物联网终端五年后将超 270 亿！破竹之势下程序员如何修炼内功？

作者 | 卢斌、陈兵

责编 | 郭芮

出品 | CSDN（ID：CSDNnews）

经过20多年的高速发展，移动通信已经成为当今经济发展的重要推动力，在以人为中心的手机通信市场，人口普及率达到90%甚至超过100%。为了寻找新的增长点，物联网业务逐步进入无线通信产业链各个环节中。

 

据预测，到2025年，物联网的连接数将超过270亿，潜力巨大。物联网业务种类繁多，使用的技术和解决方案也不同。本文在分析物联网的业务和技术方案基础上，对物联网的商业模式如何演进、身处其中的开发者如何顺势而为等问题进行了思考和探讨。

 

 

物联网业务需求

 

 

Machina Research公司是当今世界领先的IoT市场预测和策略提供者，持续跟进和提供IOT市场的每年发展情况。根据Machina Research的预测显示，物联网的连接数如图1所示：

 

图1 物联网业务连接数预测图

 

从上图可以看出，物联网的业务需求非常巨大。IoT连接数预计将从2015年的60亿增加到2025年的270亿，复合年增长率高达16%。

 

为了更好分析物联网技术方案，需对各种物联网业务的应用场景进行细分。部分物联网业务见下表1：

 

表1 部分物联网业务场景需求

 

物联网业务需求巨大，具有很明显的垂直行业特点。根据业务场景，我们可以细分为固定或慢速无线数据接入（局域物联网）、移动无线数据接入（移动物联网）、泛在无线数据接入（低功率广域物联网）三种情况。

 

1）固定或慢速无线数据接入：

 

图2 局域物联网

 

局域物联网，是指在一个局部区域（如单个工厂等）中，在生产线上或固定区域布放各种传感器进行数据采集，数据传送到本地的Intranet（局域网）和应用管理平台，主要服务于本地生产和监控，重点在于稳定、可靠、自主可控，主要为固定或慢速移动传感器，没有移动和漫游需求。

 

2）移动无线数据接入：

 

图3 移动物联网

 

移动物联网，是指在全国或全球范围内，布放各种传感器进行数据采集，数据通过移动IP网络传送到集中的服务器和应用管理平台，主要服务于全国范围内的生产和监控，重点在于稳定、可靠，传感器有移动和漫游需求，数据传输量较大。通过2G3G4G5G公众移动通信网提供物联网的链接，一种非常经济有效的方式。

 

5G技术和网络具有大带宽、大连接和低时延等特点，是物联网的一种重要接入手段，但5G不等于物联网，也不会替代物联网。

 

3）泛在无线数据接入

 

图4 低功率广域物联网

 

低功率广域物联网（LPWAN），是指在大范围内，布放各种一体化传感器进行数据采集，数据通过LPWA无线技术传送到本地的服务器，再通过广域IP互联网汇聚到集中的服务器和应用管理平台，主要服务于全国范围内的生产和监控，重点在于稳定、可靠。一般情况下没有移动需求，可能存在漫游需求，局部网络位置比较分散，数据传输量较大。

 

 

物联网技术及比较

 

 

从上面物联网的业务需求可以看出，物联网技术主要是完成各种传感器设备与互联网的无线连接，实现设备或终端的开关信号或数据的传输，其中传感器的无线连接方式，是非常重要的一环，见图5所示，图中的数据采集与传输、数据应用与控制等与物联网技术息息相关。而数据处理、大数据挖掘和分析、数据创新、人工智能等环节，则与工业4.0、大数据、云计算、AI等同步发展，对物联网技术业务起到有力的支撑。

 

物联网技术是一个软件和硬件相结合的技术，数据采集涉及到各种传感器技术，包括声、光、温度、化学、电机等等等传感器。而数据传输涉及到各种有线无线通信技术。而大数据分析、数据处理和创新、AI人工智能等和计算机领域的各种知识密切相关，如果作为一名物联网业务开发者，硬件方面需要掌握传感器技术、嵌入式开发、通信技术等底层知识；如果作为软件开发者，需要掌握网络通信编程、大数据分析、AI算法等相关知识。

