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下一代物聯網發展構想白皮書

簡介下一代物聯網6S特徵構想結合下一代物聯網的典型應用及共性需求,綜合考慮物聯網業務的全生命週期,從業務的產生識別,到資訊的可靠傳輸、資料的高效處理,再到安全的整體保障、系統的極簡管理,最後推進業務的未來衍生,未來物聯網需具備如下特徵:一是敏捷

防禦協議怎麼單機

(報告出品方:中國移動)

1。概述

物聯網(Internet of Things)由美國麻省理工大學 Auto-ID Center 的 Ashton 教授於 1999 年首次提出,把所有物品透過射頻識別等資訊感測裝置與網際網路連線起來,實現智慧化識別和管理。2005 年,國際電信聯盟(ITU)釋出《ITU 網際網路報告 2005:物聯網》,正式提出了“物聯網”的概念,即將各種資訊感測裝置,如射頻識別裝置、各種感測器節點等,以及各種無線通訊裝置與網際網路結合起來形成的一個龐大、智慧網路。物聯網經過多年的不斷髮展與認識,目前被普遍認為是指透過資訊感測裝置, 按照約定的協議, 把任何物品與網際網路連線起來,進行資訊交換和通訊,以實現智慧化識別、定位、跟蹤、監控和管理的一種網路,是在網際網路基礎上延伸和擴充套件的網路。

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在產業方面,物聯網技術和方案在全球各行業滲透率不斷加速。各行業對物聯網的應用力度持續增強,根據不同諮詢公司預測資料統計,智慧工業、智慧交通、智慧醫療、智慧能源等領域將最有可能成為物聯網產業發展最快的領域。

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2。物聯網發展趨勢

物聯網正逐步向著數字化、智慧化的方向發展。豐富的應用、領先的技術、海量的資料成為物聯網快速發展的原生動力。同時,數字孿生作為全球產業數字化、智慧化轉型的焦點,將助力物聯網的全新最佳化與演進。

下一代物聯網的智慧化與數字化程度將逐步演進與加深,數字孿生在物聯網快速發展的過程中將佔有濃墨重彩的一筆。借鑑數字孿生技術,將充分展示物聯網系統中的拓撲結構、能源分配和裝置實時情況,物理世界的裝置與數字世界中的孿生體時時對應,貫穿整個產品生命週期,形成一套完整的物聯網系統的全生命週期的模擬和數字化互動,實現業務執行狀態實時監控最佳化,漏洞提前預測及防護。升級人們對於模擬世界的認知,藉助數字世界實現物理世界的改造。未來,在面向教育、醫療、生產、交通等各個應用領域,數字孿生將滲透到產品研發、生產製造、系統維護、最佳化管理、使用者呈現等端到端的各個環節,透過抽象理念具象化,物理實體數字化,有效降低生產、研發風險,提升系統效率,為下一代物聯網的迭代演進保駕護航。

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下一代物聯網的發展驅動力

業務驅動:

新業務需求的匯入是任何一個系統發展的原動力。伴隨著智慧化的快速發展,下一代物聯網在時效性、精確性方面達到了嶄新的需求高度,對網路的基本功能要求如時延、頻寬、功率、能耗等都提出全新挑戰;此外,對於網路資源的管理、運維,也需要滿足靈活可控、可預測的全新維度[8]。這些的實現前提,除了網路能力的增強以外,最重要的一點就是業務和網路的互相感知,網路對業務需求深度理解,業務對網路質量實時掌控,最終實現業網融合、網隨業動。

技術驅動:

技術的變革是物聯網得以快速發展的保障。下一代物聯網是一個與人工智慧、大資料、智慧感測等技術不斷深入融合的非決定性、開放的網路,其中自組織的或智慧的實體和虛擬物品能夠和環境互動並基於各自的目的自主執行。物聯網技術的探索性變革和創新,不斷演進與發展,才能最終推動物聯網業務的實現。物聯閘道器鍵技術主要涉及三層:感知層實現泛在感知,即利用感測器等隨時隨地獲取物體的資訊;網路層實現可靠傳遞,透過融合各種網路,將物體的資訊實時準確地傳遞出去;應用層實現智慧處理,利用各種智慧計算技術,對物體實施智慧化的控制。

資料驅動:

