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從平臺角度看物聯網體系架構

文章來源:百度 發布時間:2020-08-20 15:45 文章作者:123

萬物互聯時代已經到來,2020年全球物聯網連接數將達到300億個。中國的物聯網市場更是飛速發展,隨著許多新商業模式的涌現,市場將迎來井噴期。預計2020年物聯網連接數將達到80億個..

一、前言

萬物互聯時代已經到來,2020年全球物聯網連接數將達到300億個。中國的物聯網市場更是飛速發展,隨著許多新商業模式的涌現,市場將迎來井噴期。預計2020年物聯網連接數將達到80億個,其中蜂窩網絡規模超過10億。現如今,它正成為當前信息領域一股強大的力量迅速發展,甚至成為國家經濟新的增長點。Gartner也將物聯網平臺納入“2016十大戰略IT技術趨勢”,并預計在2020年之前圍繞物聯網平臺將形成重要商機。

物聯網發展路徑為連接-感知-智能,目前處于物聯網發展第一階段即物聯網連接數快速增長階段。到2018年,全球物聯網連接數將超過手機連接數。

物聯網發展第一階段:物聯網連接大規模建立階段,越來越多的設備在放入通信模塊后通過移動網絡(LPWAGSM3GLTE5G等)、WiFi、藍牙、RFID、ZigBee等連接技術連接入網,在這一階段網絡基礎設施建設、連接建設及管理、終端智能化是核心。智能制造、智能物流、智能安防、智能電力、智能交通、車聯網、智能家居、可穿戴設備、智慧醫療等領域連接數將呈指數級增長。該階段中最大投資機會主要在于網絡基礎設施建設、通訊芯片和模組、各類傳感器、連接管理平臺等。

物聯網發展第二階段:大量連接入網的設備狀態被感知,產生海量數據,形成了物聯網大數據。這一階段傳感器、計量器等器件進一步智能化,多樣化的數據被感知和采集,匯集到云平臺進行存儲、分類處理和分析,此時物聯網也成為云計算平臺規模最大的業務之一。根據IDC的預測,2020年全球數據總量將超過40ZB(相當于4萬億GB),這一數據量將是2012年的22倍,年復合增長率48%。這一階段,云計算將伴隨物聯網快速發展。該階段主要投資機會在AEP平臺、云存儲、云計算、數據分析等。

物聯網發展第三階段:初始人工智能已經實現,對物聯網產生數據的智能分析和物聯網行業應用及服務將體現出核心價值。Gartner預測2020年物聯網應用與服務產值將達到2620億美元,市場規模超過物聯網基礎設施領域的4倍。該階段物聯網數據發揮出最大價值,企業對傳感數據進行分析并利用分析結果構建解決方案實現商業變現,同時運營商坐擁大量用戶數據信息,通過數據的變現將大幅改善運營商的收入。該階段投資者機會主要在于物聯網綜合解決方案提供商、人工智能、機器學習廠商等。

二、物聯網架構

物聯網的價值在于讓物體也擁有了“智慧”,從而實現人與物、物與物之間的溝通,物聯網的特征在于感知、互聯和智能的疊加。因此,物聯網由三個部分組成:感知部分,即以二維碼、RFID、傳感器為主,實現對“物”的識別;傳輸網絡,即通過現有的互聯網、廣電網絡、通信網絡等實現數據的傳輸;智能處理,即利用云計算、數據挖掘、中間件等技術實現對物品的自動控制與智能管理等。

目前在業界物聯網體系架構也大致被公認為有這三個層次,底層是用來感知數據的感知層,第二層是數據傳輸的網絡層,最上面則是內容應用層。

在物聯網體系架構中,三層的關系可以這樣理解:感知層相當于人體的皮膚和五官;網絡層相當于人體的神經中樞和大腦;應用層相當于人的社會分工,具體描述如下:

感知層是物聯網的皮膚和五官-識別物體,采集信息。感知層包括二維碼標簽和識讀器、RFID標簽和讀寫器、攝像頭、GPS等,主要作用是識別物體,采集信息。

網絡層是物聯網的神經中樞和大腦-信息傳遞和處理。網絡層包括通信與互聯網的融合網絡、網絡管理中心和信息處理中心等。網絡層將感知層獲取的信息進行傳遞和處理,類似于人體結構中的神經中樞和大腦。

應用層是物聯網的“社會分工”-與行業需求結合,實現廣泛智能化。應用層是物聯網與行業專業技術的深度融合,與行業需求結合,實現行業智能化,這類似于人的社會分工,最終構成人類社會。

