物联网白皮书()2146970.docx
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1、物联网白皮书(2014)工业和信息化部部电信研究院院2014年年5月版权声明本白皮书版权属属于工业和信信息化部电信信研究院,并并受法律保护护。转载、摘摘编或利用其其它方式使用用 本白皮书书文字或者观观点的,应注注明“来源:工业业和信息化部部电信研究院院”。违反上述述声明者,本本院将追究其其相关法律责责任。【工业和信息化化部电信研究究院,物联网网白皮书(22014),】前 言当前,新一代信信息通信技术术正在全球范范围内引发新新一轮的产业业变革,成为为推动经济社社会发展的重重要力量。物物联网作为我我国战略性新新兴产业的重重要组成部分分,正在进入入深化应用的的新阶段。物物联网与传统统产业、其它它信息
2、技术不不断融合渗透透,催生出新新兴业态和新新的应用,在在加快经济发发展方式转变变、促进传统统产业转型升升级、服务社社会民生方面面正发挥越来来越重要的作作用。我院2011版版物联网白皮皮书重点通过过原创性地系系统梳理,对对物联网的内内涵、关键要要素、技术体体系、产业体体系和资源体体系等内容进进行了澄清。22014版白白皮书则重点点从战略、应应用、技术和和标准、产业业四个角度分分析并归纳22012年以以来物联网发发展的整体特特点和亮点,探探寻物联网发发展的内在规规律,并对未未来发展重点点方向进行研研判。正 文一、全球物联网网发展状况(一)发达国家家把握物联网网发展契机,积积极进行战略略布局当前,以
3、移动互互联网、物联联网、云计算算、大数据等等为代表的新新一代信息通通信技术(IICT)创新新活跃,发展展迅猛,正在在全球范围内内掀起新一轮轮科技革命和和产业变革。物物联网通过与与其它ICTT技术的不断断融合,正加加速与制造技技术、新能源源、新材料等等其他领域的的渗透。面对对国际金融危危机引致的经经济困局,以以及新一轮技技术革命可能能带来的历史史机遇,发达达国家政府纷纷纷进行物联联网战略布局局,开始重新新审视实体经经济和制造业业战略地位,瞄瞄准重大融合合创新技术的的研发与应用用,寻找新一一轮增长动力力,以期把握握未来国际经经济科技竞争争主动权。继美国政府提出出制造业复兴兴战略以来,美美国逐步将物
4、物联网的发展展和重塑美国国制造优势计计划结合起来来以期重新占占领制造业制制高点。美国竞争力委员员会(Couuncil on Coompetiitivenness)指指出“数字技术、纳纳米技术变革革正在开辟美美国制造业的的广阔创新空空间”。自20111年以来,美美国政府先后后发布了先进进制造伙伴计计划、总统创创新伙伴计划划,将以物联联网技术为根根基的网络物物理系统(CCyber-Physiical Systeem,CPSS)列为扶持持重点,并引引入企业与大大学的技术专专家共同制定定其参考框架架和技术协议议,持续推进进物联网在各各行业中的部部署。在此过过程中出现了了“工业互联网网(Induustr
5、iaal Intternett)”的概念,美美国总统创新新伙伴项目(PPIF)提出出政府和行业业合作,创造造新一代的可可互操作、动动态、高效的的“智能系统”-工业互联联网,其内涵涵是基于物联联网、工业云云计算和大数数据应用,架架构在宽带网网络基础之上上,实现人、数数据与机器的的高度融合,从从而促进更完完善的服务和和更先进的应应用。美国国国家标准与技技术研究院(NNIST)组组织其工业界界和ICT产产业界的龙头头企业,共同同推动工业互互联网相关标标准框架的制制定,通用电电气(GE)公公司联合亚马马逊、埃森哲哲、思科等企企业共同打造造支持“工业互联网网”战略的物联联网与大数据据分析平台。欧盟建立了
6、相对对完善的物联联网政策体系系,积极推动动物联网技术术研发。近年来,欧盟对对物联网科技技创新的重视视程度越来越越高,相关物物联网政策已已经涵盖了技技术研发、应应用领域、标标准制定、管管理监控、未未来愿景等各各个领域,发发布了信息化化战略框架、行行动计划、战战略研究路线线图等,并试试图通过“创新型联盟盟”快速推动物物联网融合创创新在多个领领域中的深度度渗透。欧盟盟在第七科研研框架计划(FFramewwork Progrram 7,FP77)下,设立立了IoT-A、IoTT6、opeenIoT等等一系列项目目对物联网进进行了研发,在在智能电网、智智慧城市、智智能交通方面面进行了积极极部署。欧盟盟在
