物聯網終端五年后將超 270 億!破竹之勢下程序員如何修煉內功?

經過20多年的高速發展,移動通信已經成為當今經濟發展的重要推動力,在以人為中心的手機通信市場,人口普及率達到90%甚至超過100%。為了尋找新的增長點,物聯網業務逐步進入無線通信產業鏈各個環節中。
據預測,到2025年,物聯網的連接數將超過270億,潛力巨大。物聯網業務種類繁多,使用的技術和解決方案也不同。本文在分析物聯網的業務和技術方案基礎上,對物聯網的商業模式如何演進、身處其中的開發者如何順勢而為等問題進行了思考和探討。
物聯網業務需求
Machina Research公司是當今世界領先的IoT市場預測和策略提供者,持續跟進和提供IOT市場的每年發展情況。根據Machina Research的預測顯示,物聯網的連接數如圖1所示:
圖1 物聯網業務連接數預測圖
從上圖可以看出,物聯網的業務需求非常巨大。IoT連接數預計將從2015年的60億增加到2025年的270億,復合年增長率高達16%。
為了更好分析物聯網技術方案,需對各種物聯網業務的應用場景進行細分。部分物聯網業務見下表1:
表1 部分物聯網業務場景需求
物聯網業務需求巨大,具有很明顯的垂直行業特點。根據業務場景,我們可以細分為 固定或慢速無線數據接入 (局域物聯網)、 移動無線數據接入 (移動物聯網)、 泛在無線數據接入 (低功率廣域物聯網)三種情況。
一、固定或慢速無線數據接入:
圖2 局域物聯網
局域物聯網,是指在一個局部區域(如單個工廠等)中,在生產線上或固定區域布放各種傳感器進行數據采集,數據傳送到本地的Intranet(局域網)和應用管理平臺,主要服務于本地生產和監控,重點在于穩定、可靠、自主可控,主要為固定或慢速移動傳感器,沒有移動和漫游需求。
二、移動無線數據接入:
圖3 移動物聯網
移動物聯網 ,是指在全國或全球范圍內,布放各種傳感器進行數據采集,數據通過移動IP網絡傳送到集中的服務器和應用管理平臺,主要服務于全國范圍內的生產和監控,重點在于穩定、可靠,傳感器有移動和漫游需求,數據傳輸量較大。通過2G、3G、4G、5G公眾移動通信網提供物聯網的鏈接,一種非常經濟有效的方式。
5G技術和網絡具有大帶寬、大連接和低時延等特點,是物聯網的一種重要接入手段,但5G不等于物聯網,也不會替代物聯網。
三、泛在無線數據接入
圖4 低功率廣域物聯網
低功率廣域物聯網 (LPWAN),是指在大范圍內,布放各種一體化傳感器進行數據采集,數據通過LPWA無線技術傳送到本地的服務器,再通過廣域IP互聯網匯聚到集中的服務器和應用管理平臺,主要服務于全國范圍內的生產和監控,重點在于穩定、可靠。一般情況下沒有移動需求,可能存在漫游需求,局部網絡位置比較分散,數據傳輸量較大。
物聯網技術及比較
從上面物聯網的業務需求可以看出,物聯網技術主要是完成各種傳感器設備與互聯網的無線連接,實現設備或終端的開關信號或數據的傳輸,其中傳感器的無線連接方式,是非常重要的一環,見圖5所示,圖中的數據采集與傳輸、數據應用與控制等與物聯網技術息息相關。而數據處理、大數據挖掘和分析、數據創新、人工智能等環節,則與工業4.0、大數據、云計算、AI等同步發展,對物聯網技術業務起到有力的支撐。
物聯網技術是一個軟件和硬件相結合的技術,數據采集涉及到各種傳感器技術,包括聲、光、溫度、化學、電機等等等傳感器。而數據傳輸涉及到各種有線無線通信技術。而大數據分析、數據處理和創新、AI人工智能等和計算機領域的各種知識密切相關,如果作為一名物聯網業務開發者,硬件方面需要掌握傳感器技術、嵌入式開發、通信技術等底層知識;如果作為軟件開發者,需要掌握網絡通信編程、大數據分析、AI算法等相關知識。
圖5 物聯網業務環節示意圖
對于2025年預測有270億物聯網連接的構成,Machina Research公司研究分析結果如下:
