物聯(lián)網(wǎng)正在不斷推動(dòng)物理世界向數(shù)字世界轉(zhuǎn)換

在新十年開(kāi)始之際，本文將梳理物聯(lián)網(wǎng)在技術(shù)、政策和市場(chǎng)發(fā)展征程中的主要特征及關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)，固本強(qiáng)基，揚(yáng)長(zhǎng)避短，迎接進(jìn)一步融合產(chǎn)業(yè)、賦能產(chǎn)業(yè)、促進(jìn)產(chǎn)業(yè)釋放數(shù)字經(jīng)濟(jì)新動(dòng)能的智能網(wǎng)聯(lián)新時(shí)代。

早在2009年，物聯(lián)網(wǎng)就被列為我國(guó)重點(diǎn)發(fā)展戰(zhàn)略產(chǎn)業(yè)。2018年12月，物聯(lián)網(wǎng)第一次在中央經(jīng)濟(jì)工作會(huì)議上作為新型基礎(chǔ)設(shè)施被提出。2020年4月，國(guó)家發(fā)改委首次明確新型基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)(以下簡(jiǎn)稱“新基建”)的范圍，包含以5G、物聯(lián)網(wǎng)為代表的信息基礎(chǔ)設(shè)施，以大數(shù)據(jù)、人工智能等技術(shù)深度應(yīng)用的融合基礎(chǔ)設(shè)施，和以支撐科學(xué)研究、技術(shù)開(kāi)發(fā)等的創(chuàng)新基礎(chǔ)設(shè)施。今年5月，全國(guó)兩會(huì)將“新基建”寫(xiě)入政府工作報(bào)告。

2020年是“十四五”規(guī)劃年，物聯(lián)網(wǎng)行業(yè)也因席卷全球的新冠疫情按下了快進(jìn)鍵。2020年，我國(guó)物聯(lián)網(wǎng)經(jīng)歷了第一個(gè)“黃金十年”，在新十年開(kāi)始之際，本文將梳理物聯(lián)網(wǎng)在技術(shù)、政策和市場(chǎng)發(fā)展征程中的主要特征及關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)，固本強(qiáng)基，揚(yáng)長(zhǎng)避短，迎接進(jìn)一步融合產(chǎn)業(yè)、賦能產(chǎn)業(yè)、促進(jìn)產(chǎn)業(yè)釋放數(shù)字經(jīng)濟(jì)新動(dòng)能的智能網(wǎng)聯(lián)新時(shí)代。

物聯(lián)網(wǎng)概念演進(jìn)與技術(shù)創(chuàng)新

物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展至今，通過(guò)搭建一套集數(shù)據(jù)感知、搜集、傳輸、計(jì)算及分析為一體的數(shù)據(jù)管理閉環(huán)，物聯(lián)網(wǎng)正在不斷推動(dòng)物理世界向數(shù)字世界轉(zhuǎn)換，大力發(fā)展以數(shù)據(jù)為核心生產(chǎn)要素的數(shù)字經(jīng)濟(jì)體系，并優(yōu)先在智慧城市、工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)、車(chē)聯(lián)網(wǎng)等重點(diǎn)行業(yè)形成了具有行業(yè)特色的解決方案，在數(shù)字經(jīng)濟(jì)體系發(fā)展中起到了重要的先導(dǎo)示范作用(如圖1所示)。

圖1 數(shù)字經(jīng)濟(jì)體系架構(gòu)圖

從最初的感知網(wǎng)，再到如今數(shù)字經(jīng)濟(jì)體系的核心要素之一，物聯(lián)網(wǎng)已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了在國(guó)家戰(zhàn)略、行業(yè)發(fā)展引導(dǎo)、企業(yè)經(jīng)營(yíng)策略及用戶業(yè)務(wù)體驗(yàn)等視角的多維度理念進(jìn)步，形成了一套“頂層設(shè)計(jì)+具體行業(yè)應(yīng)用”的概念體系，未來(lái)將在各個(gè)行業(yè)進(jìn)一步深度擴(kuò)充。

