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                                                          技術資訊

                                                          從物聯網走向物網融合新時代

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                                                          從物聯網走向物網融合新時代?隨著寬帶、物聯網、自動化、智能化的推進,建筑物、市政公共設施、交通工具等所有固定或移動的物品,越來越多地呈現出現實世界的“物體”與數字世界的“網絡”融為一體的趨勢。在廣義上,物網融合是指物體既作為聯系的信息終端,又作為網絡的接口,同時能夠承擔一定的操作執行指令。他有3種展現形式:單工的感知網絡,即認證感應、物品標簽信息讀取,如FRID、電子標簽、金屬感應線;單工的執行網

                                                          從物聯網走向物網融合新時代

                                                           

                                                          隨著寬帶、物聯網、自動化、智能化的推進,建筑物、市政公共設施、交通工具等所有固定或移動的物品,越來越多地呈現出現實世界的“物體”與數字世界的“網絡”融為一體的趨勢。

                                                          在廣義上,物網融合是指物體既作為聯系的信息終端,又作為網絡的接口,同時能夠承擔一定的操作執行指令。他有3種展現形式:單工的感知網絡,即認證感應、物品標簽信息讀取,如FRID、電子標簽、金屬感應線;單工的執行網絡,該設備在數字化網絡之前的模擬網絡比較多見,設備僅進行執行工作;雙工的信息交互網絡,通常采用WLAN、藍牙、ZigBee、LoRa、NB-IoT等,實現信息直接互傳。

                                                          從狹義上來講,物網融合主要指雙工的信息交互網絡,物品與物品之間不僅能夠直接進行本地信息交互,也可通過廣域網交互,同時物品與物品之間形成網絡的代理型信息傳輸通道。

                                                          把握物網融合的趨勢,不僅可以提升網絡覆蓋深度和廣度,還可以加速轉變生產、生活方式,提升社會效率,具體體現為通信網絡與物理世界的融合、互聯網與物理世界的融合、物聯網與物理世界的融合。

                                                          物網融合已逐漸布局在智能家居與智慧基礎設施裝備等領域,此外建筑、家電設備、電氣裝備、公共設施的所有有源和無源器件,除具有網絡接口更應該具有天線功能,如門窗、電梯、桌椅、燈具、空調、移動終端設備都可以隨時隨地接入網絡。

                                                          物網融合與物聯網的區別與聯系

                                                          物聯網與物網融合在字里皆能體現“物”和“網”,通過互聯網渠道實現人與人、物與人、物和物間的通信,透過現象看本質,兩者還存在著不同之處。

                                                          物聯網顧名思義,是物物相連的互聯網。一是物聯網的核心和基礎仍然是互聯網,也是在互聯網基礎上的延伸和擴展,物聯網信息需要通過互聯網進行互通;二是其用戶端從人與人之間的行為程序、流程、管理延伸,擴展到物品與物品之間的信息交換和通信,也就是物物相連。

                                                          本文提出的物網融合是物聯網的升級版,物聯網是實現物品的連接,將“網”作為“物”的附加,而在未來5~10年間的發展趨勢是物與網將融為一體。“物”既是網絡的終端(地址標識,物聯網范疇),也是提供連接的通道(移動通信天線、寬帶接口,移動通信范疇)。數字世界依存于物理世界,物理世界通過數字世界變得更有效率。

                                                          物網融合的五大展現形態

                                                          網絡與建筑物的融合

                                                          以樓宇的網絡覆蓋為例,當前將實施智能化、室內分布和微站的一體化規劃設計,“一次進場,一次施工,同步建設,共享使用”降低了整個方案的投資成本,總體節省建設成本20%以上,實現了良好的經濟效益和社會效益。在未來建筑設計中,除“建筑、結構、水、暖、電”,還應考慮“網”,實現“建筑、結構、水、暖、網、電”五大專業維度。此外,在網的設計中要具備有線網絡、無線網絡、物聯網的覆蓋,而不只是單純預留埋管,因為隨著建筑工業化的發展,建筑構配件預制化,傳統的預埋管形式已無法滿足需求,而變成了每個物品自身應具備的網絡功能,建筑構配件自身具有網絡載體。可見光通信最高速率可以達到10Gbit/s。

                                                          帶寬受到基站與基站的間距、建筑物的密度兩大因素制約。隨著5G的商業化,無線接入站點的間距越來越小,未來所有建筑部件皆需要與網絡設施實施“同步設計、同步施工、同步驗收”。當前是通過建筑施工完工后的綜合布線的形式解決,但隨著工業化建筑、裝配式建筑、節約投資極大地降低了投資成本,以建筑領域物網融合為例,在建筑設計的過程中,將智能化與室內分布和微站同步建設,在某次實驗中一是可節省室內分布投資20100元,每平方米造價可節省0.718元,比傳統方式降低20.7%,室內分布總投資8.9萬元;二是可節省微站投資42000元,比傳統方式降低22.6%,微站總投資14.4萬元。

