2014年全球物聯網發展報告

文｜工信部電信研究院課題組

（一）物聯網應用穩步發展，市場化機制正逐步形成

受各國戰略引領和市場推動，全球物聯網應用呈現加速發展態勢，物聯網所帶動的新型信息化與傳統領域走向深度融合，物聯網對行業和市場所帶來的沖擊和影響已經廣受關注。總體來看，全球物聯網應用仍處于發展初期，物聯網在行業領域的應用逐步廣泛深入，在公共市場的應用開始顯現，M2M（機器與機器通信）、車聯網、智能電網是近兩年全球發展較快的重點應用領域。

M2M是率先形成完整產業鏈和內在驅動力的應用。M2M市場非常活躍，發展非常迅猛。到2013年底，全球 M2M連接數達到1.95億，年復合增長率為38%。M2M連接數占據移動連接數的比例從 2010年的1.4%提高到2013年的2.8%，預計2014年底全球M2M連接數將達到2.5億。電信運營商仍是M2M的主要推動者，法國電信Orange是歐洲第一家提供完整 M2M方案的電信運營商，德國電信在2012年2月推出了M2M全球運營平臺， AT&T通過與云服務和軟件提供商Axeda公司合作，向企業提供M2M應用開發平臺（ADPs），幫助企業解決開發中的共性問題。目前，全球已有 428家移動運營商提供M2M服務，在安防、汽車、工業檢測、自動化、醫療和智慧能源管理等領域增長非常快。

車聯網是市場化潛力最大的應用領域之一。車聯網可以實現智能交通管理、智能動態信息服務和車輛智能化控制的一體化服務，正在成為汽車工業信息化提速的突破口。以車聯網逐步普及為標志，汽車工業已經開始進入“智慧時代”。以美國為例，2013年出產的低端車型已實現聯網，具有自動泊車、自動跟車及主動避撞等功能。全球車載信息服務市場非常活躍，成規模的廠商多達數百家，最具代表性的全球化車載信息服務平臺如通用的安吉星（OnStar）、豐田的G-book。截至 2013年年底，安吉星已經在全球擁有超過 660萬的用戶。

2014年1月份，雪佛蘭、AT&T和OnStar宣布密切合作，通過AT&T的4G LTE網絡，由OnStar為雪佛蘭汽車提供基于HTML5的應用程序商店服務，包括音樂、天氣、新聞、汽車健康檢測等多項內容。

全球智能電網應用進入發展高峰期。 2013年與智能電網配套使用的智能電表安裝數量已超過7.6億只，到2020年智能電網預計將覆蓋全世界 80%的人口。2011年，美國制定了四項支柱性政策推動智能電網建設，目前其應用效果已經顯現，三分之一的美國人用上了智能電表，高峰時用電量減少了20%～30%；平均停電時間縮短了20%。德國、英國、北歐國家及美國加州在加緊開發以分布式電源為主體的智能電網關鍵技術——“虛擬電廠”，以實現“可再生能源的最大化利用”，此外還利用信息通信技術精確控制電力需求。“需求響應（Demand Response，DR）”是智能電網的發展重點之一，利用電力需求的彈性特點，通過引導用戶短期或長期改變用電模式，減少或者推移某時段的用電負荷而響應電力供應，從而優化資源配置，保障電網的穩定性。歐美國家針對用電大戶的DR已經普及，日本橫濱市和北九州市也開始對普通家庭的需求響應進行論證。

（二）物聯網技術創新活躍，IP化和語義化成為技術標準熱點

全球各國不斷深化物聯網技術研究，圍繞物聯網的技術研究和創新持續活躍，同時也加速了物聯網國際標準化進程。物聯網體系架構對推動物聯網規模和可持續發展具有重要意義而成為全球關注和推進的重點，多種短距離通信技術互補共存并面向重點行業領域特殊需求加快優化和適配，無線傳感網方面跨異構傳輸機制的網絡層和應用層協議成為研發熱點，語義技術作為推進物聯網感知信息自動識別處理和共享的基礎而受到普遍重視，物聯網與移動互聯網在端管云多層融合協同發展。