 

图5 物联网业务环节示意图

 

对于2025年预测有270亿物联网连接的构成，Machina Research公司研究分析结果如下：

 

• 72%属于短距无线接入技术来承接，如wifi、zigbee、PLC电力线传输等，这一技术将主导整个物联网市场，主要包括消费电子、大楼监控和自动化。

• 蜂窝型连接，将从2015年的3.34亿，上升到2025年的22亿，主要为LTE技术，其中的45%，将应用在车联网业务上，包括在出厂前预置和出厂后安装的。

• 在270亿的总连接中，将近有11%（30亿）的连接，使用低功率广域网的技术，如sigfox、lora、NB-IOT等。

 

根据业务场景和Machina Research公司的预测，对于物联网重要一环，可以把无线接入细分局域或短距无线接入、低功率广域网、蜂窝无线接入等。

 

表2 部分物联网技术特点

 

从上述分析来看，结合Machina Research公司的预测，到2025年，不同的网络场景有不同的技术使用。

 

比如最后10米的物联网接入，又没有电源功耗问题的，可以优先选择局域或短距无线接入技术，就近接入有线局域网或互联网，这是最直接的方案。再比如在工业生产中的工业物联网，生产线上的数据传输要求高稳定低时延，安全可靠，没有移动和漫游的需求，这时如果采用NB-IoT等广域物联网的方案，表面上看起来可以一统天下，但是对于工业物联网肯定不是解决一个数据传输的问题，更多的还是个性化或嵌入式的解决方案。而针对目前很热的“Connected Cars”和移动医疗等的联网需求，其移动和漫游是局域短距和广域固定等技术所无法满足的，则需要蜂窝物联网技术。

 

再来分析一下公网和专网问题。

 

一般理解，蜂窝网属于公众移动网络，为广大普通用户提供服务，而专网，像铁路、航空、公安等系统的集群网，提供其用户专网专用，以确保运行系统的安全性——这是网络特性、用户群体特性、安全稳定等因素所决定。当然，目前也会出现“虚拟专网”的概念，利用VPN等网络技术，在公众网络中划分中虚拟专网。这在有线互联网中使用很普遍，但是在铁路、航空、地铁、工业自动化等关键领域，在物联网安全性尚未健全的情况下，建议还是使用物联专网为宜。 

 

蜂窝物联网或NB-IoT等技术，是在蜂窝通信网的基础上，可满足物联网业务需求。其成本技术具有很明显的优势，充分利用已有的公众蜂窝通信网络（主要提供话音和移动数据业务），具有信号覆盖大，建网边际成本低，授权频段确保网络质量，规模应用后终端模块价格迅速降低。

 

从上面提到物联网业务需求来看，很多业务是固定或慢速低数据业务需求，没有漫游和高速移动的业务需求，同时很多工业物联网是和生产系统直接关联的，可以考虑使用广域物联网建设专网。是否能采用“虚拟物联专网”的方案，还值得商榷。 

 

一个案例如下：

 

德国的汽车业者希望自行确保、负责自身的数据信息安全与网络可靠性，避免工业间谍与黑客攻击等情事发生，期望未来能够不依赖德国运营商的5G基础网络设施，避免将数字转型的工作托付予运营商。BMW更已向德国联邦网络局(Bundesnetzagentur)提出自建5G私网的意愿，且Volkswagen及Daimler亦有相同的意向。

 

德国BNetzA表示，已有多家制造业者针对5G网络的部署进行了相关研商。根据现行德国法规，针对专属区域性频段并未有明确的授权规范、流程与定价条例，而全国性的5G频谱拍卖则将于2019年初举办。因此，诸如汽车制造业者或其他有意部署5G私网的厂商，仍须观望后续频谱释出状况。

 