72%屬于短距無線接入技術來承接,如wifi、zigbee、PLC電力線傳輸等,這一技術將主導整個物聯網市場,主要包括消費電子、大樓監控和自動化;
蜂窩型連接,將從2015年的3.34億,上升到2025年的22億,主要為LTE技術,其中的45%,將應用在車聯網業務上,包括在出廠前預置和出廠后安裝的;
在270億的總連接中,將近有11%(30億)的連接,使用低功率廣域網的技術,如sigfox、lora、NB-IOT等。
根據業務場景和Machina Research公司的預測,對于物聯網重要一環,可以把無線接入細分局域或短距無線接入、低功率廣域網、蜂窩無線接入等。
表2 部分物聯網技術特點
從上述分析來看,結合Machina Research公司的預測,到2025年,不同的網絡場景有不同的技術使用。
比如最后10米的物聯網接入,又沒有電源功耗問題的,可以優先選擇局域或短距無線接入技術,就近接入有線局域網或互聯網,這是最直接的方案。再比如在工業生產中的工業物聯網,生產線上的數據傳輸要求高穩定低時延,安全可靠,沒有移動和漫游的需求,這時如果采用NB-IoT等廣域物聯網的方案,表面上看起來可以一統天下,但是對于工業物聯網肯定不是解決一個數據傳輸的問題,更多的還是個性化或嵌入式的解決方案。而針對目前很熱的“Connected Cars”和移動醫療等的聯網需求,其移動和漫游是局域短距和廣域固定等技術所無法滿足的,則需要蜂窩物聯網技術。
再來分析一下公網和專網問題。
一般理解, 蜂窩網 屬于公眾移動網絡,為廣大普通用戶提供服務,而專網,像鐵路、航空、公安等系統的集群網,提供其用戶專網專用,以確保運行系統的安全性——這是網絡特性、用戶群體特性、安全穩定等因素所決定。當然,目前也會出現“虛擬專網”的概念,利用VPN等網絡技術,在公眾網絡中劃分中虛擬專網。這在有線互聯網中使用很普遍,但是在鐵路、航空、地鐵、工業自動化等關鍵領域,在物聯網安全性尚未健全的情況下,建議還是使用物聯專網為宜。?
蜂窩物聯網或NB-IoT等技術,是在蜂窩通信網的基礎上,可滿足物聯網業務需求。其成本技術具有很明顯的優勢,充分利用已有的公眾蜂窩通信網絡(主要提供話音和移動數據業務),具有信號覆蓋大,建網邊際成本低,授權頻段確保網絡質量,規模應用后終端模塊價格迅速降低。
從上面提到物聯網業務需求來看,很多業務是固定或慢速低數據業務需求,沒有漫游和高速移動的業務需求,同時很多工業物聯網是和生產系統直接關聯的,可以考慮使用廣域物聯網建設專網。是否能采用“虛擬物聯專網”的方案,還值得商榷。?
一個案例如下:
德國的汽車業者希望自行確保、負責自身的數據信息安全與網絡可靠性,避免工業間諜與黑客攻擊等情事發生,期望未來能夠不依賴德國運營商的5G基礎網絡設施,避免將數字轉型的工作托付予運營商。BMW更已向德國聯邦網絡局(Bundesnetzagentur)提出自建5G私網的意愿,且Volkswagen及Daimler亦有相同的意向。
德國BNetzA表示,已有多家制造業者針對5G網絡的部署進行了相關研商。根據現行德國法規,針對專屬區域性頻段并未有明確的授權規范、流程與定價條例,而全國性的5G頻譜拍賣則將于2019年初舉辦。因此,諸如汽車制造業者或其他有意部署5G私網的廠商,仍須觀望后續頻譜釋出狀況。
根據愛立信(Ericsson)委托Arthur D. Little研究發布的報告指出,2026年垂直應用產業透過5G進行數字化的過程中,將為各種系統設備、運營商與其他ICT業者帶來超過1.32兆美元的商機。因此,對Ericsson、諾基亞(Nokia)、華為等系統設備業者而言,5G世代所帶來的商機已非過去3G/4G一般集中于面向大眾的行動通訊服務,而是深入于各垂直產業的應用當中。
物聯網開發者和企業們該如何順勢而為?
