全球物联网专利竞争态势分析

1 引言

物联网（Internet of Things，IoT），最早的概念出现在1995年比尔盖茨撰写的《未来之路》（The Road Ahead）一书中。在该书中，遗失的物件会发信息给用户，告知其所在位置。这在当时是一个完全崭新的科技概念，以目前的科技发展水平来看，虽并未发展到普遍应用此概念，但利用电子标签等技术来锁定货物所在位置，已应用于供应链、货运及物流等行业。1999年，麻省理工学院自动识别中心（MIT，Auto－ID）的Kevin Ashton教授将RFID 及传感器应用于日常生活，将物品标记应用。提出“万物皆可通过网络互联”，阐明了物联网的基本含义。近年来，随着网际网路越来越发达，云端技术的应用日趋成熟，使物联网由云端技术产生更多的应用面。随着技术和应用的发展，物联网的内涵已经发生了较大变化。

国际电信联盟（ITU）发布的《ITU互联网报告2005：物联网》，对物联网做了如下定义：通过二维码识读设备、射频识别（RFID） 装置、红外感应器、全球定位系统和激光扫描器等信息传感设备，按约定的协议，把任何物品与互联网相连接，进行信息交换和通信，以实现智能化识别、定位、跟踪、监控和管理的一种网络。

2 专利分析策略

本分析报告采用国际电信联盟对物联网的定义，以物联网、M2M（人到人、人到机器、机器到机器）、电子标签、射频识别（RFID）、二维码 、无线通信、全球定位、传感器 和IPv作为技术相关关键词，同时参考国际专利分类号，在全球专利数据库共检出相关专利族＊469926个（检索截至2016年1月31日），其中在中国申请公开专利族236078个，在美国申请公开专利族148983个。

引入了专利族的概念，这种检索及分析方法能在最大程度上避免等同专利及专利文件由于处在不同阶段形成不同的专利号造成的噪音数据问题，提高了分析的准确性。

3 物联网相关专利分析

3．1 申请趋势

专利申请优先权项中的申请日是最早申请专利时间，对优先权申请日进行排序，以统计年度专利申请量，并得到芯片领域的年申请数量分布图。由于专利从申请到公开一般需要持续一段时间，甚至可能长达18个月，如果申请人通过PCT程序提出国际申请，则进入国家阶段的周期还可延长到30个月。因此，2015年及以后的专利申请有部分还没有被公开。

图1：物联网专利的申请总体趋势分析图

从1996年至2000年，开始出现少数物联网相关专利申请，物联网概念刚刚兴起。

自2000年，随着无线传感器、视频监控、M2M等物联网技术和应用的兴起专利申请开始逐年上升。与此同时，日本、韩国、欧盟、美国政府相继公布了自己的物联网发展计划。

2010年后申请量显著增加。中国于2009年将物联网被正式列为国家五大新兴战略性产业之一，写入“政府工作报告”，物联网在中国受到了全社会极大的关注，其受关注程度是在美国、欧盟、以及其他各国不可比拟。而专利的申请公开略有滞后性，随后专利申请公开量显著增加。

3．2 全球技术分布

从全球专利的原始申请国我们可以看出物联网领域的技术分布趋势，专利申请人一般首先在其所在国申请专利，然后在一年内利用优先权申请国外专利。下图中，专利优先权项的国家颜色深浅表示所在国的本国专利申请数量的多少。从专利申请人优先权所属国的数量分布上可以了解各国家在该领域的技术实力。

 

图2：优先权专利申请的国家分布

 

图2为优先权专利申请的国家分布，从中可见，中国的颜色最深，在数量上中国占据第一位，标志着物联网技术和产业正在国内迅速崛起和发展壮大，我们将在下文对专利质量做进一步研究。其次，是美国，作为物联网的产生和最早应用的国家，其拥有非常大的专利优势。然后是日本、韩国、德国、法国、英国等。

3．3 行业领先企业

通过对物联网专利进行分类排序，考察该领域专利申请量最多的企业，从中可知行业中知识产权投资领先的企业。

 

图3：前30位专利权人构成分析图

 

