“物聯網”在中國的確是個很熱話題,也體現出了國家對下一代IT技術革命上的戰略思考。眾所周知,IT技術已經經歷了互聯網和移動通訊的兩次革命浪潮。那么,下一代IT技術發展的方向在哪里?
2009年8月,國務院總理溫家寶視察中科院無錫微納傳感網工程技術研發中心時,給出的答案是“傳感網”,也被稱為“物聯網”。簡單來說,“物聯網”就是把在一定地理范圍內的所有物體通過RFID及無線傳感網絡實現“物物互聯”,進行智能化識別和管理。“感知中國”和IBM提出的“智慧地球”的概念只是地理范圍不同,其核心理念都是以智能化方式管理整個社會的生產和生活,而其支撐基礎就是“物聯網”。
RFID技術被廣為關注
長期以來,RFID技術一直存在于人們的生活中,不過之前只是作為一種“工具型”技術被人們所認識的。人們普遍認為:RFID和條碼、文字識別一樣,只是眾多自動識別工具中的一種。因此,只有相關專業人員才會關注。
在“物聯網”之前,RFID技術的應用都是一個個封閉、離散的應用,彼此數據是不交互的。自從提出物聯網的概念后,人們發現就像互聯網把許多臺計算機上孤立的數據信息聯系到一起一樣,物聯網也把一個個封閉的RFID系統連通起來,大量RFID數據的信息傳送到網絡上,產生了爆炸性的影響。RFID技術不再是一種“工具”了,而是變成一種跟計算機技術一樣的“資源”。你只要在一個應用里使用了RFID技術,就可以跟所有已經使用RFID技術的應用共享RFID數據信息,所有RFID標識的物品都“聯網”了。這個變化可以與互聯網的出現相媲美,所以RFID技術迅速被人們所關注。將來的RFID技術,將像現在的互聯網那樣無所不在,成為一種信息數據“資源”。
RFID和智能卡技術是目前應用最廣泛,人們接觸最多的技術,所以媒體提及得較多。其實,支撐“物聯網”的軟硬件技術非常廣泛,遠不止這兩項技術。“物聯網”產業的技術支撐體系主要分為三個層次:感知層,網絡層和應用層。感知層是物聯網的底層基礎,包括了RFID、智能卡、微電子機械加工(MEMS)、傳感器等等數據采集和感知技術;網絡層是“物聯網”互聯互通關鍵,包括無線傳感網絡,WiFi自組網、機器間通信(M2M)的移動通訊網絡等通信技術;應用層是具體應用的系統集成技術,包括數據融合、數據挖掘、商業智能、地理信息系統(GIS)等等軟件技術。
誰將在物聯網中受益
目前來看,“物聯網”產業的最大受益者是移動通訊運營商。移動通訊運營商是物聯網產業鏈的中間環節,也是最重要的環節。首先,所有物聯網的終端設備,包括RFID標簽、讀寫器和無線傳感器終端都必須通過網絡來“互聯互通”,終端采集的數據必須通過無線的方式傳送到互聯網上共享才有價值。而移動運營商提供了一個現成的無線通信網絡,具有覆蓋面廣,技術成熟,可維護的優勢,無可爭議地成為“物聯網”網絡支撐體系。另一方面,物聯網的行業應用對物聯網的發展至關重要,在金融、現代服務業、旅游、能源等行業方面都蘊藏著大量發展的空間。而移動通訊網絡的運營支撐系統,包括由各種類型的管理軟件構成的管理平臺和業務平臺,可以為“物聯網”行業客戶提供個性化訂制的服務,滿足各種層次的應用需求。
例如:面向個人的手機支付系統,工業生產過程管控、城市管理的平安城市監測系統、環境保護監測系統、物流管理系統、智能安全圍欄以及大棚農作物環境自動管理系統等等。長遠來看,“物聯網”數據業務將會成為繼短信以后移動運營商最有潛力的增值服務模式。