1.物聯網體系架構設計依然是國際關注和推進重點

針對物聯網的通用體系架構研究成為國際關注的重點，歐盟在FP7中設立了兩個關于物聯網體系架構的項目，其中SENSEI項目目標是通過互聯網將分布在全球的傳感器與執行器網絡鏈接起來， IoT-A項目目標是建立物聯網體系結構參考模型。韓國電子與通信技術研究所（ETRI）提出了泛在傳感器網絡（Ubiquitous Sensor Network，USN）體系架構并已形成國際電信聯盟（ITU-T）標準，目前正在進一步推動基于Web的物聯網架構的國際標準化工作。物聯網標準化組織（oneM2M）自成立以來，在需求、架構、語義等方面積極開展研究，目前正在積極開展基于表征狀態轉移風格（RESTful）的體系架構的標準化工作。

2.感知層短距離通信技術共存發展

針對物聯網應用特點和低功耗目標，各國際組織不斷推動新的技術標準研究。 IEEE 802.11針對物聯網應用場景，正在開發工作在1GHz以下頻段面向物聯網應用的802.11ah協議標準，目標支持更靈活的速率如低速率等級、可支持上千個節點、支持長時間電池供電。IEEE 802.15.4q工作組針對傳感網應用正在開發超低功耗無線個域網標準，目標功率降低到15mw以下。藍牙特別興趣組（SIG）推出的藍牙4.0版本標準中，最大特點是支持低功耗模式。根據SIG測試，低功耗藍牙與高速藍牙相比，能夠降低近90%的功耗，使用1顆紐扣電池的工作時間最多可達1年以上。

智能電網、智能交通、智能醫療等應用市場的發展，推動不同無線技術在不同應用場景下的競爭融合發展。智能電網領域將形成基于802.15.4g與802.11ah之間的競爭格局；智能交通領域基于802.11p的短距離通信技術和基于LTE的寬帶移動通信技術都有一定程度的應用；智能醫療領域支持低功耗模式的藍牙4.0版本和基于 802.15.6的體域網技術共存發展。

3.無線傳感網

IP化步伐加快。雖然目前無線傳感網組網仍以非 IP技術為主，但將IP技術特別是IPv6技術延伸應用到感知層已經成為重要的趨勢。互聯網工程任務組（IETF）積極推動輕量級IPv6技術在無線傳感器網的應用，6LoWPAN、RoLL、CoAP等核心標準已經基本制定完成，其中6LoWPAN協議底層采用IEEE 802.15.4規定的物理層（PHY）和媒質接入控制（MAC）層協議，網絡層則根據節點資源受限和低功耗等特點對IPv6協議進行了裁剪和優化。 ZigBee聯盟的智能電力 Smart Energy 2.0應用框架已經全面支持IP協議，同時聯盟還成立了IP-stack工作組以制定IPv6協議在ZigBee中的應用方法。工業無線標準ISA-100.11a已明確支持6LoWPAN協議。圍繞輕量級IPv6的互操作性測試成為產業界推進重點，IPSO聯盟、歐盟PROBE-IT項目分別在全球范圍內組織開展了互操作性測試。

4.物聯網語義從傳感網本體定義向網絡/服務/資源本體延伸

為了解決物聯網中由于資源異構及跨系統分布引起的資源互操作性問題，語義技術被引入到物聯網中。語義提供更適合機器處理的數據描述，有利于實現物聯網各種信息的開放共享以及對信息的自動處理。W3C SSN-XG（Semantic Sensor Network Incubator Group）已經基本完成對傳感網本體的定義，包括對傳感器感知數據、傳感器節點本身、處理進程等。同時物聯網語義研究及本體定義范圍不斷擴展，oneM2M組織設立抽象語義能力項目，研究如何定義和實現語義能力；歐盟 IoT.est項目給出了端到端的物聯網本體框架，正在開展物聯網服務、資源、測試、服務質量方面的本體研究。