图3是物联网相关技术专利前30位专利权人构成分析图，从图中可以看出，拥有物联网相关技术专利数量最多的专利权人来自韩国、美国、日本和欧洲，如LG、高通、三星、松下、爱立信、NEC、IBM等。中国企业有国家电网、华为和中兴。

3．4 技术领域分布

 

图4：物联网专利技术概念树状分布图

 

图4是物联网专利技术概念的树状分布图，可以看到，虽然物联网专利技术概念的分布较为分散，但仍然可以观察到几大重点技术概念的分布，比如传感网、传感器、蓝牙、天线射频、视频监控等技术。

3．5 主要企业技术定位

 

图5：主要企业技术定位

 

无线通信技术是众多企业争相布局的主要技术，其次是RFID，电子标签，ZIGBEE等技术。高通在各个细分技术领域内都有大量专利布局，此外三星和LG也有较多的专利布局。

3．6 专利权人引证关系分析

 

图6：主要引用关系分析图

 

分析参与者间的相互引用，可以看出高通得到了最多其他参与者的引用，说明其专利技术重要性非常高，其次是三星和LG。国家电网引证关系比较独立，较少引用其它外国公司的专利，也不被其它外国公司引用。

3．7 专利聚类分析

图7显示了物联网技术领域全部专利族的技术总体分布，每个技术领域使用了关键词表示相关技术。每个点代表一个专利族，分类成簇，主要取决于概念。最密集是红色簇，显示的是物联网在停车管理方面的应用。其次，是粉红色的几个簇，分别是物联网应用于自动灌溉（Automatic dispensing irrigation）、防盗（Anti－theft）、锅炉系统监控（boiler system monitor）。还有棕色的簇，代表是物联数据采集（Thing data acquisition）方面的创新活动。

 

图7：物联网专利聚类图

 

4 中国专利分析

4．1 申请趋势

 

图8：中国专利申请趋势分析图

从图8 中可以看出从2004 年之前，国内有关物联网的专利申请还比较少，到了2010 年其专利申请量大幅度的增长，到2015年年专利申请量已经超过40000个，专利申请量激增，出现了迅猛发展的态势。

对比国内外有关物联网专利申请的情况我们不难看出，我国物联网起步较早，国内外物联网大力发展的时期是相同的，但国内申请量要多于国外申请量。

4．2 国内领先企业

 

图9：中国专利前30位专利权人构成分析图

 

图9是物联网相关技术中国专利前30位专利权人构成图，在专利数量排名前30的专利权人中，国内专利权人占了40％，其中大学9所，科研机构1所，企业4家。这反映了目前中国物联网技术研究主要集中在高校及科研机构，与其余16家外国专利权人都是企业相比，中国企业除国家电网、中兴、华为、海尔外，研发参与程度仍然较低。另外16家外国企业，我们看到了物联网技术的全球领先企业，高通、LG、三星、交互数字技术公司（Interdigital）等。

4．3 技术概念和IPC号分布

 

图10：中国专利技术概念分布图

 

 

图11：中国专利IPC分类排名表

 

中国专利的技术概念主要集中在RFID、BASE STATION、ZIGBEE和GPS。结合IPC号排名表来看，专利申请集中在H04W（无线通信网络）、H04L（数字信息传输）、H04B（传输）、G06K（数据识别、数据表示）、G06F（电数字数据处理）、G06Q（数据处理系统或方法）、G05B（系统或单元的监视或测试）、G08C（测量值、控制信号或类似信号的传输系统）、H04M（电话通信）、H04N（图像通信）等。目前国内物联网的研究集中在G部（物理）和H部（电学），分别涉及物联网技术原理的研究和物联网在电学方面的应用。中国在基本电器元件和电通信技术领域的专利申请较多，中国申请涉及的技术主题更多是使用底层芯片进行数据的读取以及存储等物联网设备的二次开发，这间接反映了我国在传感器和芯片设计制造能力较薄弱的现状。

5 国内企业专利组合的质量评估

接下来，我们将选取行业内专利数量排名靠前企业，中兴和海尔作为分析对象，以评估其专利组合的价值。

任何专利战略的基础都在于该企业或机构拥有的专利组合（专利包），成功的知识产权战略应基于充分了解和评价自身专利组合，最大化自己专利组合的价值，达成技术，专利和产品市场的统一。为了获得科学的评价结果，通过在相应的知识产权环境中比较定位的方式来评估专利的法律，技术和市场价值。

