物聯網信號:現狀和未來

此次新冠疫情,我們看到了制造、醫療、物流、智慧城市等行業的物聯網建設新挑戰、新需求,也在某種程度上加大了國家及社會大眾對物聯網的認知和重視程度,這些都將進一步催生物聯網應用新場景。物聯網的本質是實現人與物、物與物的連接,新基建的數據采集和傳輸離不開物聯網,本次新基建實質是將物聯網應用細分到各大領域中,物聯網無處不在。
物聯網是新一代信息技術的重要組成部分,物聯網就是物物相連的互聯網。這有兩層意思:其一,物聯網的核心和基礎仍然是互聯網,是在互聯網基礎上的延伸和擴展的網絡;其二,其用戶端延伸和擴展到了任何物品與物品之間,進行信息交換和通信。

物聯網是什么通俗解釋?
物聯網( IoT ,Internet of things )即“萬物相連的互聯網”,是互聯網基礎上的延伸和擴展的網絡,將各種信息傳感設備與互聯網結合起來而形成的一個巨大網絡,實現在任何時間、任何地點,人、機、物的互聯互通。
物聯網通過智能感知、識別技術與普適計算、廣泛應用于網絡的融合中,也因此被稱為繼計算機、互聯網之后世界信息產業發展的第三次浪潮。物聯網是互聯網的應用拓展,與其說物聯網是網絡,不如說物聯網是業務和應用。
各國對物聯網的應用力度很大,但應用速度和對成功的看法略有不同。美國、法國、德國和中國的物聯網應用者比例最高。所有接受調查的國家都有約四分之一的項目處于使用階段。平均而言,中國的物聯網項目進入使用階段的速度最快(10個月),而德國項目需要的時間稍長(14個月)。盡管應用的速度不同,但中國和德國公司都最強烈地感覺到物聯網對其成功至關重要。與其他國家相比,英國和日本國內的應用速度較慢,他們的物聯網項目更多處于學習階段。

物聯網的應用
同樣,各行業對物聯網的應用力度也很大,不過在醫療保健領域的應用率較低(而且通常不被視為成功的關鍵)。在我們調查的零售、醫療、能源和制造業的決策者中,屬于物聯網應用者的比例非常高,所有行業有大約四分之一的項目處于使用階段。

各組織正在將物聯網的應用作為其更廣泛的文化變革的一部分,以優化其生產力并保護環境安全。應用物聯網的首要原因之一是安全保障,47%的企業將其作為技術的主要關注點。業內專家告訴我們,這種用法更適用于保障IT環境的安全,以及保障員工和工作場所的安全。另有47%的 企業表示,他們應用物聯網是為了優化運營,而45%的企業應用物聯網是為了保證質量。應用物聯網的其他原因包括能源優化(32%)和可持續發展(31%)。雖然可持續發展不是應用物聯網的首要原因,但中國和德國在利用物聯網促進可持續發展方面處于領先地位(分別有53%和38%的使用)。


物聯網的安全
雖然安全是進行應用的低級阻礙,但其是物聯網實施過程中普遍考慮的問題。在我們采訪的公司中,97%的公司在實施物聯網時存在安全方面的擔心。近半數的公司表示確保數據隱私是首要考慮的問題,而43%的公司關心的是確保網絡級安全。40%的公司表示確保每個物聯網設備的端點安全是一個考慮因素,而38%的公司提到要跟蹤和管理每個物聯網設備。還有38%的企業關注到,要確保所有參與物聯網項目的員工都能得到全面的培訓。
“安全是極其重要的——當我們尋求實施物聯網解決方案時,安全是最重要的。”一位英國時尚零售業IT決策者表示。“我們是一個大品牌,是一個明顯的目標。而顯然,客戶數據系統的完整性對我們來說是非常重要的。所以我們有一批非常非常優秀的安全人員,一直在物聯網領域進行監控和開發。我們有不同的安全團隊 ——技術安全、物理安全和架構安全。在這方面我們投入很大。

