2016年伊始,全球各大研究調(diào)查機(jī)構(gòu)紛紛表示看好物聯(lián)網(wǎng)市場(chǎng)。IDC一份新的開(kāi)支指南顯示,全球物聯(lián)網(wǎng)開(kāi)支預(yù)計(jì)將以17%的年復(fù)合增長(zhǎng)率增長(zhǎng),從2015年的6,986億美元增長(zhǎng)到2020年的1.7萬(wàn)億美元。
Gartner也預(yù)測(cè),到2020年物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備安裝量將達(dá)260億,這些設(shè)備在全球經(jīng)濟(jì)環(huán)境中將引領(lǐng)一股1.8萬(wàn)億美元的投資大潮。未來(lái),所有你能想到的任何事物都將連接物聯(lián)網(wǎng)。
并且A股市場(chǎng)是一個(gè)從來(lái)都不缺乏概念的博弈場(chǎng)。像物聯(lián)網(wǎng)這樣的一個(gè)未來(lái)新興理念自然會(huì)被多次炒作。
本文介紹了物聯(lián)網(wǎng)(IoT)以及窄帶物聯(lián)網(wǎng)(NB-IoT)的發(fā)展背景和重大意義,對(duì)物聯(lián)網(wǎng)可能的應(yīng)用場(chǎng)景進(jìn)行了概述,窄帶物聯(lián)網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)的落地,標(biāo)志著物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展元年的到來(lái),有理由相信,在NB-IoT標(biāo)準(zhǔn)確立之后,物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展的速度將大大加快,并且對(duì)物聯(lián)網(wǎng)帶來(lái)的機(jī)會(huì)進(jìn)行深度剖析。
物聯(lián)網(wǎng)是繼計(jì)算機(jī)、互聯(lián)網(wǎng)和移動(dòng)通信之后的又一次信息產(chǎn)業(yè)的革命性發(fā)展。物聯(lián)網(wǎng)被正式列為國(guó)家重點(diǎn)發(fā)展的戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)之一。根據(jù)券商研報(bào)預(yù)測(cè),預(yù)計(jì)未來(lái)幾年,我國(guó)物聯(lián)網(wǎng)行業(yè)年均增速將達(dá)到30%左右,2018年物聯(lián)網(wǎng)行業(yè)市場(chǎng)規(guī)模有望超過(guò)1.5萬(wàn)億元。
近日NB-IoT(窄帶物聯(lián)網(wǎng))標(biāo)準(zhǔn)獲得國(guó)際組織3GPP通過(guò),國(guó)內(nèi)NB-IoT的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)2016年底發(fā)布,2017年初可規(guī)模商用,2017年也是中國(guó)NB-IoT的商用元年。此外三星電子周二表示,將于未來(lái)4年在美國(guó)投資12億美元,提升物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)。
在此消息刺激之下,A股相關(guān)概念股集體爆發(fā)。
那么到底什么是物聯(lián)網(wǎng),什么又是NB-IoT(窄帶物聯(lián)網(wǎng))呢?