資料是物聯網快速發展的基石。大量的物聯網裝置,在 AI 作用的加持下產生海量資料。資料的高效傳輸對物聯網的互動及計算能力提出巨大挑戰,需要根據資料的共享需求實現合理的傳輸、計算資源分配,需要網元智慧化,路由的靈活化控制,以及儲存、計算資源的合理分配。同時,資料的共享將帶來一定的業務價值增長,最佳化業務發展,給網路帶來更多的收益,網路也將會更加最佳化,形成良性迴圈。

3。下一代物聯網典型應用

從服務物件來看物聯網應用分為三大主線,分別是面向個人使用者的消費型物聯網、面向企業的生產型物聯網和麵向政府的管理型物聯網。消費型物聯網的應用主要面向個人消費者,如智慧教育、智慧醫療、智慧家居等領域。生產型物聯網更多考慮製造和生產行業相關產業,如智慧工廠、智慧農業等領域。管理型物聯網則與城市管理息息相關,如智慧交通、智慧城市等領域。隨著智慧化,數字化技術的引入,下一代物聯網應用也將朝著智慧化、個性化、自動化快速發展。

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3.1消費性物聯網

3.1.1智慧教育

隨著全球教育資訊化戰略推進和教育投入穩步增長,各國的教育資訊化建設取得重大進展,教育水平持續提升。傳統教育正在向開放、共享、互動、協作的現代化智慧教育轉型,並呈技術化、網路化、個性化的發展趨勢。藉助網際網路、物聯網、雲計算、大資料、人工智慧等技術打造智慧化、感知化、泛在化的智慧教育新模式,透過個性化、精細化、沉浸式的學習教學,提高課堂教學效果,提升學生學習興趣和學習效率。

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3.1.2智慧醫療

智慧醫療是綜合應用新一代資訊及生物技術,整合衛計部門、醫院、社群、服務機構、家庭的醫療資源和裝置,創新醫療健康管理和服務,形成全息全程的健康動態監測和服務體系。智慧醫療可以廣泛應用於疾病預防、醫療就診和個體保健等社會醫療衛生領域,是人的健康管理與醫療資訊化、智慧化相互融合發展的高階階段。

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3.1.3智慧家居

智慧家居是以住宅為平臺,利用綜合計算機、網路通訊、家電控制等技術將家庭智慧控制、資訊交流及消費服務等家居生活有效結合起來,構建高效的住宅設施與家庭日程事務的管理系統,提升家居安全性、便利性、舒適性、藝術性,並實現環保節能的居住環境。它是網際網路技術和物聯網技術的集中體現。智慧家居發展可以分為三個階段,單機智慧、裝置互聯互通,和全屋智慧階段。全屋智慧服務透過學習來完成使用者畫像,捕捉使用者資訊和意圖,根據使用者個性化需求主動提供個性化的全屋智慧服務。

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3.2生產型物聯網

3.2.1智慧工廠

智慧工廠是現代工廠資訊化發展的新階段,是在數字化工廠的基礎上,集綠色智慧的手段和智慧系統等新興技術於一體,構建一個高效節能、綠色環保的人性化工廠。智慧工廠管理平臺集合“排產”與“生產排程”、線上質量控制、車間物料規劃與控制、生產過程追溯、視覺化過程監控和生產狀態分析等功能於一身,透過實現高度的自動化和資訊化,打造智慧工廠,達到成本削減、生產效能提升和品質保證的目的。當前,我國正在積極打造智慧工廠,在政策、技術、市場等多重驅動下,我國智慧工廠建設正在步入快車道。

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3.2.2智慧農業

農業是關係到國計民生的重要領域,我國正處於傳統農業向現代農業轉型的過程中,國家高度重視農業現代化建設,不斷出臺相關政策推動智慧農業的技術研發和工程實施。智慧農業以智慧生產為核心,依託雲計算、大資料、人工智慧、衛星遙感等現代資訊科技,實現生產數字化、智慧化、低碳化、生態化和集約化,從空間、組織、管理整合現有農業基礎建設、通訊裝置和資訊化設施。

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3.3管理型物聯網

3.3.1智慧交通

智慧交通融入了物聯網、雲計算、大資料、移動網際網路、人工智慧等新技術,透過高新技術彙集交通訊息,對交通管理、交通運輸、公眾出行等交通領域全方面以及交通建設管理全過程進行管控支撐,充分保障交通安全、發揮交通基礎設施效能、提升交通系統執行效率和管理水平,為通暢的公眾出行和可持續的經濟發展服務。