5.物聯網與移動互聯網在終端、網絡、平臺及架構上融合發展

物聯網與移動互聯網正在各個層面融合發展。終端層面，操作系統是融合發展的技術軸心。當前，主流移動終端操作系統不斷提升對傳感、交互技術的支持，同時通過提供終端與周邊設備之間的控制接口，力圖成為體域、家居、車域等環境中周邊設備的控制中心。例如谷歌通過開放配件應用程序接口（AOA API）支持安卓終端基于USB、藍牙、Wi-Fi等通信協議，實現與周邊設備之間的互聯協同。操作系統的應用范疇已超越了智能手機和平板電腦的邊界，針對可穿戴設備、智能電視、家庭網關、車載系統等新型設備進行定制與裁剪。網絡層面，3GPP正在研究機器類通信（Machine Type Communications，MTC）和智能終端對現有網絡架構的影響。平臺層面，通過 RESTful、MQTT、Socket等協議向第三方開發者開放數據讀取或控制能力成為發展重點，針對物聯網的開發工具包（ SDK）及調試工具等逐漸出現，與應用程序商店、社交網絡、微博、搜索引擎等的融合成為物聯網感知信息分發共享的未來方向。架構層面，互聯網理念和Web理念不斷向物聯網滲透， ITU-T已經發布了基于 Web的物聯網架構標準即Y.2063； oneM2M架構采用 Web化理念，一切可訪問的數據、對象、實體均抽象為資源（ resource），由統一的URI進行標識；IETF制定的資源受限物體應用層協議（CoAP協議），即是REST風格面向資源受限網絡的Web協議。

6.全球物聯網標準化穩步推進

物聯網持續成為國際標準化熱點，多個國際標準化組織設立專門的工作組來總體協調和推進物聯網標準化， ITU-T先后設立 IoT-GSI（全球物聯網標準舉措）、FG M2M（M2M焦點組），國際標準組織/國際電工委員會（ISO/IEC）JTC1設立物聯網特設組（SWG5）。為促進國際物聯網標準化活動的協調統一，在七大標準化組織推動下oneM2M于2012年7月正式成立。

物聯網涉及國際標準化組織眾多，各標準化組織標準化側重點雖不同，但有一些共同關注的領域，如業務需求、網絡需求、網絡架構、業務平臺、標識與尋址、安全、終端管理等。其中，在感知層，短距離通信技術、IP化傳感器網絡、適配能力受限網絡的應用協議受重視程度較高；在網絡傳送層，網關、移動通信網絡增強和優化受到高度重視；在應用支撐層，各標準化組織普遍重視業務平臺、接口協議、語義的標準化；另外，標識與尋址、服務質量、安全需求、物聯網終端管理等也是各標準化組織的關注重點。在行業應用領域，面向行業應用領域的特定無線通信技術、應用需求、系統架構研究成為重點。

（三）物聯網產業加速發展，國際巨頭瞄準物聯網增長機遇

從全球看，物聯網整體上處于加速發展階段，物聯網產業鏈上下游企業資源投入力度不斷加大。基礎半導體巨頭紛紛推出適應物聯網技術需求的專用芯片產品，為整體產業快速發展提供了巨大的推動力。應用領域業務融合創新帶動產業發展勢頭明顯，工業物聯網、車聯網、消費智能終端市場等已形成一定的市場規模，M2M更是成為全球電信運營企業重要的業務增長點。

1.物聯網部分產業加快推進，產業鏈環節實現突破。

基礎芯片領域動作不斷，國際廠商紛紛布局物聯網芯片。以ARM、Intel、博通、高通、TI等為代表的半導體廠家紛紛推出面向物聯網的低功耗專用芯片產品，并且針對特殊應用環境進行優化。Intel發布Quark SoC X1000、Atom E3800兩個系列的物聯網處理器，旨在提供浴室體重秤、工廠機器人、樓宇通風系統等物聯網行業應用。同時，Intel借助之前收購的McAfee嵌入式控制和WindRiver智能設備平臺，開始在物聯網嵌入式智能終端領域全面布局。高通公司發布全新面向物聯網的低功耗芯片和 QCA400X系列網絡平臺，應用領域包括主流家電、消費電子產品，以及用于家庭照明、安全和自動化系統的傳感器及智能插座。

物聯泛終端不斷演化，催生高集成度創新終端。隨著軟硬件技術不斷發展和芯片性能的不斷提升，微型化、低功耗、低成本的光線、距離、溫度、氣壓等微機電系統（ MEMS）傳感器、陀螺儀在物聯終端中被廣泛內置，識別、增強現實、3D顯示等技術被應用于認證識別。操作系統針對物聯網能力不斷提升， Android支持11種傳感器應用編程接口以及人臉識別等功能，WP8增加了運動感應、NFC支付、手勢識別功能。以智能腕表、智能眼鏡等為代表的移動互聯網和物聯網融合產品不斷創新，谷歌、蘋果、索尼、三星、Intel等巨頭以及初創公司Pebble等紛紛加入到智能可穿戴設備的研發爭奪中。據BIIntelligence預計，未來幾年，谷歌眼鏡產品銷量將一路攀升，到2018年底預計年銷量達到2100萬。