物聯(lián)網(wǎng)(英文名Internet of Things,簡(jiǎn)稱(chēng)IoT)概念
讓我們先從物聯(lián)網(wǎng)說(shuō)起。物聯(lián)網(wǎng),就是物物相連組成的一個(gè)網(wǎng)絡(luò),就好比計(jì)算機(jī)互相連接就成了互聯(lián)網(wǎng)一樣。作為互聯(lián)網(wǎng)的延伸,物聯(lián)網(wǎng)利用通信技術(shù)把傳感器、控制器、機(jī)器、人員和物等通過(guò)新的方式聯(lián)在一起,形成人與物、物與物相聯(lián),而它對(duì)于信息端的云計(jì)算和實(shí)體段的相關(guān)傳感設(shè)備的需求,使得產(chǎn)業(yè)內(nèi)的聯(lián)合成為未來(lái)必然趨勢(shì),也為實(shí)際應(yīng)用的領(lǐng)域打開(kāi)無(wú)限可能。
物聯(lián)網(wǎng)的概念是在1999年由凱文·阿什頓(Kevin Ashton)提出的。
物聯(lián)網(wǎng)被視為互聯(lián)網(wǎng)的應(yīng)用擴(kuò)展,應(yīng)用創(chuàng)新是物聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展的核心,以用戶(hù)體驗(yàn)為核心的創(chuàng)新是物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展的靈魂。2005年,在突尼斯舉行的信息社會(huì)世界峰會(huì)上,國(guó)際電信聯(lián)盟發(fā)布了《ITU互聯(lián)網(wǎng)報(bào)告2005:物聯(lián)網(wǎng)》,正式提出了“物聯(lián)網(wǎng)”的概念。
物聯(lián)網(wǎng)原理
物聯(lián)網(wǎng)是在計(jì)算機(jī)互聯(lián)網(wǎng)的基礎(chǔ)上,利用RFID、無(wú)線(xiàn)數(shù)據(jù)通信等技術(shù),構(gòu)造一個(gè)覆蓋世界上萬(wàn)事萬(wàn)物的“Internet of Things”。在這個(gè)網(wǎng)絡(luò)中,物品(商品)能夠彼此進(jìn)行“交流”,而無(wú)需人的干預(yù)。
其實(shí)質(zhì)是利用射頻自動(dòng)識(shí)別(RFID)技術(shù),通過(guò)計(jì)算機(jī)互聯(lián)網(wǎng)實(shí)現(xiàn)物品(商品)的自動(dòng)識(shí)別和信息的互聯(lián)與共享。
RFID,是能夠讓物品“開(kāi)口說(shuō)話(huà)”的一種技術(shù)。在“物聯(lián)網(wǎng)”的構(gòu)想中,RFID標(biāo)簽中存儲(chǔ)著規(guī)范而具有互用性的信息,通過(guò)無(wú)線(xiàn)數(shù)據(jù)通信網(wǎng)絡(luò)把它們自動(dòng)采集到中央信息系統(tǒng),實(shí)現(xiàn)物品(商品)的識(shí)別,進(jìn)而通過(guò)開(kāi)放性的計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)信息交換和共享,實(shí)現(xiàn)對(duì)物品的“透明”管理。
雖然這個(gè)物物相連中物的概念很寬泛,但并不是所有的“物”都能成為物聯(lián)網(wǎng)的一部分,要成為物聯(lián)網(wǎng)中的一部分,這個(gè)“物”必須具備以下幾個(gè)條件:
1、要有數(shù)據(jù)傳輸通路;
2、要有一定的存儲(chǔ)功能;
3、要有CPU;
4、要有操作系統(tǒng);
5、要有專(zhuān)門(mén)的應(yīng)用程序;
6、遵循物聯(lián)網(wǎng)的通信協(xié)議;
7、在世界網(wǎng)絡(luò)中有可被識(shí)別的唯一編號(hào)。
物聯(lián)網(wǎng)的技術(shù)架構(gòu)
從技術(shù)架構(gòu)上來(lái)看,物聯(lián)網(wǎng)可分為三層:
感知層、網(wǎng)絡(luò)層和應(yīng)用層。
感知層由各種傳感器以及傳感器網(wǎng)關(guān)構(gòu)成,包括二氧化碳濃度傳感器、溫度傳感器、濕度傳感器、二維碼標(biāo)簽、RFID標(biāo)簽和讀寫(xiě)器、攝像頭、GPS等感知終端。感知層的作用相當(dāng)于人的眼耳鼻喉和皮膚等神經(jīng)末梢,它是物聯(lián)網(wǎng)識(shí)別物體、采集信息的來(lái)源,其主要功能是識(shí)別物體,采集信息。