物聯(lián)網(wǎng)廣義上泛指將萬(wàn)事、萬(wàn)物互相聯(lián)網(wǎng)，其構(gòu)成核心要素有三：

一是具有感知能力且能聯(lián)網(wǎng)的世界萬(wàn)物；

二是建立在電信和互聯(lián)網(wǎng)基礎(chǔ)上的龐大網(wǎng)絡(luò)；

三是能夠挖掘數(shù)據(jù)價(jià)值的超強(qiáng)算力。

三個(gè)維度的技術(shù)創(chuàng)新與突破是物聯(lián)網(wǎng)蓬勃發(fā)展的重要支撐，也與新基建中的信息基礎(chǔ)設(shè)施、融合信息基礎(chǔ)設(shè)施和創(chuàng)新應(yīng)用基礎(chǔ)設(shè)施分別對(duì)應(yīng)。一方面，感知技術(shù)的進(jìn)步加速了數(shù)字化征程，時(shí)至今日，感知技術(shù)正逐漸由高精度采集向融合處理、交換信息能力的智能化方向升級(jí)；另一方面，通信技術(shù)不斷迭代奠定網(wǎng)絡(luò)大框架，從始發(fā)于19世紀(jì)對(duì)機(jī)器間有線無(wú)線通信方式的探索，到冷戰(zhàn)背景下早期互聯(lián)網(wǎng)與衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)雛形的誕生，再到今天第五代移動(dòng)通信技術(shù)(5G)的揚(yáng)帆啟航，6G啟動(dòng)也進(jìn)入展望。

與此同時(shí)，計(jì)算技術(shù)助力產(chǎn)業(yè)經(jīng)濟(jì)數(shù)字化發(fā)展，以大數(shù)據(jù)、人工智能、區(qū)塊鏈、先進(jìn)計(jì)算等為典型代表的新一代計(jì)算技術(shù)正與傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)不斷融合，以數(shù)據(jù)中心和智能計(jì)算中心為核心的算力基礎(chǔ)設(shè)施也在充分挖掘物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)生的數(shù)據(jù)價(jià)值，成為價(jià)值鏈條的關(guān)鍵核心。

產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型與升級(jí)

過(guò)去十年，各國(guó)政策導(dǎo)向積極明朗、關(guān)鍵技術(shù)落地支撐、商業(yè)應(yīng)用百花齊放，市場(chǎng)表現(xiàn)穩(wěn)中有進(jìn)，是物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)發(fā)展的黃金十年。

政府戰(zhàn)略定位高，著力改善行業(yè)發(fā)展痛點(diǎn)

在政策方面，各國(guó)高度重視物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展，紛紛將物聯(lián)網(wǎng)計(jì)劃寫(xiě)入國(guó)家重大戰(zhàn)略性文件。各國(guó)政府制定物聯(lián)網(wǎng)政策逐漸呈現(xiàn)兩大特點(diǎn)：

一是將物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展戰(zhàn)略與數(shù)字經(jīng)濟(jì)社會(huì)相連接，聚焦國(guó)民經(jīng)濟(jì)重點(diǎn)信息化領(lǐng)域，優(yōu)先發(fā)展重點(diǎn)垂直行業(yè)領(lǐng)域；

二是著力關(guān)注安全和協(xié)同兩個(gè)要素，關(guān)注物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)安全、數(shù)據(jù)安全和終端安全。

同時(shí)，物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用場(chǎng)景的碎片化性質(zhì)決定了對(duì)打通設(shè)備間的數(shù)據(jù)通道實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)流動(dòng)的必然需求，政府各部門(mén)跨行業(yè)的協(xié)同管理也十分迫切。

技術(shù)創(chuàng)新迭代快，加速傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)升級(jí)

在技術(shù)層面，從底層硬件，到上層應(yīng)用，從通信網(wǎng)絡(luò)，到業(yè)務(wù)集成平臺(tái)都取得了長(zhǎng)足的進(jìn)步。以網(wǎng)絡(luò)層的通信技術(shù)為例(見(jiàn)圖2)，通信接入技術(shù)在過(guò)去十年花開(kāi)遍地，組成了從有線到無(wú)線、從長(zhǎng)距到短距等適用于多種場(chǎng)景的豐富技術(shù)資源池。

圖2 物聯(lián)網(wǎng)通信技術(shù)體系簡(jiǎn)單示意圖

同時(shí)，各類(lèi)通信接入技術(shù)都在不斷演進(jìn)，提升速率、功耗和覆蓋范圍等相關(guān)性能指標(biāo)以滿足各種多樣化的市場(chǎng)需求。