                                                          在智慧管線建設中,管線位置、埋深、類型等錯綜復雜,城市地下管線存在“九龍治水”現象。城市建設的快速發展也呈現出各種隱患,管線迫切需要具備網絡定位、環境感知、流量控制功能,而隨著綜合管廊的推廣應用,管線的網絡化、智能化水平將大大提高,GIS定位+BIM應用使地下管線3D可視化,管廊內同步覆蓋網絡信號可隨時感知管廊內的環境,遠程控制線路關鍵節點和收集數據,可以說未來城市的地下管線管理方向就是“管、網融合”,其本質是物網融合。

                                                          網絡與交通設施的融合

                                                          工業化時代,燈桿僅作為交通照明使用。如今數字經濟時代,中國部分城市正在推動智慧燈桿建設,在基礎設施上考慮“物網合一”,燈桿承載了無線基站、Wi-Fi熱點、各類傳感器等功能,如安防功能,通過攝像頭進行實時監控,可以有效地查看交通實況、火災情況,加強公共設施保護防盜;Wi-Fi功能,為市民提供上網服務和公交車定位服務;傳感器可以采集實時環境數據,把溫度、濕度等實時的氣象數據播放在廣告屏上,方便市民出行。在未來,智慧燈桿可以加裝基站,如4G、5G手機通信基站,使其具備互聯互通、全面感知、智能協同的功能,而且可以與車聯網互通。專家預估未來三年全球智慧路燈市場規模將超過500億元,由于城鎮化及智慧城市的建設發展,預計中國市場智慧路燈規模將超過200億元。

                                                          以無人駕駛為終極目標的智能網聯汽車發展要經歷“路網合一、車聯網、無人駕駛”三步走,同時也是汽車與網絡融合的過程。智能化道路是道路沿線的網絡覆蓋,實現道路與網絡合二為一,使每個交通工具都能在路面上隨時隨地接入網絡,城市道路可以通過路燈桿檢測到各種交通工具的流量、速度和行人行為,這是無人駕駛的前提。車聯網使汽車成為終端的一部分,汽車之間組成本地“霧計算”集群,使汽車可以與附近的車輛進行通信,以保持合理差距,提供車速、變道通知。無人駕駛最重要的不是汽車本身的智能化,而是汽車之間的信息交互網絡,包括本地交互和遠程交互,具備以上兩個條件,無人駕駛才能稱得上是安全、可靠的。

                                                          城市中的公共停車位加裝感應功能,使停車位呈現為網絡空間上的“有”“無”符號,并能夠和數據結合形成停車管理新模式,城市的設施表面看是物品,本質是網絡世界上的一個終端、數據世界中的一個符號。

                                                          網絡與家居環境的融合

                                                          艾瑞咨詢《中國智能家居行業研究報告》數據顯示,中國智能家居市場規模到2020年將達到5819.3億元。當前家庭中的廚房電器、取暖設備、采光設備、衛生設施、客廳家電都可以實現與通信網絡互聯互通,不再是傳統意義上的家居用品。智能冰箱、智能空調、智能洗衣機、智能影音數碼(智能電視、智能音箱)等占比超過40%,在電氣化、數字化技術基礎上向網絡化、大數據又邁進了一步,而且隨著人工智能技術的發展,呈現出人機交互、智能語音的趨勢,成為物網融合的先鋒。

                                                          網絡與工廠車間的融合

                                                          世界工業發展經歷了近300年的蒸汽機時代、電氣化時代、模擬電路時代、數字化時代,如今工業互聯網、工業物聯網已經深入人心,數字通信網絡已經與車間、流水線、數控機器實現了緊耦合,特別是在工業機器人廣泛使用的汽車制造、白色家電制造行業,整體流水線就是“網絡+機器臂”,很少再需要人工干預。而實現無人車間需要“物網合一”,要先通過傳感器進行感知并進行數據上傳,然后經過機器網絡互聯,實現自動化的控制。流水線實體與網絡同步建設,數字化制造技術將OT和IT融合。值得一提的是數字孿生工廠,該工廠將變成一個巨型的3D打印機,使數字孿生的設計變成實物。