中國物聯網產業結構現狀

1、終端設備提供商
終端設備產品主要集中在數據采集層面,包括電子標簽、讀寫器模塊、讀寫設備、讀寫器天線、智能卡等提供商。我國物聯網終端設備市場是較其他產業鏈環節發展較快的領域,企業數量較多,但以中小企業為主。
(1)芯片廠商國內芯片的代表性廠商有:集成電路:上海華虹集成電路有限責任公司,2009年研發出中國第一款國家自主安全算法RFID芯片SHC1112(SSX0904)通信芯片廠商:聯發科、展訊芯片封裝廠商:上海貝嶺、士蘭微、通富微電、長電科技、華天科技、深圳先施、復旦微電子北京同方微電子有限公司(簡稱“同方微電子”)、西安優勢微電子公司(“唐芯一號”產品)目前,國內物聯網這一領域技術水平比較國外發達國家還有很大差距,特別是在高端產品市場。(3)傳感器設備商從事二維碼溯源的國內代表公司:新大陸公司
4、其他硬件比如光伏企業代表廠商有:尚德電力。圖表:國內芯片、傳感器及芯片封裝的部分廠商

2、網絡設備提供商網絡設備提供商,是指為物聯網網絡提供商提供相關的網絡設備,主要側重于提供通信模塊產品,以下為代表廠商:華為技術有限公司、中興通訊、大唐電信、烽火通信、三維通信、中天科技、亨通光電、光訊科技、芯訊通其中,中興、華為實力雄厚,具備與國際企業競爭的實力。
3、軟件與應用開發商軟件與應用開發商市場包括中間件廠商,在國內己經發展了相當數量的企業。由于物聯網應用的行業特性比較明顯,因此,應用軟件開發商也主要是針對特定行業的企業,提供專業性的軟件產品及解決方案。從企業角度來看,軟件提供商:包括普華基礎軟件股份有限公司等;同方軟件(綜合平臺產品)等。
4、系統集成商系統集成商是根據客戶需求,將實現物聯網的硬件和軟件集成為一個完整解決方案提供給客戶的廠商。系統集成商的發展一方面反應了物聯網業務的應用推廣程度,另一方面也是影響應用推廣的重要因素。國內在物聯網應用集成方面企業多數規模不大,并且以專注于某一行業的集成商為主,還缺乏關注多行業的大型公司。國內代表性的公司有:遠望谷、新大陸、亞太安訊、航天信息、廈門信達、清華同方等。此外,而遠望谷、新大陸等公司也涉足產業上游的終端設備。