首先，在短距離無(wú)線通信技術(shù)層面，以Wi-Fi為例，從最初的8011.11b發(fā)展到現(xiàn)在8011.11x，截至2019年，Wi-Fi已有近20年的發(fā)展歷史。

其次，隨著入網(wǎng)設(shè)備的大幅增加和應(yīng)用場(chǎng)景的多樣化需求，以低成本、低數(shù)據(jù)量、低能耗且遠(yuǎn)距離為主要特征的低功耗廣域網(wǎng)(LPWAN)的開(kāi)始受到重視。其最早出現(xiàn)于20世紀(jì)末，由于場(chǎng)景局限性和2G的問(wèn)世而淡出市場(chǎng)。2009年Sigfox成立，非授權(quán)頻譜技術(shù)市場(chǎng)再度發(fā)展，隨后出現(xiàn)的LoRa等系列非授權(quán)頻譜技術(shù)，也加速了LPWAN的全面鋪開(kāi)。

再次，授權(quán)蜂窩無(wú)線通信技術(shù)也在不斷突破，自2009年3GPP開(kāi)始啟動(dòng)LTE的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)細(xì)分以來(lái)，不斷調(diào)整網(wǎng)絡(luò)性能指標(biāo)以滿足差異化應(yīng)用場(chǎng)景需求。如2014年R12提出Cat.0標(biāo)準(zhǔn)，2016年提出NB-IoT和LTE-M標(biāo)準(zhǔn)，2017年 R14開(kāi)啟5G技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)等。2020年，R17將進(jìn)一步調(diào)整5G、NB-IoT等體系，隨著2G/3G在我國(guó)退網(wǎng)進(jìn)程加快，LTE系列標(biāo)準(zhǔn)和NB-IoT將仍在較長(zhǎng)時(shí)間內(nèi)發(fā)揮作用。

最后，作為授權(quán)頻段的典型LPWA技術(shù)代表NB-IoT (窄帶物聯(lián)網(wǎng))，在過(guò)去十年間經(jīng)歷了頻繁的迭代，并于近年迎來(lái)官方助力。2020年5月7日，工信部發(fā)布《關(guān)于深入推進(jìn)移動(dòng)物聯(lián)網(wǎng)全面發(fā)展的通知》，宣布將推動(dòng)2G/3G物聯(lián)網(wǎng)業(yè)務(wù)遷移轉(zhuǎn)網(wǎng)，建立NB-IoT、4G(含LTE-Cat1)和5G協(xié)同發(fā)展的移動(dòng)物聯(lián)網(wǎng)綜合生態(tài)體系；隨后在7月9日，ITU正式批準(zhǔn)NB-IoT為5G標(biāo)準(zhǔn)，NB-IoT成為mMTC(大規(guī)模機(jī)器類(lèi)通信)場(chǎng)景下的重要技術(shù)支撐。此類(lèi)舉措將為移動(dòng)物聯(lián)網(wǎng)造就顯著成長(zhǎng)空間，也為NB-IoT在LPWA領(lǐng)域擴(kuò)張帶來(lái)市場(chǎng)信心，加速我國(guó)物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。

市場(chǎng)空間增長(zhǎng)大，迎來(lái)數(shù)字經(jīng)濟(jì)發(fā)展新高峰

通過(guò)梳理國(guó)際咨詢機(jī)構(gòu)關(guān)于物聯(lián)網(wǎng)連接歷史預(yù)測(cè)數(shù)據(jù)發(fā)現(xiàn)，過(guò)去十年，全球物聯(lián)網(wǎng)市場(chǎng)的表現(xiàn)與歷史階段的預(yù)期相較穩(wěn)中有進(jìn)，甚至超額完成了部分機(jī)構(gòu)的預(yù)測(cè)目標(biāo)。

2020年，在政策利好的大環(huán)境下，得益于技術(shù)的迅速迭代與商業(yè)模式的創(chuàng)新，物聯(lián)網(wǎng)市場(chǎng)迎來(lái)發(fā)展新的里程碑。GSMA統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)顯示，截至2018年底，全球蜂窩物聯(lián)網(wǎng)連接規(guī)模突破10億;2019年我國(guó)突破10億。2020年1月，全球NB-IoT連接數(shù)突破一億大關(guān)，增長(zhǎng)動(dòng)力源自中國(guó)；2月，中國(guó)NB-IoT連接數(shù)突破一億大關(guān)(見(jiàn)圖3)。