7、20133年通过了“地平线20020”科研计划,旨旨在利用科技技创新促进增增长、增加就就业,以塑造造欧洲在未来来发展的竞争争新优势。“地平线20020”计划中,物物联网领域的的研发重点集集中在传感器器、架构、标标识、安全和和隐私、语义义互操作性等等方面。德国联邦政府在在高技术战战略20200行动计划中中明确提出了了工业4.00理念。工业4.0作为为未来十大行行动计划之一一,政府将投投资超过2亿亿欧元,从而而巩固德国在在工业制造领领域的优势地地位,引领未未来全球的工工业发展。在在2013年年4月汉诺威威工业博览会会上,德国正正式发布了关关于实施“工业4.00”战略的建议议1。工业44.0将软件件
8、、传感器和和通信系统集集成于CPSS,通过将物物联网与服务务引入制造业业重构全新的的生产体系,改改变制造业发发展范式,形形成新的产业业革命。韩国政府则预见见到以物联网网为代表的信信息技术产业业与传统产业业融合发展的的广阔前景,持持续推动融合合创新。继韩国IT融融合发展战略略之后,韩韩国政府持续续推动传统产产业与ICTT的融合创新新,并为ICCT融合发展展确立了法规规制度、组织织机构和市场场监管基础,以以确保韩国企企业在全球化化市场中的差差异化竞争优优势。近年来来,韩国政府府通过在汽车车、造船、服服装等行业设设立IT融合合革新中心,已已经撮合三星星等IT企业业通过物联网网技术与现代代汽车等制造造
9、企业缔结战战略合作项目目,规模开展展了智能化融融合产品的联联合研发与产产品生产。22013年110月,韩国国政府发布了了ICT研究究与开发计划划“ICT WAVE”,目标是未未来5年投入入8.5万亿亿韩元(800亿美元),在在内容、平台台、网络、设设备和安全55大领域发展展10大ICCT关键技术术和15项关关键服务,其其中物联网平平台被列入110大关键技技术。韩国科科学信息通信信技术和未来来规划部(MMSIP)还还计划在20014年推出出物联网国家家行动计划,进进一步推动IICT与其它它产业的融合合。(二)物联网应应用稳步发展展,市场化机机制正逐步形形成受各国战略引领领和市场推动动,全球物联联
10、网应用呈现现加速发展态态势,物联网网所带动的新新型信息化与与传统领域走走向深度融合合,物联网对对行业和市场场所带来的冲冲击和影响已已经广受关注注。总体来看看,全球物联联网应用仍处处于发展初期期,物联网在在行业领域的的应用逐步广广泛深入,在在公共市场的的应用开始显显现,M2MM(机器与机机器通信)、车车联网、智能能电网是近两两年全球发展展较快的重点点应用领域。M2M是率先形形成完整产业业链和内在驱驱动力的应用用。M2M市场非常常活跃,发展展非常迅猛。到到2013年年底,全球MM2M连接数数达到1.995亿,年复复合增长率为为38%。MM2M连接数数占据移动连连接数的比例例从20100年的1.44
11、%提高到22013年的的2.8%22,预计20014年底全全球M2M连连接数将达到到2.5亿。电电信运营商仍仍是M2M的的主要推动者者,法国电信信Orangge是欧洲第第一家提供完完整M2M方方案的电信运运营商,德国国电信在20012年2月月推出了M22M全球运营营平台,ATT&T通过与与云服务和软软件提供商AAxeda公公司合作,向向企业提供MM2M应用开开发平台(AADPs),帮帮助企业解决决开发中的共共性问题。目目前(截止22014年55月),全球球已有4288家移动运营营商提供M22M服务,在在安防、汽车车、工业检测测、自动化、医医疗和智慧能能源管理等领领域增长非常常快。车联网是市场化
12、化潜力最大的的应用领域之之一。车联网可以实现现智能交通管管理、智能动动态信息服务务和车辆智能能化控制的一一体化服务,正正在成为汽车车工业信息化化提速的突破破口。以车联联网逐步普及及为标志,汽汽车工业已经经开始进入“智慧时代”。以美国为为例,20113年出产的的低端车型已已实现联网,具具有自动泊车车、自动跟车车及主动避撞撞等功能。全全球车载信息息服务市场非非常活跃,成成规模的厂商商多达数百家家,最具代表表性的全球化化车载信息服服务平台如通通用的安吉星星(OnSttar)、丰丰田的G-bbook。截截至 20113 年年底底, 安吉星星已经在全球球拥有超过 660 万万的用户。(截至20114年年