根据爱立信（Ericsson）委托Arthur D. Little研究发布的报告指出，2026年垂直应用产业透过5G进行数字化的过程中，将为各种系统设备、运营商与其他ICT业者带来超过1.32兆美元的商机。因此，对Ericsson、诺基亚(Nokia)、华为等系统设备业者而言，5G世代所带来的商机已非过去3G/4G一般集中于面向大众的行动通讯服务，而是深入于各垂直产业的应用当中。

 

 

物联网开发者和企业们该如何顺势而为？

 

 

从上述分析可知，物联网业务发展潜力很大。但海量的物联网连接，是否能带来海量的数据流量、是否提升ARPU、是否形成业务收入增长点？这些都值得思考。物联网的最大难点和价值点，不在技术方案，而在商业模式。商业模式的成型，不局限于前期积累，更重要在于思维的转变。

 

手机上网高速发展时代，流量经营和内容收费，似乎成为默认的商业模式，有连接，有流量即代表收入。对于物联网时代，只有部分业务产生大流量，更多的是强调物和应用的安全连接，及控制指令等零散数据的传递，进一步提高生产效率。因此，物联网下的商业模式应全新考虑。

 

1）提供差异化的高质量、安全可靠的连接服务，奠定可持续发展的商业模式基础。从物联网业务类型来看，需求方不在于使用流量资费低廉的连接服务，而是追求高质量和稳定可靠，提供方应该从具体的业务场景出发，选择合适的无线接入技术，综合有线无线的综合优势，指定出高质量的方案，而不是一味强调盲目追求高、大、上、新的技术，无法采用单一的物联网技术满足所有的需求。

 

2）鉴于大部分物联网业务具有明显的垂直型特点，需求方更多希望提供数据连接服务外，还要和生产流程、服务流程紧密耦合，这就要求提供方提供一个一体化的物联网服务平台，包括灵活的模块，可以快速形成垂直型的解决方案。提供一个综合的物联网业务管理平台，是基础电信运营商一个比较好的商业模式。但传统运营商的业务以连接为主，对于企业行业的深度需求了解不深，所以需要一种开放的心态，联合各行各业的信息合作业者，共同满足垂直行业需求，实现多赢。

 

3）物联网业务已不是单一的数据连接服务和简单控制应用处理，而是和数据挖掘分析、数据处理融为一体，建立新的商业模式。鉴于物联网未来将渗透到相关行业的生产流程，海量的数据流量将不断产生，对这些大数据进行聚类、特征分析，为行业的业务发展提供有效的支撑，大数据是物联网应用的一个永恒主题。按照传统的时长、流量等商业模式已经落后，传统运营商必须尽快改变商业模式，满足物联网业务发展需求。

 

4）在5G时代，底层的基础设施将进一步开放，为自由组合和编排提供了便利，实现资源合理编排，能力灵活调用。可自主编排的资源、可自由调用的能力，再加上有质量保障的切片专网，这些基础性技术改良组合在一起，目标就是实现“网络资源能力化”，底层通信技术实现解耦和改造，从此上层应用开发者不再受通信网络专业和边界的约束，以需求为出发点，对于5G而言，最重要的是找到商业价值，尤其是增长和变现的路径，才能让运营商和产业各界同心协力发展5G。让底层资源为我所用，实现合璧双赢。万物运营的重点不在“连接”，而在“运营”。

 

 

小结

 

 

本文通过对物联网业务需求、技术发展等分析，提出局域短距、蜂窝型、广域固定三种物联技术分类和场景，初步对物联网商业模式进行了思考分析。

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但这只是一个抛砖引玉，期望在后续可以带来更多更全面的分析和思考。物联网时代将开启一个全新的时代，各种新业务、新技术以及由此引发新的商业模式，不断推陈出新，万物互联、智慧物联终将不断走入新境界。

 

作者：卢斌，工学博士，就职于中国电信智能网络与终端研究院，知识星球“天线圈圈”星主。

 

 

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