自2013年Rel-13 ，NB-IoT標(biāo)準(zhǔn)在3GPP組織中開(kāi)始制定，到2016年首個(gè)NB-IoT標(biāo)準(zhǔn)發(fā)布，再到2020年Rel-16凍結(jié)，NB-IoT正式成為5G標(biāo)準(zhǔn)核心組成部分。如今，NB-IoT已實(shí)現(xiàn)在全球50多個(gè)國(guó)家大規(guī)模商用，未來(lái)，全球統(tǒng)一的技術(shù)演進(jìn)與更長(zhǎng)的技術(shù)生命周期將進(jìn)一步降低商業(yè)化風(fēng)險(xiǎn)，為NB-IoT產(chǎn)業(yè)發(fā)展帶來(lái)更強(qiáng)定力。

圖3 2010年-2025年全球物聯(lián)網(wǎng)連接規(guī)模(來(lái)源：GSMA)

與此同時(shí)，業(yè)界對(duì)NB-IoT的市場(chǎng)表現(xiàn)也持積極態(tài)度。據(jù)市場(chǎng)研究機(jī)構(gòu)OMDIA機(jī)構(gòu)分析，2019年，全球包括2G/3G/4G在內(nèi)的蜂窩模組出貨量突破3億，預(yù)計(jì)2025年達(dá)到6億。其中包括NB-IoT和LTE-M技術(shù)的LPWA模組出貨量逼近2億，5G逼近1000萬(wàn)(見(jiàn)圖4)。

圖4 2019-2025年全球蜂窩IoT 模組出貨量(來(lái)源：OMDIA)

此外，5G將為NB-IoT發(fā)展帶來(lái)協(xié)同效應(yīng)也形成行業(yè)共識(shí)，據(jù)Analysys Mason 預(yù)測(cè)，5G助力物聯(lián)網(wǎng)在應(yīng)用層發(fā)力，表現(xiàn)為各個(gè)傳統(tǒng)領(lǐng)域聯(lián)網(wǎng)終端數(shù)劇增。2028年，全球物聯(lián)網(wǎng)5G總連接數(shù)達(dá)到1.5億,其中車(chē)聯(lián)網(wǎng)將為主要應(yīng)用領(lǐng)域。

展望未來(lái)

2005年ITU的物聯(lián)網(wǎng)報(bào)告的第六章，以“2020年一天的生活”為題，描述了當(dāng)時(shí)的社會(huì)對(duì)未來(lái)物聯(lián)網(wǎng)重塑下2020年的生活的美好遐想：車(chē)輛問(wèn)題自動(dòng)告警、全自動(dòng)汽車(chē)維修、智能手表電子付款、飲料機(jī)個(gè)性化推薦、眼鏡接聽(tīng)視頻電話等。

現(xiàn)在回首，當(dāng)年遐想的應(yīng)用場(chǎng)景已實(shí)現(xiàn)了大半?，F(xiàn)在，我國(guó)物聯(lián)網(wǎng)經(jīng)過(guò)近十年來(lái)的探索與積累，帶來(lái)了更加全面的認(rèn)知，也賦予了未來(lái)更廣闊的想象和發(fā)展空間。

隨著終端設(shè)備普及率和入網(wǎng)率的不斷提高，作為一項(xiàng)系統(tǒng)工程的物聯(lián)網(wǎng)，需要感知層、網(wǎng)絡(luò)層和應(yīng)用層協(xié)同發(fā)展，作為打通數(shù)字煙囪的關(guān)鍵要素，共同搭建完善流暢的數(shù)字產(chǎn)業(yè)生態(tài)。另外，物聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)和設(shè)備安全的重要性日益凸顯，物聯(lián)網(wǎng)場(chǎng)景的多元化、芯片計(jì)算能力對(duì)終端成本考驗(yàn)較大，都將帶來(lái)不同程度影響。

2020年，新冠疫情爆發(fā)，危中有機(jī)，促發(fā)“新基建”發(fā)展高峰。放眼下一個(gè)十年，相信通過(guò)政策、技術(shù)和市場(chǎng)的利好因素的內(nèi)外力共同驅(qū)動(dòng)下，以及“新基建”啟動(dòng)快進(jìn)鍵的作用下，物聯(lián)網(wǎng)將會(huì)迎來(lái)下一個(gè)黃金十年。