RFID行業主要扮演的是物聯網產業鏈的上游,是“物聯網”產業鏈條的技術核心。RFID行業既包括計算機類、通信類和網絡類的RFID設備廠商,也包括RFID標簽和讀寫器芯片、RFID傳感器等IC和元器件。
與國外相比還存在差距
目前,物聯網行業應用方面國內外的差距表現在以下三個方面:
首先,“物聯網”的行業應用需要社會及行業具備良好的信息化基礎,而我國社會和企業整體信息化水平還較低,難以激發企業參與和投入的熱情。如果企業本身沒有ERP管理系統,或者原來連條碼應用的習慣都沒有,一下子過渡到“物聯網”是不現實的。在這方面,美國和歐洲國家工業化時間長,信息化起步早,很容易選擇物聯網應用的行業切入點,并知道如何去操作。因此,要想推進物聯網的行業應用,首先就必須擯棄單純為追求“物聯網”而建設“物聯網”的思路,而是把“物聯網”應用作為企業信息化的整體規劃來考慮。把“物聯網”應用與企業ERP管理系統建設,甚至是企業管理制度改革聯系起來統籌考慮。同時,國家應在“物聯網”發展的初期階段對重點行業和大中型企業給以有效的資金和政策扶持,把“物聯網”納入國家工業信息化的大戰略中。
其次,國內核心技術研發能力低,特別是在芯片IC領域。就以支撐物聯網的RFID技術和無線傳感網絡技術來說,現實的情況是:國內無線傳感網絡使用的射頻IC和MEMS傳感器IC幾乎100%都是國外產品;除了近距離識別的HF頻段外,遠距離應用的UHF頻段RFID標簽IC和讀寫器IC基本上也都是用國外的產品。國內同類替代IC不是沒有,但是在技術指標和穩定性上跟國際水平還是有相當的差距。未來,國家應該像推動“3G”和龍芯那樣,把核心芯片IC國產化作為“物聯網”發展的重點來抓,大力推進高校科研機構的研發和組織集成電路企業來實現“物聯網”相關芯片IC的產業化工作。
最后,國內“物聯網”應用缺乏規范和技術標準的指引。物聯網是一個多設備、多網絡、多應用、互聯互通、互相融合的一個大網,既有RFID標簽、RFID讀寫器、無線傳感器,又有各種通信網絡融合,所有的接口,標準,通信協議都需要有國家標準指引。我國的“物聯網”標準必須加快制訂,如果沒有國家標準,各成體系,未來建設的大量“物聯網”應用項目將很難做到互聯互通、信息共享;而一旦最終制訂了國家標準,之前建設的大量“物聯網”項目又面臨需要改造的問題,造成極大浪費。
2009年RFID技術發展
在即將過去的2009年,在中國RFID產業最令人振奮的發展大致包括以下幾個方面:中國制訂的首個RFID國際標準——集裝箱電子標簽國際標準提案投票獲得通過;國家十大產業調整振興規劃,特別是物流產業振興規劃惠及RFID產業發展;移動通訊產業三大運營商跑馬圈地,各自推動手機支付標準和產業鏈;福建省、武漢市、深圳市等地RFID產業聯盟相繼成立;RFID技術列入了國家發改委、工信部《電子信息產業技術進步和技術改造投資方向》重點名錄;中國RFID藍皮書(中國射頻識別技術與應用發展報告)正式公布;國務院總理溫家寶親自指導“物聯網”發展,“物聯網”上升為國家戰略。
中國RFID產業最突出的應用包括:五糧液在高端名酒上率先啟動RFID電子防偽和追溯管理;文化部在全國推廣深圳“城市街區24小時自助圖書館”;中國首家使用RFID技術的商店——世博會“未來商店”在上海正式開業;香港國際機場行李系統繼續使用超高頻RFID技術,并且全部改用符合ISO18000-6C標準的RFID標簽;國內首次的RFID光盤門票系統項目——2009深圳國際RFID技術與應用展。
2010年物聯網的發展方向與挑戰
