彻落实温家宝总理指示，加大支持力度，加快推动无锡国家传感信息中心建设，发挥引领和支撑作用。围绕物联网产业链的关键环节，以制约我国物联网发展的技术薄弱环节和赶超国际技术先进水平的技术领域为重点，集中多方资源，突破核心技术和重大关键共性技术，加快形成较为完备的物联网技术体系。引导加强产业链上下游的协作，面向重点业务应用，协同开展物联网重大技术攻关和应用集成创新，形成更多更好的具有自主知识产权的产品和技术品牌。

（三）加快物联网标准体系建设

物联网是一个多设备、多网络、多应用、互联互通、互相融合的一个大网，标准制定尤为重要。要瞄准物联网发展方向，按照国际标准和国内标准同步的原则，加快完善我国物联网标准体系。推动建立跨行业、跨领域的物联网标准化协作机制，加强产学研用各环节的协作。积极参与国际标准制定，加强国际交流合作，支持企业积极参与国际标准化工作，推动具有自主知识产权的国内标准成为国际标准，逐步确立并扩大我国在物联网领域国际标准制定上的发言权。

（四）积极引导行业示范应用

要选择重点领域和重点工程，积极开展物联网行业示范应用，积累技术发展、产业应用、经营管理、政策实施等方面的经验。围绕企业技术创新和应用的共性需求，建设物联网技术、测试、信息等公共服务平台。推动物联网产业联盟的建立和发展，形成多方共同推动物联网产业发展的组织机制。鼓励支持物联网与TD-SCDMA结合的技术和应用研究，通过物联网应用促进TD-SCDMA产业链和技术的成熟，借助TD-SCDMA的优势为物联网发展提供良好的技术基础。

（五）高度重视物联网发展带来的安全问题

与传统网络相比，物联网发展带来的信息安全、网络安全、数据安全乃至国家安全问题将更为突出。要强化安全意识，把安全放在首位。超前研究物联网产业发展可能带来的安全问题，制定对策措施，防患于未然。加强法制和技术手段建没，推动完善信息安全、知识产权侵权、个人隐私保护等方面的法律法规。协调保障网络基础资源需求，加快下一代网络的建设和发展，科学规划和配置频率资源，积极研究制定和推广应用我国自主编码体系。