在各層之間,信息不是單向傳遞的,也有交互、控制等,所傳遞的信息多種多樣,這其中關鍵是物品的信息,包括在特定應用系統范圍內能唯一標識物品的識別碼和物品的靜態與動態信息。

在物聯網的整體架構中,應用層又可以分為平臺服務層和應用服務層。

平臺服務層:物聯網平臺是物聯網網絡架構和產業鏈條中的關鍵環節,通過它不僅實現對終端設備和資產的“管、控、營”一體化,向下連接感知層,向上面向應用服務提供商提供應用開發能力和統一接口。并為各行各業提供通用的服務能力,如數據路由、數據處理與挖掘、仿真與優化、業務流程和應用整合、通信管理、應用開發、設備維護服務等。

應用服務層:豐富的應用是物聯網的最終目標,未來基于政府、企業、消費者三類群體將衍生出多樣化物聯網應用,創造巨大社會價值。根據企業業務需要,在平臺服務層之上建立相關的物聯網應用,例如: 城市交通情況的分析與預測;城市資產狀態監控與分析;環境狀態監控、分析與預警(例如:風力、雨量、滑坡);健康狀況監測與醫療方案建議等等。

三、物聯網平臺

平臺在整個物聯網體系架構中起著承上啟下的關鍵作用,它不僅實現了底層終端設備的“管、控、營”一體化,為上層提供應用開發和統一接口,構建了設備和業務的端到端通道,同時,還提供了業務融合以及數據價值孵化的土壤,為提升產業整體價值奠定了基礎。

按照邏輯關系和功能物聯網平臺從下到上提供終端管理、連接管理、應用支持、業務分析等主要功能。

1)設備管理平臺DMP(Device Management Platform): DMP平臺對物聯網終端進行遠程監控、設置調整、軟件升級、系統升級、故障排查、生命周期管理等功能。同時可實時提供網關和應用狀態監控告警反饋,為預先處理故障提供支撐,提高客戶服務滿意度;開放的API調用接口則能幫助客戶輕松地進行系統集成和增值功能開發;所有設備的數據可以存儲在云端。

一般設備管理平臺DMP集成在整套端到端M2M設備管理解決方案中。解決方案提供商聯合合作伙伴一起,提供通訊網關、通信模塊、傳感器、設備管理云平臺DMP、設備連接軟件,并開放接口給上層應用的開發商,提供端到端的解決方案。像Bosch這樣對企業業務流程熟悉的廠商,還能將企業業務應用如CRM、ERP、MES集成到DMP之上,形成更完整的設備管理解決方案。大部分DMP平臺提供商本身也是通信模組、通信設備提供商,比如DiGi、SierraWireless、Bosch等,本身擁有連接設備、通信模組、網關等產品和設備管理平臺,因此能幫助企業實現設備管理整套解決方案。一般DMP部署在整套設備管理解決方案中,整體報價收費;也有少量單獨提供設備管理云端服務的廠商,每臺設備每個月收取一定運營管理費用。

諾基亞的物聯世界戰略布局以智能管理平臺(IntelligentManagement Platform for All Connected Things,IMPACT)為中心,助力服務提供商、企業及政府機構通過獨立的物聯網平臺,提供安全的應用,從而快速為市場提供服務。

2)連接管理平臺CMP(Connectivity Management Platform): CMP平臺一般應用于運營商網絡上,實現對物聯網連接配置和故障管理、保證終端聯網通道穩定、網絡資源用量管理、連接資費管理、賬單管理、套餐變更、號碼/IP地址/Mac資源管理,更好的幫助移動運營商做好物聯網SIM的管理,運營商客戶還可以自主進行SIM卡管控,自主查看賬單。對于移動運營商來說,M2M物聯網應用的特點有幾個:M2M連接數大,SIM卡使用量大,管理工作量大,應用場景復雜,要求靈活的資費套餐,低的ARPU值,對成本管理要求高。通過CMP平臺能夠全面物聯網終端的通信連接狀態、服務開通以及套餐訂購等情況;能夠查詢到其擁有的物聯網終端的流量使用、余額等情況;能夠自助進行部分故障的定位以及修復。同時物聯網連接管理平臺能夠根據用戶的配置,推送相應的告警信息,便于客戶能夠更加靈活的控制其終端的流量使用、狀態變更等。