在2010年,北京、上海、廣東、江蘇和浙江等省市將初步展開物聯網的典型應用,中國物聯網產業將在智能電網、智能家居、數字城市、智能醫療、智能汽車這五大領域率先取得突破性進展,中國三大移動營運商:中國移動、中國聯通和中國電信將是“物聯網”建設的主要推動力量。比如在智能汽車方面,中國電信把車輛管理,把GPS、導航、定位、車輛保修、車輛防盜等服務的功能集成在一起,形成一個集多種服務于一體的個人交通“物聯網”服務體系。在智能電網方面,中國移動正在與南方電網集團合作。這樣的例子有很多,目前中國移動宣稱已發展的物聯網用戶已達到300萬個節點,推進的勢頭很好。
我們國家的戰略部署基本上可以歸納為三點:一、通過國家立項引導科研機構和高校攻克“物聯網”關鍵技術,并且制訂“物聯網”標準,爭奪“物聯網”產業的國際話語權;二、鼓勵地方政府提供資金、土地和優惠政策,支持“物聯網”產業的發展;三、支持三大移動營運商和大中型國企率先開展大規模的“物聯網”行業應用,形成資源整合和示范效應。
第一,物聯網的概念還有待進一步清晰。目前物聯網、傳感網、泛在網這些概念及彼此間的關系并沒有準確的界定,實際應用中主要有三個“物聯網”陣營:一是原來做RFID技術的陣營;二是無線傳感網陣營,即物與物之間通過信號中繼實現信息的多跳和自動組網;三是做傳感、跟蹤、監測技術的陣營,即通過傳感技術監測物體,以通訊技術實現數據的遠程傳輸,最后在后臺系統下實現物品的可視化。上述三個陣營提到的“物聯網”都不是一回事,雖然里面存在技術的互相利用。如果沒有清晰的概念,必將導致“物聯網”產業內部的混亂。
第二,如前面所述,“物聯網”產業的技術支撐體系分為三個層次:感知層,網絡層和應用層。與傳統電信網或互聯網不一樣,物聯網在每一個層面上,都將有多種選擇。在未來“物聯網”的建設過程中,實現技術的選擇變得異常關鍵,直接影響到“物聯網”研究的方向。特別值得注意的是,技術的選擇要從實際應用出發。例如無線傳感網絡的多跳和自主網,早期由美國軍方提出,主要針對戰場環境下網絡的不穩定性和快速重建需要。在和平時期遍布移動通訊網絡的城市和鄉村,有多少機會用到那么復雜的技術?除了軍事用途外,民用“物聯網”最好的網絡架構選擇就是“無線局域網+2G/3G移動通訊網絡”,成本低,而且成熟可靠。因此,在選擇“物聯網”產業支撐技術的時候,一定要慎重權衡,一切從實用出發,充分利用已有的基礎設施和成熟技術。
第三,在國家規劃層次上應該注重關鍵技術突破,特別是芯片IC國產化。在“物聯網”行業應用的過程中,如果沒有國產化的相關芯片IC做支撐,“物聯網”建設成本肯定下不來,而且日后的維護和升級都是問題。
第四、“物聯網”產業不是3G、龍芯和大飛機這樣的產業,它的意義更大,甚至可以跟互聯網的出現相提并論。如果從大歷史的格局來看,互聯網和物聯網有異曲同工之妙:互聯網的出現降低了個人獲取社會資源和信息的成本,使人與人的信息交互成本更低;而物聯網的出現則是降低了國家機器(政府部門)管理社會的成本,使中央政府繞過了一層層地方官員體系,直接把觸角延伸到社會生產和生活的每一個角落。互聯網是從下而上的革命,而物聯網則是從上而下的革命,最終結果都是使社會結構扁平化,管理體制數字化。如果能占到這個高度上理解“物聯網”的意義,那“物聯網”就不僅僅只是一個產業發展的問題,而是一個打破行業、地區、部門之間行政壁壘分割的問題,是一個社會形態和體制改革方面的問題,將會對后世產生深遠的影響。
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