陳如明：物聯(lián)網內涵解析及其發(fā)展策略思考

　　日前，針對物聯(lián)網內涵解析及其與下代網、互聯(lián)網及泛在-物聯(lián)/傳感網等網絡的相互關系和發(fā)展策略思考，工業(yè)和信息化部通信科技委副主任，中國國家無線電頻率規(guī)劃專家咨詢委員會主任，國家無線電管理機構原副局長、總工程師陳如明向通信產業(yè)網發(fā)來專稿，對當前我國物聯(lián)網產業(yè)發(fā)展策略提出12點建議。

　　1.物聯(lián)網內涵解析

　　A. 誕生背景

　　瞄準實際應用的物聯(lián)網IOT(The　Internet　of　Things)的概念源于2003年左右，相對Internet是以“人”為基礎互聯(lián)的一種網絡，IOT則原先視為以目標對像更大的“物”為基礎互聯(lián)的一種網絡, 即是指將各種信息傳感設備，如射頻識別(RFID)裝置、紅外感應器、全球定位系統(tǒng)、激光掃描器等種種裝置與互聯(lián)網結合起來而形成的一個巨大網絡，其中非常重要的一種技術便是RFID電子標簽。物聯(lián)網用途廣泛，遍及智能交通、環(huán)境保護、政府工作、公共安全、平安家居、智能消防、工業(yè)監(jiān)測、老人護理、個人健康等諸多領域。預計物聯(lián)網是繼計算機、互聯(lián)網與移動通信網之后的又一次信息產業(yè)浪潮。有專家預測10年內物聯(lián)網就可能大規(guī)模普及，這一技術將會發(fā)展成為一個上萬億元規(guī)模的高科技市場。

　　其實，物聯(lián)網概念起源于比爾 . 蓋茨1995年《未來之路》一書，在《未來之路》中，比爾 . 蓋茨已提及物聯(lián)網概念，只是當時受限于寬帶無線網絡、硬件及傳感設備等設備與網絡系統(tǒng)的發(fā)展水平，并未引起重視。而且涉及它與泛在網UN(Ubiquitous , Network)及傳感網等概念相關聯(lián),其起源更早。所謂泛在(Ubiquitous)及普適(Pervasive )概念的引入源于上世紀90年代，首先由美國加州Xerox(施樂)公司 Palo Alto研究中心首席科學家Mark Weiser博士在1991年提出 ，‘Ubiquitous’原為拉丁文，意思是‘神無所不在’，被用于形容網絡無所不在,。傳感器網絡的構想最早由美國軍方提出，起源于1978年美國國防部高級研究計劃局資助卡耐基-梅隆大學進行分布式傳感器網絡的研究項目，由于當付缺乏INTERNET技術、多種有效接入手段特別是缺乏移動接入及智能計算等條件，此時該傳感網概念僅局限于由節(jié)點組成的自組織網絡,1999年在美國召開的移動計算和網絡國際會議上提出了傳感網是下一世紀人類面臨的又一個發(fā)展機遇, 中國中科院上海微系統(tǒng)及信息技術研究所亦早在1999年就啟動了傳感網的研究和開發(fā), 在上述簡單概念基礎上的擴展, 有如泛在傳感網(USN，Ubiquitous　Sensor　Networks), 該概念出自2008年2月ITU-T的研究報告 “　Ubiquitous　Sensor　Networks”, 等等。而與商業(yè)應用有關者則與下述背景相關聯(lián)-------