2.產業巨頭跨界合作，打造開放生態系統。

以物聯網核心企業為主導，國際產業聯盟紛紛成立，成為打造產業整體生態系統的重要推動力量。跨界融合創新活躍，產業巨頭“結盟圈地”。高通、Linux基金會、LG、夏普、海爾、松下、HTC、Silicon Image、TP-Link等企業發起成立AllSeen產業聯盟（AllSeen Alliance），通過建立開放軟件架構和 SDK嵌入軟件，方便第三方開發者創新。基于高通公司的 AllJoyn軟件平臺開展合作，建立統一的設備間通訊標準，實現家庭各類設備的無縫連接。谷歌為加速確立全球物聯網主導地位，于2013年12月收購了機器人工程公司 Boston Dynamics，并在2014年1月以32億美元收購了智能家居公司Nest。隨著這兩家公司收歸旗下，谷歌將在家居應用和機器人技術的基礎上整合推出全球領先的物聯網解決方案。其他跨國公司也紛紛行動，VMware斥資15億美元收購移動設備管理（MDM）軟件供應商AirWatch，而早在2013年ARM公司就收購了物聯網軟件供應商Sensinode Oy公司，進軍物聯網市場。思科提出萬物互聯（Internet of Everything，IoE）概念，并將其作為戰略發展重點，在2013年下半年先后收購了閃存公司WhipTail和移動協作平臺公司Collaborate.com，來實現向萬物互聯的擴展。

運營商加強合作，持續做大M2M。荷蘭KPN、西班牙電信、日本 NTT DoCoMo、澳大利亞電信、俄羅斯VimpelCom、新加坡電信和加拿大的 Rogers等 7家運營商共同成立M2M聯盟，利用虛擬運營商Jasper 的M2M平臺，為跨國企業提供覆蓋多個國家的無縫M2M業務。該聯盟還將統一SIM卡和網絡接口標準，并將應用拓展到更廣泛的領域。

產業聯盟推動統一標準的形成。美國2012年成立了物聯網開放產業聯盟，由Sensorsuite、Logitech等26家企業組成，該聯盟旨在匯聚能夠給消費者帶來價值的最具創新性的物聯網企業，為企業產品之間的互聯架起橋梁。 AT&T、思科、通用電氣、IBM和Intel在2014年3月成立了工業互聯網聯盟（IIC），將促進物理世界和數字世界的融合，并推動大數據應用。IIC計劃提出一系列物聯網互操作標準，定義常用的結構性連接的智能設備、機器、人、流程和數據的關系，使設備、傳感器和網絡終端在確保安全的前提下立即可辨識、可互聯、可互操作，未來工業互聯網產品和系統可廣泛應用于智能制造、醫療保健、交通等新領域。

互聯網企業加快車聯網布局，新的產業格局正在形成。谷歌與奧迪、通用、本田、現代等以及Nvidia組建開放汽車聯盟（Open Automotive Alliance，OAA），加速汽車互聯創新，Android生態系統將擴展至汽車平臺，實現多個品牌汽車的互聯。蘋果則與法拉利、奔馳及沃爾沃等合作推出CarPlay車載系統，配裝車型已在日內瓦車展發布。BMW也瞄準國內市場，與中國聯通合作推出BMW互聯駕駛業務。

3.開源硬件和開放平臺催生物聯網設備開發新模式。

Arduino開源硬件平臺通過開放設計圖、原理圖、材料清單和集成開發環境，滿足個性化需求的傳感器節點、網關等原型產品開發，極大地縮短了物聯網產品研發周期，采用傳統模式需要5個月以上的開發周期通過開源平臺可以縮短至2周～1個月。僅2013年Arduino即發布了數十個改進版本，擁有數百萬開發者和成千上萬的應用。由初創公司Pachube提供的Xively開放平臺與開源硬件配合，通過提供網絡化集中設備管控、感知數據展示加工等，簡化系統開發、集成和部署，降低了系統部署成本。

開源理念加速塑造“C2B”硬件生產模式。Android操作系統和Arduino結合，塑造“開放應用+開放硬件”的生態模式，所有第三方設備都可以調用，同時通過類似Techshop的創客空間為創客提供空間、工具、儀器和培訓，幫助其基于開源硬件開發板設計新型的智能硬件創新產品。開源理念使用戶深度參與產品的設計，根據用戶需求組織智能硬件產品的批量生產，降低了產品風險與成本。