                                                          網絡與移動交通工具的融合

                                                          車聯網將重新定義汽車,成為無人駕駛的基礎設施,因為沒有車聯網的無人駕駛無法規模化推廣,只有當車輛與網絡融為一體,車輛成為一個信息收、發網絡的終端,才便于將距離幾十公里的同時行駛的車輛通過控制系統實現自動推薦式路線、靈活調度,達到交通效率最優模式。在此基礎上,通過人工智能技術將機器視覺通過激光、雷達、攝像頭等實現車輛對環境數據的采集、分析、判斷、執行,所有其他的移動交通工具的生產都可以參照該模式,包括客車、公交車、貨車、無人快遞車、無人駕駛道路清掃車等,通過不同種類的車輛進行交互,實現交通工具之間的本地邊緣計算式的靈活調度、安全行駛。

                                                          特斯拉2016年發生的事故便是典型案例,由于后方車輛將前方的拖掛貨車上的圖案識別為藍天白云和路牌,而徑直撞了上去。顯然,如果前方貨車實現了車聯網,兩輛車就會自動在幾分鐘之前捕捉到對方位置,在相聚幾百米之前進行信息交互、變道避讓。

                                                          未來無人駕駛汽車的安全,第一層是車身毫米波雷達、機器視覺系統,自動避讓、主動剎車系統,進行近距離安全防護;第二層是車聯網實現車與車信息交互的安全保護,實現中短距離的安全防護;第三層無人駕駛技術對周圍環境數據分析后的快速判斷系統和在緊急情況下提醒駕駛員接管,實現長距離的安全防護。無人駕駛普及的前提是車網融合。

                                                          物網融合的社會價值與愿景

                                                          物網融合推動通信產業網運分離

                                                          隨著我國數字化、“互聯網+”、城市光網、農村寬帶覆蓋等深入推進,電信產業基站數量、網絡規模越做越大,但是建設和維護成本也在不斷攀升,網絡重復建設成本問題依然嚴重,同時伴隨提速降費政策的深入,雖然業務的總量在增加,但是在現有模式下利潤增長空間已非常有限。

                                                          物網融合的推進、CO機房DC化也將會使5G乃至6G網絡建設中“數據中心端”“最后一公里”兩端全部交給社會,而多家運營商重復建設的網絡也許未來將徹底整合成一張網,各類基站、小區接入等變成建筑開發商的配套能力。實施三同步由電信基礎設施公司進行對接驗收,推行農村普遍通信網絡服務基金,實現規模經濟、普遍服務、公共產品化,類似電網、城市自來水管網。網運分離促使電信運營商、互聯網企業、虛擬運營商、國外電信運營商各類市場主體一起競爭,真正變成業務創新運營平臺(國家發電信業務運營牌照),專注于面向各行各業用戶、大眾消費者提供各類電信創新服務,促進社會生產、生活深度數字化、信息化,而電信基礎設施公司變成類似“機場”為這些企業提供“通道服務”,最后實現云計算,就像“自來水”一樣按照流量收取這些電信業務創新公司的服務費,而客戶向這些提供服務的電信創新服務公司繳費。

                                                          物網融合助力打造中國特色的數字智能社會

                                                          數字經濟的下一步演進方向是智能經濟,物網融合是數字經濟發展的成熟形態,它必然是人工智能的基礎;網絡強國不僅體現為網絡速率、網絡時延等網絡自身指標的提升,還要利用網絡技術提高生產效率與生活效率,改善生活方式。

                                                          當前互聯網創業大潮、共享經濟業務模式創新遇到了很多波折,在這些波折的背后是違背經濟規律的超前部署,如共享經濟,如果物網已融合,變成了基礎設施,而不是惡性競爭,則給社會帶來的價值更大。如今,我國數字經濟的建設已經滲透到各行各業,移動支付已經處于世界領先地位,物聯網、車聯網、BIM建筑、CIM城市、行業智慧化建設也在逐步推進,形成了中國特色的數字智能經濟模式,為我國取得了在數字智能社會的產品核心競爭力、商業模式核心競爭力、產業鏈的核心競爭力。

                                                          物網融合助力人工智能社會早日到來

                                                          眾所周知,隨著人口老齡化、社會生產生活成本的攀升,國民經濟不斷增長的前提是生產效率的不斷提升,而傳統“人工+機器”的工業制造模式已經讓生產力接近天花板。在物網融合模式下,可以逐步減少人的全部體力勞動乃至簡單腦力勞動,改變傳統企業的成本結構、社會運行成本結構,使生產效率產生增長拐點。同時,人工智能帶來社會生產效率的指數式增長可以將“按需索取”的共產主義理想變為可能,人的健康、知識、素質會在擺脫繁重重復的簡單勞動中徹底解放出來,形成人控制機器的全新生產關系。(作者:唐懷坤  來源:《通信世界》雜志)

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