　　1999年由美國統(tǒng)一代碼委員會UCC、吉列公司、寶潔、沃爾瑪?shù)?00多家大公司贊助，在美國麻省理工學院MIT成立了Auto-ID Center，並且提出了“電子產品碼”(Electronic Product Code, EPC)的概念后，就與世界上六所知名大學, 即美國的MIT、英國的劍橋大學生、日本的慶應大學、澳大利亞的阿德雷德大學、瑞士的圣加侖大學、中國的復旦大學等,..共同組成Auto-ID Labs。美國食品與藥品管理局(FDA, Food and Drug Administration)在2003年就已強烈建議最好採用RFID加上EPC(Electronic Product Code)作為防止假藥的最佳手段, 2003年10月31日，由UCC 與EAN(European Article Number，歐洲產品代碼標準組織)等創(chuàng)建了另一個非贏利性國際組織EPC global，負責管理和推廣EPC工作，並且與Auto-ID Labs保持密切合作, 目的是為了推進EPC產業(yè)發(fā)展，并且訂定標準規(guī)范，使之在全球廣泛地應用，EPCglobal建立的網絡架構即稱為物聯(lián)網(The Internet of Things), 當時認為物聯(lián)網最大規(guī)模與最有前景的應用就是在零售和物流領域，即如全球最大零售商沃爾瑪(Wal-Mart)便擬用RFID技術，通過INTERNET，實現(xiàn)商品(物品)自動識別管理和商品信息的互聯(lián)共享 等。

　　隨著技術不斷進步，2005年11月17日，在突尼斯舉行的信息社會世界峰會(WSIS)上，國際電信聯(lián)盟發(fā)布了《ITU互聯(lián)網報告2005：物聯(lián)網》正式提出物聯(lián)網概念，而2009年奧巴馬就職演講后對2008年11月IBM公司總裁彭明盛(Samuel Palmisano)提出的“智慧地球( Smarter Planet)”積極響應，物聯(lián)網再次引起廣泛關注。從推動經濟發(fā)展角度來講，作為計算機、互聯(lián)網、移動通信后的又一次信息化產業(yè)浪潮，從長遠來看，物聯(lián)網有望成為后金融危機時代經濟增長的引擎。相應，2009年8月7日，我國溫家寶總理來無錫微納物聯(lián)網工程技術研發(fā)中心視察并發(fā)表重要講話，溫總理指出“在物聯(lián)網發(fā)展中，要早一點謀劃未來，早一點攻破核心技術”;“在國家重大科技專項中，加快推進物聯(lián)網發(fā)展”;“盡快建立中國的傳感信息中心，或者叫‘感知中國’中心” ，充分強調了其緊迫性與戰(zhàn)略重要性。在這些背景下，“物聯(lián)網”進而成為熱詞，再開始“走紅”，引起全球及我國的廣泛關注。

