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陈如明:物联网发展面临的一些问题的思考

时间:2011-03-01 00:52:15
      目前普遍认为,物联网可分为感知、传输、应用三个层面的体系架构,与传统电信网或互联网不一样的是,物联网在每一个层面上都将有很多种选择,例如其感知层包括条码识读、RFID、传感器、传感网(由大量各类传感器节点组成的自组织网络)、摄像头、视频检测识别、IrDA、GPS、M2M终端、传感器网关等;网络层包括各类信息通信网络:2G/2.75G/3G/3G+/3.9G/4G……移动互联网、INTERNET/INTERNET2/NGI/NGN/NGTN/NGBTVN/NGBWMN/NGXXX……卫星网、应急联动数字集群网及物联网信息中心与物联网管理中心等;应用层包括各类物联网与行业专业技术有机结合的各种智能化应用解决方案,首先可推工业化与信息化融合的两化融合,进而扩展至各行各业,如智能农业、市政工程、质量监控、公共安全、远程医疗、智能交通、环境监测、智能家居、灾难管理、节能减排、后勤物流等等。这样,在未来生态环境建设过程中,物联网浸透能力极强,从而产业规模巨大,商业模式及跨部门协同亦变得异常关键。
      美国咨询机构Forrester预测,到2020年,世界上物物互联的业务,跟人与人通信的业务相比,将达到30∶1,仅仅是在智能电网和机场防入侵系统方面就有上千亿元的市场,“物联网”是下一个万亿量级的信息通信产业发展领域,这绝对不是原来狭窄意义上的物联网,固然互联网INTERNET/NGI是其重要网络支持平台,但显然不仅如此。因此,将物联网IOT中的I(INTERNET)理解为“INTER-NET”似乎更科学合理。
      全面感知、可靠传送及智能处理是物联网的三大核心能力,泛在化与智能化则是物联网的两大基本特征。如上所述泛在化无论覆盖连接层面或应用服务层面均应逐步达到无处不在与无所不能;智能化则应体现情景感知认知、无缝连接处理及信息知识聚合三者浑然一体,通过无线传感、自组织网等末端网络,将管理对象的属性 (ID、编码、人体特征等)、个体状况 (体温、血压、位置等)及环境 (温度、湿度、雨量、压力、加速度、震动等)等信息准确收集,及时通过接入网络传输到骨干网进行实时分析处理,进而将处理结果作为智能化服务提供给用户。
      对此,不同网络、不同设备、不同服务在任何时间、任何地点、对于任何人都必须保持高度紧密连接,而将感知数据进行认知分析和处理,为客户提供个性化、智能化服务,从本质上来说,这就是信息与知识聚合的过程;而且必须强调的是智能化绝非意味着高不可攀、深不可测,其终极目标应该是傻瓜化式服务,使用户终端或者用户环境变得越来越人性化和单纯化,高度智能化的服务系统将作为背景环境淡出普通人的视线,使泛在型物联网进入日常工作生活之中,无须刻意改变习惯便可享受泛在网所带来的便利,只有立足消费者的需求、跨越数字鸿沟,才能推动泛在型物联网的产业化发展。当然,从技术角度观察,各种信息的协同聚合处理、HPC、云计算、模糊识别、数据挖掘、专家系统、智能商业决策等有效支持是实施智能化的集中体现。

      物联网与其他信息通信网络的关系
      NGN目标网直接与实施GII目标相沟通,包含其各类NGXXX子集的实施及一步步向无处不在、无所不能的5W/5A/5C目标迈进,在这一点上与泛在网是一致的,泛在网则是面向应用及各种异构网络协同集合的更简要、明确的描述,实质上亦具目标性质,需要无止境的创新、发展与提高,以满足人类无止境的需求演进与市场发展。
      相应传感网是物联网的子集,物联网是泛在网的子集,泛在型传感网与物联网都需同属NGN目标网及泛在网子集的INTERNET及NGI/NGTN/NGMN/NGBWMN/NGBTV……NGXXX的网络支持,与这些异构网络均有部分重叠相交。泛在网运作更多强调异构网络协同,融合与互联互通和信息、知识聚合与应用,以信息通信网络为中心,全部整合各类异构网络协同,充分发挥传感、物联、认知、测量、定位、计算、智能处理与控制的综合作用,构建与实施不同联网及人与人、人与物及物与物之间的5W/5A/5C型泛在连接与沟通,按NGN的“开放、创新、融合”基本思想、实质内涵与框架目标要求,向实施GII目标迈进。