網(wǎng)絡(luò)層由各種私有網(wǎng)絡(luò)、互聯(lián)網(wǎng)、有線(xiàn)和無(wú)線(xiàn)通信網(wǎng)、網(wǎng)絡(luò)管理系統(tǒng)和云計(jì)算平臺(tái)等組成,相當(dāng)于人的神經(jīng)中樞和大腦,負(fù)責(zé)傳遞和處理感知層獲取的信息。
應(yīng)用層是物聯(lián)網(wǎng)和用戶(hù)(包括人、組織和其他系統(tǒng))的接口,它與行業(yè)需求結(jié)合,實(shí)現(xiàn)物聯(lián)網(wǎng)的智能應(yīng)用。
物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展現(xiàn)狀
總體來(lái)看,全球物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用仍處于發(fā)展初期,全球物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用呈現(xiàn)加速發(fā)展態(tài)勢(shì),物聯(lián)網(wǎng)在行業(yè)領(lǐng)域的應(yīng)用逐步廣泛深入,在公共市場(chǎng)的應(yīng)用開(kāi)始顯現(xiàn),M2M(機(jī)器與機(jī)器通信)、車(chē)聯(lián)網(wǎng)、智能電網(wǎng)是近兩年全球發(fā)展較快的重點(diǎn)應(yīng)用領(lǐng)域。
M2M(MachinetoMachine)是率先形成完整產(chǎn)業(yè)鏈和內(nèi)在驅(qū)動(dòng)力的應(yīng)用。M2M市場(chǎng)非常活躍,發(fā)展非常迅猛。到2013年底,全球M2M連接數(shù)達(dá)到1.95億,年復(fù)合增長(zhǎng)率為38%。目前,全球已有428家移動(dòng)運(yùn)營(yíng)商提供M2M服務(wù),在安防、汽車(chē)、工業(yè)檢測(cè)、自動(dòng)化、醫(yī)療和智慧能源(600869,股吧)管理等領(lǐng)域增長(zhǎng)非常快。
車(chē)聯(lián)網(wǎng)是市場(chǎng)化潛力最大的應(yīng)用領(lǐng)域之一。車(chē)聯(lián)網(wǎng)可以實(shí)現(xiàn)智能交通管理、智能動(dòng)態(tài)信息服務(wù)和車(chē)輛智能化控制的一體化服務(wù),正在成為汽車(chē)工業(yè)信息化提速的突破口。全球車(chē)載信息服務(wù)市場(chǎng)非?;钴S,成規(guī)模的廠(chǎng)商多達(dá)數(shù)百家,最具代表性的全球化車(chē)載信息服務(wù)平臺(tái)如通用的安吉星(OnStar)、豐田的G-book。
截至2013年年底,安吉星已經(jīng)在全球擁有超過(guò)660萬(wàn)的用戶(hù)。2014年1月份,雪佛蘭、AT&T和OnStar宣布密切合作,通過(guò)AT&T的4GLTE網(wǎng)絡(luò),由OnStar為雪佛蘭汽車(chē)提供基于HTML5的應(yīng)用程序商店服務(wù),包括音樂(lè)、天氣、新聞、汽車(chē)健康檢測(cè)等多項(xiàng)內(nèi)容。
全球智能電網(wǎng)應(yīng)用進(jìn)入發(fā)展高峰期。2013年與智能電網(wǎng)配套使用的智能電表安裝數(shù)量已超過(guò)7.6億只,到2020年智能電網(wǎng)預(yù)計(jì)將覆蓋全世界80%的人口。
近幾年,我國(guó)智能交通市場(chǎng)規(guī)模一直保持穩(wěn)步增長(zhǎng),在智能公交、電子車(chē)牌、交通疏導(dǎo)、交通信息發(fā)布等典型應(yīng)用方面已經(jīng)開(kāi)展了積極實(shí)踐。智能公交系統(tǒng)可以實(shí)時(shí)預(yù)告公交到站信息,如廣州試點(diǎn)線(xiàn)路上實(shí)現(xiàn)了運(yùn)力客流優(yōu)化匹配,使公交車(chē)運(yùn)行速度提高,惠及沿線(xiàn)500萬(wàn)居民公交出行。
ETC是解決公路收費(fèi)站擁堵的有效手段,也是確保節(jié)能減排的重要技術(shù)措施,到2013年年底,全國(guó)ETC用戶(hù)超過(guò)500萬(wàn)。交通部計(jì)劃于2015年底前完成ETC全國(guó)聯(lián)網(wǎng),主線(xiàn)公路收費(fèi)站ETC覆蓋率達(dá)到100%,ETC用戶(hù)數(shù)量達(dá)到2000萬(wàn)。我國(guó)已有5個(gè)示范機(jī)場(chǎng)依托RFID等技術(shù),實(shí)現(xiàn)了航空運(yùn)輸行李全生命周期的可視化跟蹤與精確化定位,使工人勞動(dòng)強(qiáng)度降低20%,分揀效率提高15%以上。