　　B.內涵解析

　　雖然物聯(lián)網有多種概念、定義與解釋，但目前已由早先把所有物品通過射頻識別等信息傳感設備與互聯(lián)網連接起來，實現(xiàn)智能化識別和管理的概念與定義出發(fā)作了進一步延伸。根據(jù)NGN目標網及泛在網創(chuàng)新與融合的基本思想其概念與定義均在擴展，即如ITU在物聯(lián)網的報告中便提出物聯(lián)網在任何時刻、任何地點、無所不在的網絡和無所不在計算的發(fā)展愿景，除RFID技術外，傳感器技術、納米技術、智能終端等枝術將得到更泛的應用等。目前普遍認為，物聯(lián)網可為感知、傳輸、應用三個層面的體系架構，和傳統(tǒng)電信網或互聯(lián)網不一樣的是，物聯(lián)網在每一個層面上，都將有很多種選擇，例如，其感知層包括條碼識讀、RFID、傳感器、傳感網(由大童各類傳感器節(jié)點組成的自組織網絡)、攝像頭、視頻檢測識別、IrDA、GPS、M2M終端、傳感器網關等;網絡層包括各類信息通信網絡：2G/2.75G/3G/3G+/3.9G/4G…、移動互聯(lián)網，INTERNET/INTERNET2/NGI/NGN/NGTN/NGBTVN/NGBWMN//NGxxx…，衛(wèi)星網、應急聯(lián)動數(shù)字集群網及物聯(lián)網信息中心與物聯(lián)網管理中心，等;應用層包括各類物聯(lián)網與行業(yè)專業(yè)技術有機結合的各種智能化應用解決方案，首先可推工業(yè)化與信息化融合的兩化融合，進爾擴展至各行各業(yè)，如智能農業(yè)、市政工程、質量監(jiān)控、公共安全、遠程醫(yī)療、智能交通、環(huán)境監(jiān)測、智能家居、災難管理、節(jié)能減排、后勤物流…等等，這樣，在未來生態(tài)環(huán)境的建設過程中，物聯(lián)網浸透能力極強，從而產業(yè)規(guī)模巨大，商業(yè)模式及跨部門協(xié)同亦變得異常關鍵。美國咨詢機構Forrester預測，到2020年，世界上物物互聯(lián)的業(yè)務，跟人與人通信的業(yè)務相比，將達到30比1，僅僅是在智能電網和機場防入侵系統(tǒng)方面的市場就有上千億元，“物聯(lián)網”是下一個萬億量級的信息通信產業(yè)發(fā)展領域，這絕對不是原來狹窄意義上的物聯(lián)網，固然互聯(lián)網INTERNET/NGI是其重要網絡支持平臺，但全然不僅如此，因此物聯(lián)網IOT中的I(INTERNET)理解為 “INTER-NET” 似乎更科學合理。全面感知、可靠傳送及智能處理是物聯(lián)網的三大核心能力;泛在化與智能化則是物聯(lián)網的兩大基本特征，其中泛在化如上所述無論覆蓋連接層面或應用服務層面均應逐步達到無處不在與無所不能;智能化則應體現(xiàn)情景感知認知、無縫連接處理及信息知識聚合三者渾然一體, 通過無線傳感、自組織網等末端網絡，將管理對象的屬性信息(ID、編碼、人體特征等)、個體狀況信息(體溫、血壓、位置等)及環(huán)境信息(溫度、濕度、雨量、壓力、加速度、震動等)等信息準確收集，及時通過接入網絡傳輸?shù)焦歉删W進行實時分析處理，進而將處理結果作為智能化服務提供給用戶, 對此，不同網絡、不同設備、不同服務在任何時間、任何地點、對于任何人都必須保持高度緊密連接, 而將感知數(shù)據(jù)進行認知分析和處理、為客戶提供個性化、智能化服務，本質上這就是信息與知識聚合的過程;而且必須強調智能化絕非意味著高不可攀、深不可測，其本質終極目標應該是傻瓜化式服務，使用戶終端或者用戶環(huán)境變得越來越人性化和單純化,高度智能化的服務系統(tǒng)將作為背景環(huán)境淡出普通人的視線，使泛在型物聯(lián)網進入日常工作生活之中，無須刻意改變習慣便可享受泛在網所帶來的便利,只有立足消費者的需求、跨越數(shù)字鴻溝，才能推動泛在型物聯(lián)網的產業(yè)化發(fā)展;當然，從技術角度觀察,各種信息的協(xié)同聚合處理、HPC、云計算、模糊識別、數(shù)據(jù)挖掘、專家系統(tǒng)、智能商業(yè)決策等有效支持是實施智能化的集中體現(xiàn)。
　

　　2.物聯(lián)網與其它信息通信網絡關系

　　NGN目標網直接與實施GII目標相溝通，包含其各類NGxxx子集的實施及一步步向無處不在與無所不能能的5W/5A/ 5 C目標邁進，在這一點上與泛在網是一致的，泛在網則是面向應用及各種異構網絡協(xié)同集合的更簡要、明確的描述，實質亦具目標性質，需要無止境的創(chuàng)新、發(fā)展與提高，以滿足人類無止境的需求演進與市場發(fā)展。相應傳感網是物聯(lián)網的子集，物聯(lián)網是泛在網的子集，泛在型傳感網與物聯(lián)網都需同屬NGN目標網及泛在網子集的INTERNET及NGI/NGTN/NGMN/NGBWMN/NGBTV/……NGxxx的網絡支持，與這些異構網絡均有部分重疊相交，泛在網運作更多強調異構網絡協(xié)同、融合與互聯(lián)互通和信息/知識聚合與應用，以信息通信網絡為中心，全部整合各類異構網絡協(xié)同，充分發(fā)揮傳感、物聯(lián)、認知、測量、定位、計算、智能處理與控制的綜合作用，構建與實施不同聯(lián)網及人與人、人與物及物與物之間的5W/5A/ 5 C 型泛在連接與溝通，按NGN的“開放、創(chuàng)新、融合”基本思想與實質內涵與框架目標要求向實施GII目標邁進。