CMP連接管理平臺與移動運營商網絡中連接,幫助運營商管理物聯網M2M,CMP平臺供應商參與運營商物聯網移動收入分成。使用移動網絡(2G/3G/4G/NB-iot),更加需要合理的控制流量、多用戶時分割賬單,動態實時監控使用狀態和成本。使得CMP平臺與移動運營商合作,CMP參與運營商的移動收入分成,業務模式簡單明確。考慮到跨國大企業企業與CMP平臺對接時,更希望一點接入,全球通用,因此具有全球化的CMP平臺在服務大型企業中更加具有競爭力。目前全球CMP有三大陣營:Jasper平臺、愛立信DCP平臺和沃達豐GDSP平臺。Jasper作為CMP領導者,和全球超過100家運營商、3500家企業客戶展開合作,愛立信DCP和沃達豐GDSP平臺客戶數量都和Jasper有差距。國內三大運營商的CMP平臺:中國聯通和Jasper、宜通世紀合作,采取運營收入分成模式;中國移動和華為在CMP、M2M模塊和終端銷售都展開合作;中國電信剛剛與愛立信DCP簽訂《諒解備忘錄》,在CMP、終端銷售終展開合作。

Jasper是全球物聯網服務平臺的領導者。Jasper基于云的物聯網平臺(ControlCenter)可將跨國的業務系統與無線技術完整融合,并且協助企業處理百萬個聯網終端。目前,Jasper與全球超過27個移動運營商合作整合GSM網絡,并且擁有超過100個API,全球2700多家企業(覆蓋20多個垂直市場)都選擇Jasper來開展物聯網業務。2016年初,Jasper被思科以14億美元現金收購。

3)應用支持平臺AEP(Application Enablement Platform): AEP平臺是提供應用開發和統一數據存儲兩大功能的PaaS平臺,架構在CMP平臺之上。具體來看AEP平臺具體功能有提供成套應用開發工具(大部分能提供圖形化開發工具,甚至不需要開發者編寫代碼)、中間件、數據存儲功能、業務邏輯引擎、對接第三方系統API等。物聯網應用開發者在AEP平臺上快速開發、部署、管理應用,而無需考慮下層基礎設施擴展、數據管理和歸集、通信協議、通信安全等問題,降低開發成本、大大縮短開發時間。目前世界知名的AEP平臺功能逐漸豐富,逐漸添加了如終端管理、連接管理、數據分析應用、業務支持應用等功能。

AEP平臺幫助企業極大節省物聯網應用開發時間和費用,同時上層應用大規模擴張時無需擔心底層資源擴展問題。目前AEP平臺主要根據應用開發完成后激活設備數量收費。建立完整的IoT解決方案(從底層設備管理系統、網絡到上層應用)對任何企業來說都是浩大的工程,且需要眾多不同領域專業技術人員聯合開發搭建,建設周期長、ROI較低。AEP平臺幫助企業極大節省物聯網應用開發時間和費用,據Aeris測算,開發者使用AEP平臺開發應用,可以節省70%的時間,使應用更快能推向市場,同時為企業節省了雇傭底層架構技術人員的費用。AEP平臺解決的另一個重大問題時隨上層應用靈活擴展問題,即使企業M2M管理規模迅猛增加,使用AEP平臺無需擔心底層資源跟不上連接設備擴展速度。

目前國內比較優秀的物聯網AEP平臺公司包括機智云、上海慶科、中國移動OneNet、艾拉物聯在中國的分公司等。OneNET是由中國移動打造的PaaS物聯網開放平臺。平臺能夠幫助開發者輕松實現設備接入與設備連接,快速完成產品開發部署,為智能硬件、智能家居產品提供完善的物聯網解決方案。

4)業務分析平臺BAP(Business Analytics Platform): 業務分析平臺包含基礎大數據分析服務和機器學習兩大功能。大數據服務:平臺在集合各類相關數據后,進行分類處理、分析并提供視覺化數據分析結果(圖標、儀表盤、數據報告);通過實時動態分析,監控設備狀態并予以預警。平臺的機器學習:通過對歷史數據(結構化和非結構化數據)進行訓練生成預測模型或者客戶根據平臺提供工具自己開發模型,滿足預測性的、認知的或復雜的分析業務邏輯。未來IoT平臺上的機器學習將向人工智能過度,比如IBM Watson擁有IBM獨特的 DeepQA系統,結合了神經元系統,模擬人腦思考方式總結出來逐步強大的問答系統,未來將幫助企業解決更多商業問題。

四、小結

中國物聯網平臺提供商大致可分為運營商、云計算廠商、互聯網巨頭、初創公司幾類,目前能提供的物聯網云平臺功能相對簡單,生態系統建立也還需要完善,和國外物聯網廠商還存在一定差距。由于物聯網平臺運營、生態系統培養、開發者聚集需要較長時間的積累,未來如果傳統互聯網、IT公司要切入物聯網平臺領域,并購海外、國內優秀創業公司,或者進行深度產業鏈合作是較好的選擇。

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