物聯(lián)網(wǎng)市場(chǎng)空間
物聯(lián)網(wǎng)是繼計(jì)算機(jī)、互聯(lián)網(wǎng)和移動(dòng)通信之后的又一次信息產(chǎn)業(yè)的革命性發(fā)展。物聯(lián)網(wǎng)被正式列為國(guó)家重點(diǎn)發(fā)展的戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)之一。物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)具有產(chǎn)業(yè)鏈長(zhǎng)、涉及多個(gè)產(chǎn)業(yè)群的特點(diǎn),其應(yīng)用范圍幾乎覆蓋了各行各業(yè)。華為預(yù)測(cè),到2025年全球?qū)⒂?000億個(gè)連接,其中大部分與物聯(lián)網(wǎng)有關(guān);另一項(xiàng)第三方預(yù)測(cè)則認(rèn)為,到2020年IoT全部產(chǎn)業(yè)鏈價(jià)值有望達(dá)到3萬(wàn)億歐元。
美國(guó)市場(chǎng)研究公司Gartner預(yù)測(cè),到2020年,物聯(lián)網(wǎng)將帶來(lái)每年300億美元的市場(chǎng)利潤(rùn),屆時(shí)將會(huì)出現(xiàn)25億個(gè)設(shè)備連接到物聯(lián)網(wǎng)上,并將繼續(xù)快速增長(zhǎng)。此外,券商研報(bào)表示,去年我國(guó)物聯(lián)網(wǎng)整體市場(chǎng)規(guī)模達(dá)到7500億元,預(yù)計(jì)未來(lái)幾年,我國(guó)物聯(lián)網(wǎng)行業(yè)年均增速將達(dá)到30%左右,2018年物聯(lián)網(wǎng)行業(yè)市場(chǎng)規(guī)模有望超過(guò)1.5萬(wàn)億元。
物聯(lián)網(wǎng)通信技術(shù)分類(lèi)
物聯(lián)網(wǎng)通信的技術(shù)有很多種,從傳輸距離上區(qū)分,可以分為兩類(lèi):一類(lèi)是短距離通信技術(shù),代表技術(shù)有Zigbee、Wi-Fi、Bluetooth、Z-wave等,典型的應(yīng)用場(chǎng)景如智能家居;另一類(lèi)是廣域網(wǎng)通信技術(shù),業(yè)界一般定義為L(zhǎng)PWAN(Low-Power Wide-Area Network,低功耗廣域網(wǎng)技術(shù)),典型的應(yīng)用場(chǎng)景如智能抄表。LPWAN技術(shù)又可分為兩類(lèi):一類(lèi)是工作在非授權(quán)頻段的技術(shù),如Lora、Sigfox等,這類(lèi)技術(shù)大多是非標(biāo)、自定義實(shí)現(xiàn);一類(lèi)是工作在授權(quán)頻段的技術(shù),如GSM、CDMA、WCDMA等較成熟的2G/3G蜂窩通信技術(shù),以及目前逐漸部署應(yīng)用、支持不同category終端類(lèi)型的LTE及其演進(jìn)技術(shù),這類(lèi)技術(shù)基本都在3GPP(主要制定GSM、WCDMA、LTE及其演進(jìn)技術(shù)的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn))或3GPP2(主要制定CDMA相關(guān)標(biāo)準(zhǔn))等國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)組織進(jìn)行了標(biāo)準(zhǔn)定義。
NB-IoT即是2015年9月在3GPP標(biāo)準(zhǔn)組織中立項(xiàng)提出的一種新的窄帶蜂窩通信LPWAN技術(shù)。
窄帶物聯(lián)網(wǎng)(Narrowband Internet of Things)的重大意義
窄帶物聯(lián)網(wǎng)是由3GPP(《第三代伙伴計(jì)劃協(xié)議》)標(biāo)準(zhǔn)化組織定義的一種技術(shù)標(biāo)準(zhǔn),是一種專(zhuān)為物聯(lián)網(wǎng)設(shè)計(jì)的窄帶射頻技術(shù),因此得名。這種技術(shù)可應(yīng)用于GSM網(wǎng)絡(luò)和LTE網(wǎng)絡(luò)。
窄帶物聯(lián)網(wǎng)有啥優(yōu)勢(shì)?