　　3.發(fā)展策略思考

　　A.標準化問題

　　由于泛在—物聯(lián)/傳感網具有巨大產業(yè)發(fā)展空間，并對微電子技術、納微傳感元器件、深度環(huán)境感知與認知、自適應智能控制、物體域深度智能化等高技術產業(yè)集群發(fā)展有強大驅動力，對提升信息通信產業(yè)核心競爭力、改造提升傳統(tǒng)產業(yè)跨越增強、促進兩化融合及推動社會與經濟轉型升級等有巨大現(xiàn)實價值與戰(zhàn)略意義，目前其發(fā)展尚處啟動與初級階段，國際與國內均無統(tǒng)一標準，按重在不同特征應用協(xié)同為基本目標，按國際、國內、區(qū)域、行業(yè)等不同應用盡快制定相應標準，包括其技術框架要求及體系架構標準規(guī)范，以有效促進其國內與國際產業(yè)協(xié)同與規(guī)?；焖侔l(fā)展。而且要特別重視系統(tǒng)架構中不同層面間相互協(xié)同的共用技術平臺的資源調度、管理與安全性保障等目標的探索與實現(xiàn)。

　　B.監(jiān)管和政策驅動協(xié)調支持

　　鑒于泛在-物聯(lián)/傳感網發(fā)展本質乃重在應用，尤其是各類跨行業(yè)、跨部門應用，由此在推進此產業(yè)與應用發(fā)展時通常會遇到行業(yè)與部門的利益壁壘阻礙，甚至嚴重的阻礙，此時政策驅動威力尤為重要，一定要借助政府部門協(xié)調與政策驅動力量及時排除這些障礙。在扶植與培育泛在-物聯(lián)/傳感網產業(yè)規(guī)?；瘧冒l(fā)展時相關先行政策及時出臺尤為重要。

　　C. 自主知識產權核心技術突破的重要性

　　泛在-物聯(lián)/傳感網發(fā)展屬國家戰(zhàn)略新興技術產業(yè)，發(fā)達國家已先行多年，即使 像HPC、云計算及智能塵埃( Smart Dust)系統(tǒng)應用方面在本世紀初甚至在上世紀在軍用與商用領域早已開展，我們在共贏合作同時若不加速創(chuàng)新發(fā)展掌握自主知識產權核心技術就不可能形成產業(yè)應用規(guī)模發(fā)展的核心競爭力，因此，加強投入，建立有實效的國家與區(qū)域級泛在-物聯(lián)/傳感網發(fā)展研究中心，并與有實力大制造運營企業(yè)緊密聯(lián)手，以產學研用政相結合的模式快速掌握具自主知識產權的核心技術是確保其產業(yè)成功發(fā)展的重中之重。

　　D.行業(yè)主管部門應積極協(xié)調互動促進產業(yè)有效發(fā)展

　　由于泛在-物聯(lián)/傳感網應用領域極其廣泛，而且其行業(yè)應用往往具很多交叉性，這些行業(yè)分屬不同政府職能部門管理，因此相應主管部門必須緊密加強協(xié)調互動，才能有效保障此產業(yè)有效發(fā)展。

　　E.重視與有效推進芯片技術與產業(yè)的務實發(fā)展

　　這一方面與移動通信芯片及手機終端的對產業(yè)發(fā)展的瓶頸作用情況甚為相似，甚至有過之而無不及，極其關鍵，尤其像智能塵埃SD 之類芯片技術要將納微芯片、微機電系統(tǒng)(MEMS， Micro Electro Mechanical Systems)及納米高級計算技術有機整合在一起，因此，包括國際合作在內，逐步自主掌握此類先進的芯片技術對產業(yè)發(fā)展尤為關鍵。

　　F.對重點領域應用實施重大專項示范推進

　　泛在-物聯(lián)/傳感網是一剛啟動的新興產業(yè)領域，必須探索經驗，與工業(yè)化和信息化兩化瀜合及各類重要行業(yè)領域信息化應用緊密掛溝，選定重點應用項目，作為重點專項進行示范試點，采用“局部試點、重點示范”模式，推動整個產業(yè)持續(xù)穩(wěn)妥健康發(fā)展。