13、底,安安吉星已经在在全球拥有超超过700万的用用户,其中中中国地区用户户数量达800万【数据来来源于】)。2014年1月份,雪佛兰、AT&T和OnStar宣布密切合作,通过AT&T的4G LTE网络,由OnStar为雪佛兰汽车提供基于HTML5的应用程序商店服务,包括音乐、天气、新闻、汽车健康检测等多项内容。全球智能电网应应用进入发展展高峰期。2013年与智智能电网配套套使用的智能能电表安装数数量已超过77.6亿只,到到2020年年智能电网预预计将覆盖全全世界80%的人口。22011年,美美国制定了四四项支柱性政政策推动智能能电网建设,目目前其应用效效果已经显现现,三分之一一的美国人用用上了智
14、能电电表,高峰时时用电量减少少了20%30%;平平均停电时间间缩短了200%3。德国、英英国、北欧及及美国加州在在加紧开发以以分布式电源源为主体的智智能电网关键键技术“虚拟电电厂”,以实现“可再生能源源的最大化利利用”,此外还利利用信息通信信技术精确控控制电力需求求。“需求响应(DDemandd Respoonse,DDR)”是智能电网网的发展重点点之一,利用用电力需求的的弹性特点,通通过引导用户户短期或长期期改变用电模模式,减少或或者推移某时时段的用电负负荷而响应电电力供应,从从而优化资源源配置,保障障电网的稳定定性。欧美国国家针对用电电大户的DRR已经普及,日日本横滨市和和北九州市也也开始
15、对普通通家庭的需求求响应进行论论证。(三)物联网技技术创新活跃跃,IP化和和语义化成为为技术标准热热点全球各国不断深深化物联网技技术研究,围围绕物联网的的技术研究和和创新持续活活跃,同时也也加速了物联联网国际标准准化进程。物物联网体系架架构对推动物物联网规模和和可持续发展展具有重要意意义而成为全全球关注和推推进的重点,多多种短距离通通信技术互补补共存并面向向重点行业领领域特殊需求求加快优化和和适配,无线线传感网方面面跨异构传输输机制的网络络层和应用层层协议成为研研发热点,语语义技术作为为推进物联网网感知信息自自动识别处理理和共享的基基础而受到普普遍重视,物物联网与移动动互联网在端端管云多层融融
16、合协同发展展。1.物联网体系系架构设计依依然是国际关关注和推进重重点针对物联网的通通用体系架构构研究成为国国际关注的重重点,欧盟在在FP7中设设立了两个关关于物联网体体系架构的项项目,其中SSENSEII项目目标是是通过互联网网将分布在全全球的传感器器与执行器网网络链接起来来,IoT-A项目目标标是建立物联联网体系结构构参考模型。韩韩国电子与通通信技术研究究所(ETRRI)提出了了泛在传感器器网络(Ubbiquittous Sensoor Netwoork,USSN)体系架架构并已形成成国际电信联联盟(ITUU-T)标准准,目前正在在进一步推动动基于Webb的物联网架架构的国际标标准化工作。物
17、物联网标准化化组织(onneM2M)自自成立以来,在在需求、架构构、语义等方方面积极开展展研究,目前前正在积极开开展基于表征征状态转移风风格(RESSTful)的的体系架构的的标准化工作作。2.感知层短距距离通信技术术共存发展针对物联网应用用特点和低功功耗目标,各各国际组织不不断推动新的的技术标准研研究。IEEEE802.11针对物物联网应用场场景,正在开开发工作在11GHz以下下频段面向物物联网应用的的802.111ah协议议标准,目标标支持更灵活活的速率如低低速率等级、可可支持上千个个节点、支持持长时间电池池供电。IEEEE8022.15.44q工作组针针对传感网应应用正在开发发超低功耗无
18、无线个域网标标准,目标功功率降低到115mw以下下。蓝牙特别别兴趣组(SSIG)推出出的蓝牙4.0版本标准准中,最大特特点是支持低低功耗模式。根根据SIG测测试,低功耗耗蓝牙与高速速蓝牙相比,能能够降低近990%的功耗耗,使用1颗颗纽扣电池的的工作时间最最多可达1年年以上。智能电网、智能能交通、智能能医疗等应用用市场的发展展,推动不同同无线技术在在不同应用场场景下的竞争争融合发展。智智能电网领域域将形成基于于802.115.4g与与802.111ah之间间的竞争格局局;智能交通通领域基于8802.111p的短距离离通信技术和和基于LTEE的宽带移动动通信技术都都有一定程度度的应用;智智能医疗领