下面按照46个分析指标来对比评估中兴的专利组合（2893个有效专利族）和海尔专利组合（490个有效专利族）。

5．1 中兴与海尔

5．1．1 有效性和所有权

第一组度量指标包括11个指标，这些指标与被分析的专利组合的有效性和所有权有关，红线表示了中兴的专利组合，蓝线表示了海尔的专利组合。如果这条红线或蓝线恰好是在浅橙色区域内，这表明专利技术高于平均水平；处于深橙色区域表示低于平均水平，处于白色区域表示非常杰出。

 

图12：中兴VS海尔专利有效性和所有权度量雷达图

 

中兴和海尔的专利组合与市场中现有技术相比，要年轻得多，有限的专利权期限较长，这是一个显著的优势。引用现有技术的专利数高于行业平均水平，将在诉讼中处于优势。同时，中兴和海尔的专利组合在共同专利权人和发明人平均数方面，均优于行业平均水平。两者相比，中兴的指标更强一些。

中兴和海尔的物联网专利复审计数和无效计数都缺失，两者的大部分专利都未经历复审和无效程序。

5．1．2 技术和使用

 

图13：中兴VS海尔专利技术和使用度量雷达图

 

第二组指标针对的是专利自身的结构。计算权力要求的长度、前向引证和后向引证以及类别，从而可以表明专利组合的绩效与可比专利组合绩效的差异。该雷达图显示中兴和海尔的专利组合与世界范围内的业界平均水平相比，选定的专利组合表现出一些优势和劣势。

总体而言，蓝线大部分位于浅橙色和白色区域——表明了中兴专利组合高于业界平均水平，也高于可比的海尔的专利组合。在通用性（Generality，不同技术分类中的广泛应用）、原创性（Originality，更多突破性技术）、辐射度指标（Radicalness，更激进的突破技术）上，中兴专利组合的指数均高于平均值。这是一积极的迹象，因为这些指标表明了中兴的技术不仅与多个技术领域中的后期发明相关，而且对于其它行业中的其它应用具有相关性。

“鲨鱼”（Shark presence， 选定的技术被另外实体／专利权人引用的次数超过总引用次数的30％）和“捕食者”（Predator presence，选定的技术被另外实体／专利权人引用的次数超过总引用次数的15％ ）指标表明，中兴的技术在该行业是一些企业的参考标准，再次显示了专利组合中的价值。IPC的多元性表明了大疆技术的广泛性，这在对外许可方面提供了更多的机会。

另外，我们看到中兴在“公司围墙”（Company fences， 30％的前引专利来自于专利权人自己）、权利要求长度（Avg． claim length）和近5年内的新专利（New in last five years）方面也高于平均水平。

最后，我们看到在技术和使用维度，海尔的专利组合与中兴的专利组合在对比中，处于下风，除了在通用性（Generality，不同技术分类中的广泛应用）方面略胜中兴。

5．1．3 地理度量指标

 

图14：中兴VS海尔专利地理度量雷达图

 

中兴的技术得益于各个主要市场上广泛的保护范围（参见图14）：中国、法国、德国、美国，在大部分发达国家的覆盖率都很高。另一方面，中兴的专利组合在专利家族数、授权或申请中的专利数、授权百分比等指标，都高于业界平均水平，同时也高于海尔的专利组合，虽然海尔的专利组合在部分指标也表现不错，如授权或申请中的专利数、专利在第一梯度国家和金砖国家的覆盖。

总体而言，中兴在物联网领域中的专利组合具有地理意义上的重要价值，因为它覆盖了那么多国家，而这些国家可能对于中兴这样把产品销售到全世界的企业具有重大意义。

5．1．4 中兴的高价值专利

进一步，通过计算专利家族大小、前向引证、捕食者、通用性、原创性和有效性，我们评估了中兴专利组合中2893个专利族，按照分值高低排列了这些高价值专利族，见图15。

 

图15：中兴专利组合单个专利族价值排名表

 

