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物联网软件产业链研究

时间:2016-01-12 11:10 文章来源:http://www.lunwenbuluo.com 作者:王建平,曹洋,史一哲 点击次数:

  摘要:本文基于物联网架构研究,分析了物联网完整产业链和核心产业链,重点研究物联网软件产业链的组成、特征,提出如何加快我国物联网软件产业发展的建议和措施。

  关键词:物联网;系统架构;软件;产业链;发展措施

  物联网被预言为继互联网之后全球信息产业的又一次科技与经济浪潮,是信息产业领域未来竞争的制高点之一。物联网的应用涉及智能工业、智能交通、环境保护、公共管理、智能家庭、医疗保健等多个领域。目前,物联网已经成为我国经济和社会发展的热点,各级政府高度重视物联网的应用推广,着力推动物联网产业发展。物联网是我国软件和信息技术服务的重要应用领域,加快打造物联网软件产业链是我国软件服务业发展的重要战略任务。

  一、物联网的系统架构分析

  目前,业界流行的、典型的物联网架构是ITU提出的传感层、传输层和应用层三层架构,但是这种划分也存在以下的问题:①所谓的感知层、传输层是对物联网整体系统中各个层级的功能表述,而应用层则脱离了功能范畴,应用是一种对象,面向各行、各业。②任何行业的、领域的特定应用都包含了抽象后的各个功能层,如果物联网的结构是基于传感层———传输层———应用层架构的,这样面向对象的、某个具体的行业或领域的应用就都包含了应用层,于是“应用包含了应用层”在逻辑上就存在问题。③物联网不是先构建独立的网络,再开展独立行业的应用,物联网是基于各个行业应用网络整合而成的开放架构。因此,先有独立架构的应用网络,再有整体的物联网网络。④根据物联网技术和应用特征,该架构缺少了一个核心功能:智能处理。在完成感知、传输后,需要对感知的信息进行管理、计算、存储、分析和挖掘等功能,由于物联网底层的感知层由各类异构网络组成,需要中间件完成协同。物联网所要完成的智能处理功能,需要处理层来完成。⑤在“传感层-传输层-应用层”三层结构中的应用层中,每个特定的应用例如物流、农业、军事、应急指挥等领域的特定应用,都有各自独立的感知层、公共的传输层和智能的处理层三个层次。

  有专家撰文把物联网分为设备、连接和管理(DCM)三层架构,这样区分的三层结构存在体系结构不清、功能层级不明的问题。三个层次的表述的维度、颗粒度是不一致的,设备是产品,连接和管理是一种功能表述。众所周知,各种设备是部署在不同功能层的,底层感知层有设备、传输层有设备、处理层也有设备,而连接也同样分布在各个功能层,就是管理功能也是分散在不同层面。

  因此,设备、连接和管理三层结构也是不合理的。

  物联网的合理架构应该是基于高度抽象的功能层级,包含感知层、传输层和处理层。

  感知层主要承担物体的标识和信息的采集;传输层承担各类设备的网络接入以及信息的传输;处理层完成信息的分析处理和决策,以及实现或完成特定的智能化应用和服务任务,以实现物/物、人/物之间的识别与感知,发挥智能作用。

  (一)感知层

  作为物联网的核心层,该层主要用于物品标识和信息的智能采集,它由基本的感应器件(例如RFID标签和读写器、各类传感器、摄像头、GPS、二维码标签和识读器等基本标识和传感器件组成)以及由感应器组成的网络(例如RFID网络、传感器网络等)两大部分组成。该层的核心技术包括电子射频技术、新兴传感器技术、无线网络组网技术、现场总线控制技术(FCS)等,涉及的核心产品包括传感器、电子标签、传感器节点、无线路由器、无线网关等。

  有些分类观点主张把底层的RFID、传感器等各类识别和感应器件组成的通信传输网络放到传输层里,这样理解有失偏颇。既然是“层”,就要能够独立完成相应功能,因此基于自组网技术、现场总线技术构建的感知网络也在这个层面,尽管它们也具有短距离的传输、通信功能,但是不能列入传输层。部分物联网络的感知层要独立完成信息处理和控制功能,因此,物联网架构中应该包含独立的处理控制中心等处理控制模块。

  (二)传输层

  传输层主要完成接入和传输功能,是进行信息交换、传递的数据通路,包括接入网与传输网两种。物联网可用的基础网络有很多,根本应用需要可以用公网也可以用专网,没有说一定是什么网络,典型传输网络包括电信网(固网、移动网)、广电网、互联网、电力通信网、专用网(数字集群)。接入网包括光纤接入、无线接入、以太网接入、卫星接入等各类接入方式,实现底层的传感器网络、RFID网络的最后一公里的接入。

  (三)处理层

  处理层由业务支撑平台(中间件平台)、网络管理平台(例如M2M管理平台)、信息处理平台、信息安全平台、服务支撑平台等组成,完成协同、管理、计算、存储、分析、挖掘以及提供面向行业和大众用户的服务等功能,典型技术包括中间件技术、虚拟技术、高可信技术,云计算服务模式、SOA系统架构方法等先进技术和服务模式可以得到广泛应用。

  尽管物联网在智能工业、智能交通、环境保护、公共管理、智能家庭、医疗保健等经济和社会各个领域的应用特点千差万别,但是每个应用的基本架构都包括感知、传输和处理三个层次,各种行业和各个领域的专业应用子网都是基于这个三层基本架构构建的。

  二、物联网产业链分析

  (一)物联网产业链分析

  物联网的产业链非常完整,包含从元器件到设备、从软件产品到信息服务等诸多环节。物联网每个功能层都包含了硬件产品、硬件设备、软件产品、系统方案以及行业应用系统的运维服务。

  从企业分类来看,完整的物联网产业链主要包括感知和控制器件提供商(包括电子标签、各类传感器、执行器等制造商)、感知层末端设备提供商(传感节点、网关等完成底层组网、自组网的设备)、网络提供商(通信网(固网和移动网)、互联网、广电网、电力通信网(PLC)、专网等网络运行服务商)、软件与系统解决方案提供商(包括从底层微操系统、微中间件,还有处理层的操作系统、数据库、中间件和将应用软件)、系统集成商(行业应用系统集成商和处理层的应用集成商,有时候独立提供行业解决方案)、专业运营及服务提供商(逻辑上处于处理层,提供行业专业应用系统的运维服务)等六大环节。

  (1)核心感知和控制器件提供商

  感应器件是物联网标识、识别以及采集信息的基础和核心,感应器件主要包括RFID、传感器(生物、物理和化学等等)、智能仪器仪表、GPS等;主要控制器件包括微操作系统、执行器等等,它们用于完成“感”、“知”后的“控”类指令的执行。拥有自主知识产权的感应器件的研发、设计和制造是我国物联网产业发展的核心环节,与此相关的射频芯片、传感器芯片和系统芯片等核心芯片的设计和生产商,以及感应器件制造商是扶持发展的重点。

  (2)感知层末端设备提供商


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