5、運營及服務提供商物聯網服務提供商主要是為客戶提供統一的終端設備鑒權、計費等服務,實現終端接入控制、終端管理、行業應用管理、業務運營管理、平臺管理等服務。目前,我國物聯網運營及服務市場受制于應用的推廣,還沒有發展起來,因此該塊的企業總體實力較為薄弱,數量較少。未來,隨著物聯網應用范圍的不斷托大,運行狀態、升級維護、故障定位、維護成本、運營成本、決策分析、數據保密等運營管理的需求將越來越多,對運營及服務提供商的要求也將非常高。
目前,從企業層面,中國移動和同方合資的同方合志公司是中國目前最大的MMO (M2M虛擬運營商)。
6、網絡提供商
網絡提供商是指提供數據的傳輸承載網絡服務商,以通信網為主,包括固網和移動通信網。國內三家電信運營商都已經涉足了這一領域,另外,也有廣電網絡運營商的參與。目前,我國正積極推進電信網、互聯網和廣播電視網的三網融合。目前可以預測物聯網的最終網絡提供商可能是以下三種類別:電信運營商:中國移動、中國聯通、中國電信負責構建廣電網運營商:政府另設機構負責獨立于電信和廣電進行物聯網的運營目前來看,從實際應用的角度,由于在全程全網的運營經驗最有實力,電信運營商將是最有可能的承擔物聯網的網絡運營商角色,但是也存在政策方面向廣電傾斜的可能性,因此還待跟蹤研究。
中國物聯網產業區域格局
環渤海地區是國內物聯網產業重要的研發、設計、設備制造及系統集成基地。該地區關鍵支撐技術研發實力強勁、感知節點產業化應用與普及程度較高、網絡傳輸方式多樣化、綜合化平臺建設迅速、物聯網應用廣泛,并已基本形成較為完善的物聯網產業發展體系架構。
長三角地區是我國物聯網技術和應用的起源地,在發展物聯網產業領域擁有得天獨厚的先發優勢。憑借該地區在電子信息產業深厚的產業基礎,長三角地區物聯網產業發展主要定位于產業鏈高端環節,從物聯網軟硬件核心產品和技術兩個核心環節入手,實施標準與專利戰略,形成全國物聯網產業核心與龍頭企業的集聚。
珠三角地區是國內電子整機的重要生產基地。在物聯網產業發展上,珠三角地區圍繞物聯網設備制造、軟件及系統集成、網絡運營服務,以及應用示范領域,重點進行核心關鍵技術突破與創新能力建設、著眼于物聯網基礎設施建設、城市管理信息化水平提升,以及農村信息技術應用等方面。
中西部地區物聯網產業發展迅速,各重點省市紛紛結合自身優勢,布局物聯網產業,搶占市場先機。湖北、四川、陜西、重慶、云南等中西部重點省市依托其在科研教育和人力資源方面的優勢,以及RFID、芯片設計、傳感傳動、自動控制、網絡通信與處理、軟件及信息服務等領域較好的產業基礎,構建物聯網完整產業鏈條和產業體系,重點培育物聯網龍頭企業,大力推廣物聯網應用示范工程。
城市發展格局與信息產業區域分布特征基本吻合
發展物聯網產業需要強大的信息產業基礎作為支撐。因此,目前國內將物聯網產業作為優先發展領域的重點城市,基本都為信息產業強市,國內物聯網產業的區域發展格局與信息產業重點城市的分布格局基本相吻合。
未來中國物聯網產業空間演變將呈現出三大趨勢:
(1)產業發展“多點開花”,熱點地區將不斷涌現。包括天津、昆明、寧波在內的眾多國內城市也將物聯網產業作為本地區重點發展的產業領域。吉林、山西、河南、湖南、貴州等省,以及合肥、廈門、大連等城市,也在積極謀劃本地區物聯網產業的發展。
(2)產業分布“星火燎原”,二、三線城市紛紛投身物聯網產業發展。徐州、佛山,以及四川雙流縣、河北固安縣、山東微山縣等市縣,也紛紛結合本地區的特點,大力培育發展物聯網產業。
(3)產業演變“合縱連橫”,區域分工將進一步顯現。目前國內物聯網產業分布已經呈現相對集中的態勢,隨著未來國內物聯網產業規模的不斷壯大,以及應用領域的不斷拓展,產業鏈之間的分工與整合也將隨之進行,區域之間的分工協作格局也將進一步顯現。
中上游產業市場競爭嚴峻
為便于分析,將物聯網產業鏈條分為上游、中游和下游:
產業鏈上游環節:主要為接入層廠商,包括芯片、傳感器和其他接入硬件以及相關配套的元器件廠商;另外還包括延伸的終端設備廠商。
產業鏈中游環節:包括網絡設備提供商、軟件及應用開發商、系統集成商產業鏈下游環節:包括網絡提供商、網絡運營與服務提供商等。目前我國多個設備企業橫跨產業鏈上游和中游,以此為代表的有遠望谷等。但是從整體實力上,目前還未培育出可以與英特爾等國際大公司抗衡的本土企業。具體從下圖比較可以看出中國企業所面臨的嚴峻競爭市場環境。
圖表:我國物聯網產業鏈各環節面臨的競爭廠商