19、域域支持低功耗耗模式的蓝牙牙4.0版本本和基于8002.15.6的体域网网【备注:人人体上或人体体内的应用】技术共存发展。3.无线传感网网IP化步伐伐加快虽然目前无线传传感网组网仍仍以非IP技技术为主,但但将IP技术术特别是IPPv6技术延延伸应用到感感知层已经成成为重要的趋趋势。互联网网工程任务组组(IETFF)积极推动动轻量级IPPv6技术在在无线传感器器网的应用,66LoWPAAN、RoLL、CoAP等等核心标准已已经基本制定定完成,其中中6LoWPPAN协议底底层采用IEEEE8022.15.44规定的物理理层(PHYY)和媒质接接入控制(MMAC)层协协议,网络层层则根据节点点资源受
20、限和和低功耗等特特点对IPvv6协议进行行了裁剪和优优化。ZiggBee联盟盟的智能电力力Smartt Energgy 2.0应用用框架已经全全面支持IPP协议,同时时联盟还成立立了IP-sstack工工作组以制定定IPv6协协议在ZiggBee中的的应用方法。工工业无线标准准ISA-1100.111a已明确支支持6LoWWPAN协议议。围绕轻量量级IPv66的互操作性性测试成为产产业界推进重重点,IPSSO联盟、欧欧盟PROBBE-IT项项目分别在全全球范围内组组织开展了互互操作性测试试。4.物联网语义义从传感网本本体定义向网网络/服务/资源本体延延伸为了解决物联网网中由于资源源异构及跨系系
21、统分布引起起的资源互操操作性问题,语语义技术被引引入到物联网网中。语义提提供更适合机机器处理的数数据描述,有有利于实现物物联网各种信信息的开放共共享以及对信信息的自动处处理。W3CCSSN-XXG(Semmanticc Sensoor Netwoork Incubbator Groupp)已经基本本完成对传感感网本体的定定义,包括对对传感器感知知数据、传感感器节点本身身、处理进程程等。同时物物联网语义研研究及本体定定义范围不断断扩展,onneM2M组组织设立抽象象语义能力项项目,研究如如何定义和实实现语义能力力;欧盟IooT.estt项目给出了了端到端的物物联网本体框框架,正在开开展物联网服服
22、务、资源、测测试、服务质质量方面的本本体研究。5.物联网与移移动互联网在在终端、网络络、平台及架架构上融合发发展物联网与移动互互联网正在各各个层面融合合发展。终端端层面,操作作系统是融合合发展的技术术轴心。当前前,主流移动动终端操作系系统不断提升升对传感、交交互技术的支支持,同时通通过提供终端端与周边设备备之间的控制制接口,力图图成为体域、家家居、车域等等环境中周边边设备的控制制中心。例如如谷歌通过开开放配件应用用程序接口(AAOA API)支支持安卓终端端基于USBB、蓝牙、WWi-Fi等等通信协议,实实现与周边设设备之间的互互联协同。操操作系统的应应用范畴已超超越了智能手手机和平板电电脑的
23、边界,针针对可穿戴设设备、智能电电视、家庭网网关、车载系系统等新型设设备进行定制制与裁剪。网网络层面,33GPP正在在研究机器类类通信(Maachinee Type Commuunicattions,MMTC)和智智能终端对现现有网络架构构的影响。平平台层面,通通过RESTTful、MMQTT、SSockett等协议向第第三方开发者者开放数据读读取或控制能能力成为发展展重点,针对对物联网的开开发工具包(SSDK)及调调试工具等逐逐渐出现,与与应用程序商商店、社交网网络、微博、搜搜索引擎等的的融合成为物物联网感知信信息分发共享享的未来方向向。架构层面面,互联网理理念和Webb理念不断向向物联网渗
24、透透,ITU-T已经发布布了基于Weeb的物联网网架构标准即即Y.20663;oneeM2M架构构采用Webb化理念,一一切可访问的的数据、对象象、实体均抽抽象为资源(rresourrce),由由统一的URRI进行标识识;IETFF制定的资源源受限物体应应用层协议(CCoAP协议议),即是RREST风格格面向资源受受限网络的WWeb协议。6.全球物联网网标准化稳步步推进物联网持续成为为国际标准化化热点,多个个国际标准化化组织设立专专门的工作组组来总体协调调和推进物联联网标准化,IITU-T先先后设立IooT-GSII(全球物联联网标准举措措)、FGMM2M(M22M焦点组),国国际标准组织织/
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