6 国内企业与国外企业的对比

下面我们选三星的专利组合（8501个有效专利）和中兴的专利组合（2893个有效专利）进行技术和使用维度的对比，了解一下，国内企业和国外企业在专利技术上的差距。

6．1 三星与中兴

6．1．1 有效性和所有权

 

图16：三星VS中兴专利有效性和所有权度量雷达图

 

蓝线代表中兴，红线代表三星。我们看到，在有效性和所有权维度，中兴在与三星的对比中，占有优势。中兴在专利平均年龄、引用现有技术的专利数、同期审查中的现有技术、共同专利权人、发明人平均数等指标优于三星；而三星仅在超过5年有效期的专利指标优于中兴。

6．1．2 技术和使用

 

图17：三星VS中兴专利技术和使用度量雷达图

 

在技术和使用维度，中兴与三星则互有优势，中兴专利组合在原创性、辐射度指标优于三星专利组合，并在各种前向引证指标（如“鲨鱼”、“捕食者”和“公司围墙”）优于三星专利组合。但三星专利组合在IPC多元性和通用性等指标优于中兴专利组合。可见，在物联网领域，以中兴为代表的中国公司在全球市场上同其他跨国大企业竞争中不落下风，至少是互有优势。

6．1．3 地理度量指标

图18：三星VS中兴专利地理度量雷达图

在地理维度的对比中，三星专利组合占据较大优势，在第一梯度国家和金砖国家的覆盖率都高于中兴专利组合。并且在专利家族数、授权或申请中的专利数指标上也优于中兴专利组合。中兴专利组合仅在中国和法国的覆盖率超过三星专利组合。

7 结论

1．随着技术和应用的发展，物联网的内涵已经发生了较大变化。本报告采用国际电信联盟对物联网的定义，在全球专利数据库共检出相关专利族＊469926个（检索截至2016年1月31日），其中在中国申请公开专利族236078个，在美国申请公开专利族148983个。

2．从1996年至2000年，开始出现少数物联网相关专利申请，物联网概念刚刚兴起。自2000年，随着无线传感器、视频监控、M2M等物联网技术和应用的兴起专利申请开始逐年上升。与此同时，日本、韩国、欧盟、美国政府相继公布了自己的物联网发展计划。中国也于2009年将物联网列为国家五大新兴战略性产业之一，2010年后申请量显著增加。

3．优先权专利申请的国家分布中，中国的数量占据第一位，标志着物联网技术和产业正在国内迅速崛起和发展壮大。其次是美国，作为物联网的产生和最早应用的国家，其拥有非常大的专利优势。

4．拥有物联网相关技术专利数量最多的专利权人来自韩国、美国、日本和欧洲，如LG、高通、三星、松下、爱立信、NEC、IBM等。中国企业有国家电网、华为和中兴。

5．物联网专利概念分布较为分散，可以看到几大重点技术概念的分布，比如传感网、传感器、蓝牙、天线射频、视频监控等技术。 物联网的应用最多是在停车管理方面，其次是自动灌溉、防盗、锅炉系统监控。

6．对比国内外有关物联网专利申请的情况我们不难看出，我国物联网起步较早，国内外物联网大力发展的时期是相同的。中国物联网专利的中国物联网技术研究主要集中在高校及科研机构，中国企业除国家电网、中兴、华为、海尔外，研发参与程度仍然较低。中国物联网相关专利申请更多来自外国企业。

7．国内物联网的研究集中在G部（物理）和H部（电学），分别涉及物联网技术原理的研究和物联网在电学方面的应用。中国在基本电器元件和电通信技术领域的专利申请较多，中国申请涉及的技术主题更多是使用底层芯片进行数据的读取以及存储等物联网设备的二次开发，这间接反映了我国在传感器和芯片设计制造能力较薄弱的现状。

8．国内领先企业的对比研究中，中兴的专利组合优于海尔的专利组合，无论从有效性和所有权维度，技术和使用维度，还是地理维度。基于中兴专利组合与三星专利组合的对比研究，在物联网领域，以中兴为代表的中国公司在全球市场上同其他跨国大企业竞争中不落下风，至少是互有优势。 

  

本文转自d1net（转载）