基礎芯片關鍵器件環節薄弱
物聯網已成為國際科技競爭的新高地,同新能源、綠色制造等并列為我國五大新興戰略產業。
目前全球經濟低迷,眾多的芯片企業都在嘗試轉型和突破現有格局,而物聯網新興市場的蓬勃發展讓大家看到了新的道路,自然能吸引大量的芯片企業跟進。英特爾、高通、ARM、NXP、TI、ADI等芯片巨頭都已積極布局物聯網領域,力圖在物聯網時代搶占先機。
物聯網發展對芯片需求龐大,但由于我國芯片產業基礎薄弱,核心芯片主要依賴進口,如何突破物聯網芯片產業的核心關鍵技術是我國芯片產業布局的重點。
為了贏得市場,廠商需要覆蓋處理器、傳感和通信的廣泛技術組合,以及將這些技術結合在一起的協議,最后還要保證產品服務的安全性。這些公司還需要自己創建中樞節點產品或找到類似產品進行合作,以連接所有的設備。因為目前沒有一個芯片制造商擁有所有這些要素組合,收購和合作是物聯網產業的主流,以提供更完整的物聯網產品和服務。
以TD.SCDMA產業鏈為對比的例子,制約TD.SCDMA產業鏈發展的最大障礙之一是終端性能差,導致中國移動在推廣TD.SCDMA過程中出現政府牽頭但應用不如預期的情況。而終端問題的根源則是核心的芯片、軟件問題太多。我國在TD.SCDMA芯片上起步較晚,整體實習遠遠落后于國際其他3G制式CDMA和WCDMA的芯片成熟度。這一情況也可能出現在物聯網的發展過程中。
(1)RFID芯片整體實力落后RFID芯片在RFID的產品鏈中占據著舉足輕重的位置,其成本占到整個標簽的三分之一左右。從企業角度,標簽芯片設計、天線設計與制造企業總共不到10%,是中國RFID產業最薄弱環節。相比較之下,我國RFID市場上主要的國外芯片廠商有實力較強的Philips、TI、ST、EM等。其中Philips產品覆蓋全頻段、支持不同的標準,在我國RFID市場上擁有重要地位。EM以其低廉的價格搶占了低頻卡的市場。國內的芯片廠商主要有大唐微電子、復旦微電子、上海華虹等,我國的芯片制造商也已具備一定的實力,第二代身份證的芯片就是國內企業自主研發的。但是我國企業的芯片設計技術、生產能力、性能等各方面和國外的大型芯片企業相比還有很大差距。
目前我國RFID芯片設計面臨巨大困難:
1)苛刻的功耗限制;2)片上天線技術;3)后續封裝問題;4)與天線的適配技術。(2)傳感器核心制造技術滯后目前,國內傳感器發展水平與國外相差甚遠。活躍在國際市場上的是德國、日本、美國、俄國等老牌工業國家,其幾乎壟斷“高、精、尖”傳感器和新型傳感器的市場。總體來說,我國傳感器核心制造技術滯后,具體體現在:
1)產品品種不全
我國傳感器品種目前雖然達到6000個,但是國外品種數量則超過20000,高新技術類產品所占比例少,數字化、智能化、微型化產品欠缺。品種不齊全,低檔產品多、高檔產品好,缺乏市場競爭力。
2)自主研發能力還待增強,擁有核心自主知識產權的產品少
目前雖然有2000多家企業從事傳感器的研發和生產,擁有自主研發的企業所占比例較少。雖然近年來政策大力扶持自主創新的影響,但是國產傳感器企業由于長期依賴國外技術的慣性,“外強中干”的局面還將未得到扭轉,國內多家企業仍然以手工方式生產技術含量低或者國外已經停產的產品,大量的新成立的公司以代理和推銷國外產品為主。另外,科研院所對于傳感器技術的研究能力較強,比如以中科院為例,但是其成果以樣品居多,距產業化較遠。自主研發和擁有自主知識產權的科技成果在國際上還不多。
3)工藝裝備落后,產品質量差
我國批量生產的可靠性和穩定性問題還待進一步解決。國內傳感器生產工藝與工藝設備相對落后,微機械加工技術和封裝技術相對落后,加之手工操作多。檢測手段不規范等,導致性能指標和使用壽命都差于國外產品。‘據悉,在化工、機械、石油等領域重大工程中,許多高性能傳感器仍然依賴于進口。這也就不難理解,為何國內高檔產品市場被國外傳感器企業占據,國內傳感器企業則集中在低檔產品市場,同質化競爭十分嚴重。
應用領域受制于各行業標準
基礎芯片關鍵器件環節薄弱行業應用是帶動整個物聯網產業包括產業鏈發展的引擎。但是目前我國各個行業應用都面臨多個問題。
電力行業其一:行業壁壘的問題。其二,行業標準的問題。我國目前在智能電網方面的標準非常薄弱。我國物聯網產業發展現狀與產業鏈分析標準制定依據,但是具體的標準還需要加強制定。
物流行業其一,成本問題:目前RFID芯片標簽和設備成本過高,推廣困難。其二,標準問題:急需制定RFID國家標準及物流行業的物聯網應用標準。其三,關鍵技術落后。其四,安全隱患問題金融行業行業標準缺失是首要問題:目前欠缺金融行業的相關物聯網應用標準,行業標準的缺失始終是阻礙應用普及的關鍵要素。
家電行業其一,行業標準問題:目前,智能家居領域的國際標準尚未成熟,我國相關的行業標準目前仍未能制定出來。其二,實用性的產品還待開發。目前實用性、為市場所接納的產品并不多。安防行業其一,成本因素,該因素大大制約了RFID在安防產業的發展,具體略。其二,安全隱患:取決于技術成熟度。其三,我國缺乏行業應用標準。
醫療衛生行業其一,信息技術標準還需進一步完善:目前需要更多的相關行業標準.其二,網絡搭建問題:缺乏專業應用網絡與公眾服務網絡交互系統的搭建。從以上可以看出,盡管各個行業應用所面臨的問題不同,但是標準的缺乏尤其是行業標準的缺乏給物聯網在行業的應用帶來了很大的阻礙。這是大部分行業應用在目前以及不遠的將來所面臨的共性問題,需要大力解決。
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