從上述分析可知,物聯網業務發展潛力很大。但海量的物聯網連接,是否能帶來海量的數據流量、是否提升ARPU、是否形成業務收入增長點?這些都值得思考。物聯網的最大難點和價值點,不在技術方案,而在商業模式。商業模式的成型,不局限于前期積累,更重要在于思維的轉變。
手機上網高速發展時代,流量經營和內容收費,似乎成為默認的商業模式,有連接,有流量即代表收入。對于物聯網時代,只有部分業務產生大流量,更多的是強調物和應用的安全連接,及控制指令等零散數據的傳遞,進一步提高生產效率。因此,物聯網下的商業模式應全新考慮。
一、提供差異化的高質量、安全可靠的連接服務,奠定可持續發展的商業模式基礎。 從物聯網業務類型來看,需求方不在于使用流量資費低廉的連接服務,而是追求高質量和穩定可靠,提供方應該從具體的業務場景出發,選擇合適的無線接入技術,綜合有線無線的綜合優勢,指定出高質量的方案,而不是一味強調盲目追求高、大、上、新的技術,無法采用單一的物聯網技術滿足所有的需求。
二、鑒于大部分物聯網業務具有明顯的垂直型特點,需求方更多希望提供數據連接服務外,還要和生產流程、服務流程緊密耦合,這就要求提供方提供一個一體化的物聯網服務平臺,包括靈活的模塊,可以快速形成垂直型的解決方案。 提供一個綜合的物聯網業務管理平臺,是基礎電信運營商一個比較好的商業模式。但傳統運營商的業務以連接為主,對于企業行業的深度需求了解不深,所以需要一種開放的心態,聯合各行各業的信息合作業者,共同滿足垂直行業需求,實現多贏。
三、物聯網業務已不是單一的數據連接服務和簡單控制應用處理,而是和數據挖掘分析、數據處理融為一體,建立新的商業模式。 鑒于物聯網未來將滲透到相關行業的生產流程,海量的數據流量將不斷產生,對這些大數據進行聚類、特征分析,為行業的業務發展提供有效的支撐,大數據是物聯網應用的一個永恒主題。按照傳統的時長、流量等商業模式已經落后,傳統運營商必須盡快改變商業模式,滿足物聯網業務發展需求。
四、在5G時代,底層的基礎設施將進一步開放,為自由組合和編排提供了便利,實現資源合理編排,能力靈活調用。 可自主編排的資源、可自由調用的能力,再加上有質量保障的切片專網,這些基礎性技術改良組合在一起,目標就是實現“網絡資源能力化”,底層通信技術實現解耦和改造,從此上層應用開發者不再受通信網絡專業和邊界的約束,以需求為出發點,對于5G而言,最重要的是找到商業價值,尤其是增長和變現的路徑,才能讓運營商和產業各界同心協力發展5G。讓底層資源為我所用,實現合璧雙贏。萬物運營的重點不在“連接”,而在“運營”。
小結
本文通過對物聯網業務需求、技術發展等分析,提出局域短距、蜂窩型、廣域固定三種物聯技術分類和場景,初步對物聯網商業模式進行了思考分析。
但這只是一個拋磚引玉,期望在后續可以帶來更多更全面的分析和思考。物聯網時代將開啟一個全新的時代,各種新業務、新技術以及由此引發新的商業模式,不斷推陳出新,萬物互聯、智慧物聯終將不斷走入新境界。
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