目前物聯(lián)網(wǎng)的應(yīng)用主要使用WiFi和藍(lán)牙技術(shù),數(shù)據(jù)準(zhǔn)確率很低、耗電量極大。而廣域物聯(lián)網(wǎng)可以用光纖,但只適用于連接攝像頭等寬帶終端;低容量傳感器雖然可以使用2G/3G/4G網(wǎng)絡(luò),但難以滿(mǎn)足低功耗低成本的要求,因此目前接入到運(yùn)營(yíng)商網(wǎng)絡(luò)的物聯(lián)網(wǎng)終端僅有6%。但如果利用運(yùn)營(yíng)商的網(wǎng)絡(luò)組織物聯(lián)網(wǎng),就可真正實(shí)現(xiàn)整個(gè)城市一張網(wǎng),便于維護(hù)和管理,NB-IoT也由此應(yīng)運(yùn)而生。
簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō),NB-IoT具有四大優(yōu)勢(shì):廣覆蓋、大連接、低功耗、低成本。
第一先在于覆蓋,NB-IoT比傳統(tǒng)GSM網(wǎng)絡(luò)增益20dB,覆蓋面積擴(kuò)大10倍。
第二海量聯(lián)接,NB-IoT每扇區(qū)可以提供10萬(wàn)個(gè)聯(lián)接,目前全球約有500萬(wàn)個(gè)物理站點(diǎn),假設(shè)全部部署NB-IoT、每站點(diǎn)三個(gè)扇區(qū),那么可以接入的物聯(lián)網(wǎng)終端數(shù)將高達(dá)4500億個(gè)。
第三低功耗,NB-IoT功耗僅為GSM的1/10,終端模組使用AA電池可以獨(dú)立工作10年而不用充電。
第四低成本,模組成本有望降至5美元之內(nèi)。而未來(lái)隨著技術(shù)演進(jìn)及市場(chǎng)發(fā)展帶來(lái)的規(guī)模效應(yīng),功耗和成本還有望進(jìn)一步降低。
此外,在安全性和抗干擾上,基于授權(quán)頻譜的NB-IoT亦優(yōu)于基于非授權(quán)頻譜的WiFi、藍(lán)牙等,從空口上就已經(jīng)進(jìn)行了加密,3GPP也會(huì)討論加密機(jī)制。
對(duì)于物聯(lián)網(wǎng)來(lái)說(shuō),網(wǎng)絡(luò)安全也是至關(guān)重要。
因此,NB-IOT標(biāo)準(zhǔn)優(yōu)勢(shì)明顯,適用于物聯(lián)網(wǎng)時(shí)代的萬(wàn)物互聯(lián),將大大加快物聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展速度。相比較現(xiàn)有的通訊標(biāo)準(zhǔn),NB-IoT能彌補(bǔ)GPRS網(wǎng)絡(luò)低覆蓋、終端功耗高和端到端成本高的缺點(diǎn),降低蜂窩物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用的進(jìn)入門(mén)檻,使每個(gè)物體真正具備互聯(lián)的可能。超強(qiáng)的深度覆蓋和廣度覆蓋提供了無(wú)處不在的物聯(lián)網(wǎng)終端接入能力,終端低功耗和低成本大幅降低了物聯(lián)網(wǎng)終端接入成本,從而真正實(shí)現(xiàn)全聯(lián)接的物聯(lián)網(wǎng)世界。
基于NB-IoT的業(yè)務(wù)