      关于物联网发展策略的几点思考
      标准化问题
      泛在——物联/传感网具有巨大产业发展空间,并对微电子技术、纳微传感元器件、深度环境感知与认知、自适应智能控制、物体域深度智能化等高技术产业集群发展有强大驱动力,对提升信息通信产业核心竞争力、增强、促进传统产业两化融合及推动社会与经济转型等有巨大现实价值与战略意义。目前,其发展尚处启动与初级阶段,国际与国内均无统一标准,以不同特征应用协同为基本目标,按国际、国内、区域、行业等不同应用尽快制定相应标准,包括技术框架要求及体系架构标准规范,将有效促进其国内与国际产业协同与规模化快速发展,而且要特别重视系统架构中不同层面间相互协同的共用技术平台的资源调度、管理与安全性保障等目标的探索与实现。
      监管和政策驱动协调支持 
      鉴于泛在——物联/传感网发展本质乃重在应用,尤其是各类跨行业、跨部门应用,因此在推进产业与应用发展时通常会遇到行业与部门的利益壁垒阻碍,此时政策驱动威力尤为重要,一定要借助政府部门协调与政策驱动力量及时排除这些障碍。尤其是在扶植与培育泛在——物联/传感网产业规模化应用发展时,相关先行政策及时出台更为重要。
      自主知识产权核心技术突破的重要性
      泛在——物联/传感网发展属国家战略新兴技术产业,发达国家已先行多年,即使像HPC、云计算及智能尘埃(Smart Dust)系统应用等,在本世纪初甚至在上世纪已在那些国家的军用与商用领域开展。我们在共赢合作同时若不加速创新、掌握自主知识产权核心技术,就不可能形成产业应用规模发展的核心竞争力。因此,加强投入,以产学研用政相结合的模式快速掌握具有自主知识产权的核心技术,是确保其产业成功发展的重中之重。
      行业主管部门应积极协调、互动,促进产业有效发展
      由于泛在——物联/传感网应用领域极其广泛,而且其行业应用往往具有很多交叉性,这些行业分属不同政府职能部门管理,因此相应主管部门必须紧密加强协调互动,才能有效保障此产业有效发展。
重视和有效推进芯片技术与产业的务实发展
      这与移动通信芯片及手机终端对产业发展的瓶颈作用情况甚为相似,甚至有过之而无不及,尤其像智能尘埃SD之类芯片技术,要将纳微芯片、微机电系统(MEMS)及纳米高级计算技术有机整合在一起。因此,包括国际合作在内,逐步自主掌握此类先进的芯片技术对产业发展尤为关键。
      对重点领域应用实施重大专项示范推进
      泛在——物联/传感网是一刚启动的新兴产业领域,必须探索经验,与工业化和信息化两化融合,并与各类重要行业领域信息化应用紧密挂沟,选定重点应用项目,作为重点专项进行示范试点,采用“局部试点、重点示范”模式,推动整个产业持续稳妥健康发展。
探索可持续发展商业模式
      泛在——物联/传感网产业领域产业生态环节与环境甚为复杂,其兼顾各方共赢合作利益、探索成功的可持续发展商业模式尤为重要,其中包括政策驱动支持协同以及有效的新技术驱动支持,充分发挥泛在——物联/传感网的超低功率、超低功耗、低成本、高度可靠安全等优势,开发受广大用户欢迎的无所不在、无所不能的各种应用。
      把握好泛在——物联/传感网与FICN中有关各类网络的关系及协同与融合发展
      如上所述,从产业应用集合观点看,NGN目标网及泛在网UN是最大的集合,物联网IOT、传感网SN、NGI、NGMN、NGBWMN、移动互联网MI、NGBTVN、WPAN、WBAN、卫星网SN、2G/3G/4G等公众网及应急联动通信专网IERCN等各类FICN均为其子集,其中传感网为物联网子集,泛在传感网与物联网概念相近、协同融合支持,WBAN属物联网子集并与WPAN紧密相系,这些网络均按开放创新与协同融合方式向NGN目标网及泛在网方向迈进,对全人类实现无所不在、无所不能的应用服务。
      WBAN/UN-IOT/WSN和CPS的关系及其战略重要性
      就WBAN而言,无论其人体域或高度智能控制的非人体的一般物体域网络与CPS概念直接相联系,有非常重要的人机高度智能化、智慧化与一体化的特征,对实施无所不在与无所不能的个性化、个体化作用尤为关键。
      可靠性、安全性以及个人隐私保护问题
      在推进WBAN与泛在——物联/传感网产业发展时,尤其要注意其可靠性、安全性及个人隐私保护问题,因为它们与人体利益尤其密息相关联,特别当网络层支撑借助于目前全球最大广域覆盖的互联网时尤应小心。
      有效推进分布式精细化频率规划、监测,认知无线电及动态频谱管理
      着宽带多媒体视频全移动业务快速增长,以及WBAN与泛在——物联/传感网产业发展,分布式高密度频率资调度支持矛盾将愈来愈突出。此时分布式精细化频率规划、监测管理显得日益重要,除充分利用与开辟相应ISM等开放频段外,对一些低端频率占用度不高但频谱争夺敏感与剧烈的频段,如700MHz、800MHz、2500MHz等,无论对公网、专网、共网运营应用,都应加速推进深度感知与智能化实时动态频谱管理。因此,加速推进认知无线电CR及动态频谱管理DFM研发与应用已成当务之急。
      军民协同推进泛在——物联/传感网的务实发展
      无论从“寓军于民、军民协同、军民融合”国策考虑,还是出于对技术、业务与应用环境等综合考虑,军民协同推进泛在——物联/传感网的务实发展有巨大现实意义与战略价值。从新技术研发及应用环境部门约束而言,从军用领域率先突破往往较为容易,进而协同推广扩展产业发展,再实现规模民用及商用较为自然、合理与可行。例如CR-DFM与智能尘埃网络SDN等高新技术研发应用在国外亦遵循这一途径,SDN不仅对军用有明显价值,对智能医疗及人体域网WBAN,以及精细农业、珍稀动物跟踪监测等均有直接商业价值。


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