智能物联网未来发展的6个关键词

随着新业务、数据和技术推动，物联网已经逐渐从本地物联网和广域物联网演变成为预期的全球智能物联网(IIoT)。随着这种趋势的展开，物联网的传统固定模式架构以及云端的集中式管理思想已经不再适合物联网的未来发展。

物联网的本质是连接各种设备，通过信息交换实现智能识别、定位、追踪、监控以及网络管理，是互联网的延伸和扩展。近年来，受业务、技术和数据发展的推动，物联网已经进入了快速增长的阶段。

1. 业务方面

随着智能化的快速发展，物联网对时效性和准确性的需求已达到很高的水平，从而给网络性能提出了新的挑战。例如，虚拟现实（VR）需要的带宽大于1 Gbps，延迟小于8ms，且数据包丢失小于1.00E-6。此外，系统资源的管理、运作和维护也需要灵活、可控且可预测。最重要的前提是业务与网络之间的相互感知，即网络必须对业务需求有深入的理解，实时控制网络质量，以最终实现业务与网络的融合。

2. 技术方面

物联网是一个与人工智能、大数据、智能感知等越来越集成的开放网络。物联网的技术发展旨在实现信息的无处不在的感知、可靠的传输和智能的处理。

3. 数据方面

数据是物联网快速发展的新驱动力。数以千亿计的设备在人工智能的帮助下生成了海量的数据，但数据只有在被处理和交互后才有价值，数据的处理和交互需要系统根据数据交互需求实现计算资源的合理传输和分配，因此整个系统需要可控且可管理。

受上述推动因素驱动，从物联网业务的规模、范围和能力来看，物联网的演变可以总结为三个阶段：本地区域物联网、广域物联网和全球智能物联网。在本地区域物联网阶段，通过近场通信，如RFID、NFC、蓝牙等实现物物之间的连接，仅支持本地区域内少量非智能设备间的简单信息传输。典型应用包括ETC收费、物流追踪等。在广域物联网阶段，物物之间的连接范围已逐渐扩大，通过2/3/4/5G、NB – IoT技术等远程通信技术实现。在这个阶段，信息传输突破了地域边界限制，具有广泛的物联网覆盖和大量的轻型复杂智能设备连接。典型应用如智能表计、农业气候监控等。在全球智能物联网阶段，物联网与AI的融合不仅能适应并满足各种全球覆盖的物联网服务的高性能连接需求，也使物联网从感知、分析、应用的各个方面注入了智能基因。IIoT阶段的典型应用包括自动驾驶和智能工厂。目前，物联网已初步完成了建立物物基本连接的前两个阶段。万物智能化和大规模连接将推动所有行业走向全面智能化，迎来下一代智能物联网时代的到来。

智能物联网和6G的发展相辅相成。6G技术，如全光谱通信、可重构网络、空-地一体化和感知-通信-计算一体化，是IIoT实现高性能应用的技术保证，并加速了IIoT阶段的发展。另一方面，IIoT可以帮助6G实现应用价值，并赋能数千种行业，从而推动6G技术的持续演变。

智能物联网的典型特征

从服务目标的角度看，物联网应用分为三种主要类型，即面向个人用户的消费者导向的物联网，面向企业的生产导向的物联网，和面向政府的管理导向的物联网。

1. 消费者导向的物联网

主要用于个人使用，如智能教育、智能医疗、智能家居。它使用各种传感器精确收集用户需求，通过AR、VR、触感互联网、全息技术等先进技术，结合各种智能终端创建沉浸式学习环境，全过程动态健康监测，和个性化全屋智能服务等。以沉浸式交互式教学的场景为例，通过VR、全息等技术构建虚拟现实课堂，提供在现实世界中难以实践甚至无法实现的课程和培训，如空间科学普及，飞行驾驶训练等。实现这个场景包括数据采集，数据建模和处理，数据传输，视觉呈现等，对带宽提出了更高的要求。在智能物联网阶段，带宽需要大于或等于1Gbps（12K）和1.5Gbps（24K），延迟小于或等于8ms，且丢包率为1.00E-6。