　　G.探索可持續(xù)發(fā)展商業(yè)模式

　　泛在-物聯(lián)/傳感網產業(yè)領域其產業(yè)生態(tài)環(huán)節(jié)與環(huán)境甚為復雜，其兼顧各方共贏合作利益探索成功的可持續(xù)發(fā)展商業(yè)模式尤為重要，其中包括政策驅動支持協(xié)同及有效的新技術驅動支持，充分發(fā)揮泛在-物聯(lián)/傳感網的超低功率、超低功耗、低成本、高度可靠安全等特征，實施好為廣大用戶歡迎的無所不在與所不能的各種應用。

　　H.把握好泛在—物聯(lián)/傳感網與FICN中有關各類網絡的關系及協(xié)同與融合發(fā)展

　　如上所述，從產業(yè)應用集合觀點看，NGN目標網及泛在網UN是最大的集合，物聯(lián)網IOT、傳感網SN、NGI、NGMN、NGBWMN、移動互聯(lián)網MI 、NGBTVN、WPAN、WBAN、衛(wèi)星網SN、2G/3G/4G等公眾網及應急聯(lián)動通信專網IERCN、等各類FICN均為其子集， 其中傳感網為物聯(lián)網子集，泛在傳感網與物聯(lián)網概念相近、協(xié)同融合支持，WBAN屬物聯(lián)網子集并與WPAN緊密相系，這些網絡均按開放創(chuàng)新與協(xié)同融合方式向NGN目標網及泛在網方向邁進，對全人類實現(xiàn)無所不在及無所不能的應用服務。

　　I.WBAN與UN-IOT/WSN及CPS關系及其戰(zhàn)略重要性

　　就WBAN而言，無論其人體域或高度智能控制的非人體的一般物體域網絡與CPS概念直接相聯(lián)系，有非常重要的人機高度智能/智慧化與一體化的特征，對實施無所不在與無所不能的個性化/個體化作用尤為關鍵。

　　J. 可靠性、安全性及個人隱私保護問題

　　在推進WBAN與泛在—物聯(lián)/傳感網產業(yè)發(fā)展時， 尤其要注意其可靠性、安全性及個人隱私保護問題，因為它們與人體利益尤其密息相關聯(lián)，特別當網絡層支撐借助于目前全球最大廣域覆蓋的互聯(lián)網時尤應小心。

　　K. 有效推進分布式精細化頻率規(guī)劃、監(jiān)測與認知無線電及動態(tài)頻譜管理

　　隨著寬帶多媒體視頻全移動業(yè)務快速増長及WBAN與泛在—物聯(lián)/傳感網產業(yè)發(fā)展，分布式高密度頻率資調度支持矛盾將愈來愈突出，此時分布式精細化頻率規(guī)劃、監(jiān)測管理顯得日益重要， 此時除充分利用與開辟相應ISM等開放頻段外，對一些既有低端頻率占用度不高但頻譜爭奪敏感與劇烈的頻段，諸如700MHz、800MHz、2500MHz等頻段,無論對公網/專網/共網運營應用,應加速推進深度感知與智能化實時動態(tài)頻譜管理, 對此加速推進認知無線電CR及動態(tài)頻譜管理DFM研發(fā)與應用已成當務之急。

　　L.軍民協(xié)同推進泛在—物聯(lián)/傳感網的務實發(fā)展

　　無論從 “寓軍于民、軍民協(xié)同、軍民融合”國策考慮,或是從技術、業(yè)務與應用環(huán)境等綜合考慮, 軍民協(xié)同推進泛在—物聯(lián)/傳感網的務實發(fā)展有巨大現(xiàn)實意義與戰(zhàn)略價值,從新技術研發(fā)及應用環(huán)境部門約束而言,軍用領域率先突破往往較為容易, 進而協(xié)同推廣擴展產業(yè)發(fā)展投向規(guī)模民用及商用, 較為自然、合理與可行,例如,CR-DFM與智能塵埃網絡SDN等高新技術研發(fā)應用在國外亦遵循這一途徑, SDN不僅對軍用有明顯價值，對智能醫(yī)療及人體域網WBAN和精細農業(yè)珍稀動物與鳥巢跟蹤監(jiān)測等均有直接商業(yè)價值。