考慮NB-IoT的特性,NB-IoT技術(shù)可滿(mǎn)足對(duì)低功耗/長(zhǎng)待機(jī)、深覆蓋、大容量有所要求的低速率業(yè)務(wù);同時(shí)由于對(duì)于移動(dòng)性支持較差,更適合靜態(tài)業(yè)務(wù)場(chǎng)景或非連續(xù)移動(dòng)、實(shí)時(shí)傳輸數(shù)據(jù)的業(yè)務(wù)場(chǎng)景,并且業(yè)務(wù)對(duì)時(shí)延低敏感,可以考慮的業(yè)務(wù)類(lèi)型如下。
自主異常報(bào)告業(yè)務(wù)類(lèi)型。如煙霧報(bào)警探測(cè)器、智能電表停電的通知等,上行數(shù)據(jù)極小數(shù)據(jù)量需求(十字節(jié)量級(jí)),周期多以年、月為單位。
自主周期報(bào)告業(yè)務(wù)類(lèi)型。如智能公用事業(yè)(煤氣/水/電)測(cè)量報(bào)告、智能農(nóng)業(yè)、智能環(huán)境等,上行較小數(shù)據(jù)量需求(百字節(jié)量級(jí)),周期多以天、小時(shí)為單位。
網(wǎng)絡(luò)指令業(yè)務(wù)類(lèi)型。如開(kāi)啟/關(guān)閉、設(shè)備觸發(fā)發(fā)送上行報(bào)告、請(qǐng)求抄表,下行極小數(shù)據(jù)量需求(十字節(jié)量級(jí)),周期多以天、小時(shí)為單位。
軟件更新業(yè)務(wù)類(lèi)型。如軟件補(bǔ)丁/更新,上行下行較大數(shù)據(jù)量需求(千字節(jié)量級(jí)),周期多以天、小時(shí)為單位。
華為已與全球多家運(yùn)營(yíng)商在中國(guó),德國(guó),西班牙,阿聯(lián)酋等共同完成基于NB-IoT技術(shù)智能水表、智能停車(chē)、智能垃圾箱業(yè)務(wù)的功能驗(yàn)證。其中沃達(dá)豐和華為于2015年底在西班牙完成了NB-IoT預(yù)標(biāo)準(zhǔn)的第一個(gè)試商用測(cè)試,成功的將NB-IoT技術(shù)整合到沃達(dá)豐現(xiàn)有移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)中,發(fā)送NB-IoT消息給水表中的物聯(lián)網(wǎng)模塊,水表的放置環(huán)境通常在壁櫥等隱蔽環(huán)境,且水表無(wú)法外接電源,NB-IoT可有效解決覆蓋及功耗等問(wèn)題。華為與中聯(lián)通、中移動(dòng)也均已開(kāi)始商用測(cè)試和合作,其中2015年MWC,華為聯(lián)合上海聯(lián)通部署首個(gè)基于商用網(wǎng)絡(luò)的智能停車(chē)實(shí)驗(yàn)網(wǎng)絡(luò)。由于NB-IoT標(biāo)準(zhǔn)化未完成,目前的試商用都是非標(biāo)的方案,不過(guò)與最終凍結(jié)的標(biāo)準(zhǔn)NB-IoT業(yè)務(wù)效果相比,差異應(yīng)該并不大。
互聯(lián)網(wǎng)巨頭谷歌公司的執(zhí)行董事長(zhǎng)埃里克.施密特預(yù)言:
互聯(lián)網(wǎng)即將消失,一個(gè)高度個(gè)性化、互動(dòng)化的有趣世界——物聯(lián)網(wǎng)即將誕生。