2. 生产导向的物联网

主要用于工业生产和制造，如智能工厂和智能农业。基于数字化能力，驱动人-机-物的高度整合和协调，实现生产生命周期的全方位监控和管理。这样，它可以实现资源的规划和控制，过程的管理和可追溯性，以及结果的可预见性和优化。以智能工厂中的布料缺陷检测为例，使用机器视觉技术可以大大突破人眼在速度、规模和光谱等多个维度的限制，实现数据深度感知，决策智能分析，和自动执行。实现这个场景需要图像采集，数据处理，数据传输，智能筛选等，对系统延迟提出了高要求，要求延迟小于20ms，上行带宽大于50Mbps，可靠性大于99.9%。

3. 管理导向的物联网

主要用于城市管理，如智能交通，智能城市。它高效地使用现代信息技术，并将数字化、智能化等科技成果应用于城市管理。它使用各种传感器准确收集城市元素信息，实现城市在时间和空间上的精细化管理，并整合信息的感知、分析、服务、指挥、和监督，创造如数字孪生城市和自动驾驶等智能场景。以智能交通中的车队行驶的场景为例，通过传感器、V2X等技术，可以传输路况、车辆信息、和驾驶指示，使同向行驶的车辆能够编队行驶。实现这个场景包括数据收集、数据分析、数据传输、信息交互、智能决策等，对系统可靠性提出了更高的要求。要求传输可靠性大于99.9%，延迟小于100ms，定位精度需要达到0.5m。

可以看出，未来的物联网应用特征是动态性高、灵活性高和可靠性高。大量的应用产生了大量的数据，这些数据类型多样，跨学科，分布式，异构。引入大数据、人工智能、边缘计算、数字孪生和卫星-地面网络集成等先进技术，将带来大量数据处理和传输能力的提高，整个物联网系统的资源需求将相应增加。

智能物联网演进的典型特性–6个关键词

鉴于典型的应用需求和下一代物联网的发展趋势，物联网系统需要具有快速环境感知、异构网络集成、智能数据处理、智能终端交互、简单灵活的管理和信息安全可控等共同能力，共同推动下一代物联网的创新和改进。未来的智能物联网需要具有以下6个特性：快速、融合、协同、安全、简单和共享。

1. 快速

实现业务和网络的快速匹配。传统系统需要用户和系统之间进行多轮交互才能满足业务需求，这无法适应物联网业务的自我增长特性。基于模型库构建、人工智能算法等技术，智能物联网能够快速完成业务发现和意图识别，精确分析网络资源，确保服务和资源的高效动态匹配。

2. 融合

实现异构网络的“纵向和横向整合”。为了实现全球网络无缝覆盖，IIoT需要集成地面通信、空中通信、高、中、低地球轨道卫星通信技术。此外，基于接口集成或混合网络架构，解决了不同网络之间的互联和互通问题。

3. 协同

实现“云-边-终端”计算能力的互操作性。在物联网时代，物体需要被赋予协同数据处理能力，以分析获取的多源信息。如文中所述，协同需要在全球IIoT的云、边、终端完全植入，实现多源数据的协同处理，以满足新应用对计算力的匹配要求。

4. 安全

实现物联网的全方位、精细化的安全保护。当前物联网的安全问题和特性在中有所描述，新型攻击手段隐蔽性强，复杂性高，无法被传统的单点、粗放、静态、被动的防御方式有效识别，导致威胁检测和响应处理周期长。因此，未来物联网的安全需求应向全面、精确、动态、主动的保护转变。

5. 简单

实现物联网的易用、易部署和易管理。简化是未来物联网发展的一个重要目标。基于统一的通信接入方式，扁平和灵活的网络架构，统一的端到端网络协议，自主和智能的运维管理，可以实现一个对用户易用、对开发者易部署、对运营者易管理的简单系统，满足未来物联网的高度灵活和动态的需求。S. Park等人提出的“6A”是一种简单的连通性架构，可以在任何环境下促进信息传输。

6. 共享

实现物联网系统资源和能力的共享。在这个阶段，物联网的纵向应用主要由“烟囱式”开发主导。这种模式重复性高，设备/信息共享困难。通过物联网能力和资源的组件化，可以降低重复建设的成本，实现物联网系统中数据的可重用性，同时满足物联网的快速变化和灵活扩展的需求。