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3.3.2智慧城市

智慧城市是以資訊科技為核心,物聯網為基礎,利用智慧識別、移動網際網路和雲計算等高新技術,集數字化、網路化、智慧化於一體,依託資訊產業發展和技術創新應用,透過整合資訊資源,實現以使用者創新、開放創新、大眾創新、協同創新為特徵的可持續創新,全面提升城市居民的生活質量和幸福指數,推動城市經濟社會發展模式的轉型和城市治理的現代化。

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3.4下一代物聯網業務共性需求

總體來看,無論是消費型物聯網、生產型物聯網還是管理型物聯網,都是以如何更加最佳化的滿足人類生活,服務於人的“衣、食、住、行、學、醫、養、服”多方需求應運而生。傳統服務於人-人通訊的網路,可以基於人類的高度智慧實現資訊的決策及系統的控制,通訊質量的提升即可滿足需求。服務於物的物聯網要能實現去人工的全自動化,需從物物連線到物物智聯,不僅要實現物體之間的聯通,還要保證連線的可靠性、靈活性、可控性,以及資訊傳遞的準確性、及時性、時效性。

4。下一代物聯網6S特徵構想

結合下一代物聯網的典型應用及共性需求,綜合考慮物聯網業務的全生命週期,從業務的產生識別,到資訊的可靠傳輸、資料的高效處理,再到安全的整體保障、系統的極簡管理,最後推進業務的未來衍生,未來物聯網需具備如下特徵:一是敏捷(Speedy),能夠快速實現物聯網豐富業務的識別、管理與最佳化;二是融合(Syncretic),實現物聯網蜂窩網路與短距網路等異構網路間的縱向及橫向融合,實現高可靠,高效能的一體化資料傳輸;三是協同(Synergistic),基於多系統、多維度的協同,實現物聯網海量資料的實時、精準分析與處理;四是安全(Security),實現面向物聯網業務的定製化全方位安全防護;五是極簡(Simple),面向物聯網的管理者,實現系統的全方位便捷化管理;六是共享(Shared),基於統一的系統架構,實現網路能力及資源的共享,支援物聯網業務的不斷豐富與衍生基於以上下一代物聯網的 6S 特徵,一個嶄新的物物連線的時代即將開啟。

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4.1敏捷

未來隨著物聯網的快速發展,將催生出不計其數的業務需求。與傳統物聯網業務不同的是,下一代物聯網業務將隨著資料的互動、分析而靈活化生成,即業務將具有自生長的特性。為適應物聯網業務靈活化、隨機化產生的特性,物聯網系統需準確理解不同業務的差異化意圖,並能適應跨多技術領域的複雜環境,快速地完成業務意圖的準確發現與識別。同時,系統需具備快速且精準分析網路資源的能力,以實現業務需求與網路能力的精準匹配。其次,系統需實時監控業務需求的變化,提前識別網路故障,及時調整網路資源配置,保證業務和資源的高效動態匹配,從而形成集聚業務意圖感知、分析、決策下發、智慧運維於一體的全生命週期閉環系統,實現網隨業動。

4.2融合

4G 時代,行動網路雖然覆蓋了全球 90%的人口,卻只覆蓋了不到 20%的全球區域,在其他 80%的區域裡,環境監測、災害防護、應急搜救、國防監測等都需要透過擴大網路覆蓋來實現。為了實現全球化的無縫網路覆蓋,陸、海、空、天四位一體化融合通訊已成為下一代物聯網的發展趨勢。下一代物聯網透過地面無線通訊(蜂窩、短距等)、無人機等空中通訊、高中低軌衛星通訊、海洋通訊(岸基、無人平臺、水下運動載體等)技術的融合實現網路的“縱橫聯合”,解決不同網路間互聯互通問題,實現端到端的資料互通、資料無縫傳輸。同時,陸-海-空-天融合通訊可以提升物物傳輸效能,提高網路的可用性和可靠性、擴大網路覆蓋範圍、充分利用網路的資源、降低網路運營商和服務商成本、滿足多樣化的業務需求。

4.3協同

網際網路時代,主要是解決資訊在人與人之間的傳輸,透過人類本身具有的資訊處理能力來完成對於資訊的理解及後續的決策,因此,資訊的互通在網際網路時代是重中之重。而在物聯網時代,僅實現物物連線的資訊互通無法解決根本問題,因為物體對於資訊的處理能力遠不及人類,尤其物體在獲取多源資訊後將如何解析,這就需要賦予物以協同化資料處理能力。因此,在物聯網的時代,協同化需要全面植入到下一代物聯網資料處理的各個層級中,從多源感知資料處理、多型別資料協同儲存、統一資料分析架構設計等多方面去定義與實現物聯網多源資料的協同處理,從而應對不斷激增的物聯網海量多源資料處理的需求,並且滿足不斷衍生的物聯網新應用對於強大算力的匹配需求。

4.4安全

物聯網市場發展迅速,終端數量劇增,安全隱患大,而失去安全防護的物聯網也將一無是處。物聯網裝置具有型號多、微型化、輕量化的特點,這些特點將在未來發展中更加明顯,現有粗粒度、大體量的安全解決方案無法適應。同時,在業務雲化趨勢下,安全邊界愈加模糊,傳統單點防禦手段難以發揮作用;新型攻擊複雜且隱蔽,傳統被動防禦手段無法有效識別,威脅檢測及響應處置週期變長。因此,面對下一代物聯網的安全需求,應實現從粗放防護到精準防護,單點防護到整體防護,被動防護到主動防護,靜態防護到動態防護的多維度變革。

4.5極簡

為滿足豐富化、海量化、微型化物聯網業務發展需求,下一代物聯網系統將引入眾多高精尖技術,但任何一個高效、靈活的網路一定是朝著極簡化方向進行發展,極簡可以加速物聯網敏捷化、智慧化、融合化的發展程序,因此,極簡是下一代物聯網發展的重要目標。透過操作簡化、部署簡化、和運維簡化等,實現業務敏捷高效,網路統一承載、計算智慧協同、資源按需排程、安全策略隨行,有效增強使用者體驗感、提升業務部署效率、降低運維成本,極大降低網路最佳化調整的時間及難度,滿足下一代物聯網高動態、高靈活化需求,打造端到端極簡的下一代物聯網體系架構。

4.6共享

為滿足物聯網業務不斷豐富,不斷衍生的需求,需儘可能發掘物聯網系統的可複用性,提升系統的利用效率,從而基於一套物聯網系統來支援實現豐富的物聯網業務,“以不變應萬變”,創造無限可能。下一代物聯網的共享特性包括能力和資源的共享。現階段,物聯網以垂直應用為主的“煙囪式”發展,以行業應用、閉環應用為主,一定程度上屬於內聯網、專用網。這種模式建設成本高、重複性大、物體/資訊共享難、應用系統間互聯互通難,既難以適應規模化、協同化發展要求,也難以引導和催生物聯網更大的、潛在的發展。透過能力和資源的共享,可以實現共效能力、資源的有效利用,降低重複建設、減少煙囪式協作的成本,同時滿足物聯網系統資料通用、業務元件化、可複用、靈活擴充套件的需求。

5。結束語

近年來,以數字驅動為特徵、資料資源為要素的數字經濟蓬勃發展,激發出新的經濟增長動力,帶動下一代物聯網快速成長。同時,隨著各式各樣智慧裝置的普及以及感測器的大規模部署,下一代物聯網的智慧化與數字化程度將逐步演進與加深,進一步助力整個社會的數字經濟轉型。智慧資料的產生、收集、處理、決策和應用將成為新的核心價值增長點,催生新的業務場景和需求。人工智慧(AI)、雲計算、大資料、區塊鏈、邊緣計算等一系列新的技術的引入,將助力物聯網在教育、交通、醫療、工業等各領域快速落地應用。同時豐富的應用以及海量的終端將產生海量的資料處理及傳輸的需求,整個系統的資源需求量會隨之增加。業務場景的豐富化,技術發展的精進化,終端資料的海量化,將成為下一代物聯網快速發展的原生動力,共同驅動基於數字孿生的下一代物聯網向資料多維化、共享化,網路融合化、自治化,處理智慧化、協同化,終端泛在化、整合化的趨勢發展,全面構建滿足“敏捷、融合、協同、安全、極簡、共享”6S 特徵的下一代物聯網。

詳見報告原文。

精選報告來源:【未來智庫官網】。

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