北京郵電大學(xué)王衛(wèi)東：物聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展趨勢

　　2016年7月6日，“eSIM技術(shù)與創(chuàng)新峰會(huì)-破局與布局”在北京新世紀(jì)日航酒店舉行，通信世界網(wǎng)對(duì)本次會(huì)議進(jìn)行全程直播。北京郵電大學(xué)電子工程學(xué)院副院長教授、博士生導(dǎo)師王衛(wèi)東發(fā)表了以“物聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展趨勢”為主題的演講。

　　以下是王衛(wèi)東演講實(shí)錄：

　　很高興有機(jī)會(huì)給大家介紹一下我們的考慮，但是我們的考慮可能不全面，這次也是跟大家學(xué)習(xí)和交流。我談一下物聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展趨勢，更多是近些年，尤其是這一兩年行業(yè)的一些關(guān)注，尤其是在接入和傳輸層面的。

　　物聯(lián)網(wǎng)的起源，其實(shí)我們現(xiàn)在回頭來看的話，更多的是 IBM 當(dāng)時(shí)的一次游說的活動(dòng)，IBM當(dāng)時(shí)做這個(gè)工作的考慮，我想是要販賣它的非常強(qiáng)大的服務(wù)能力，也就是我們現(xiàn)在物聯(lián)網(wǎng)里面看的它的應(yīng)用的服務(wù)能力。但是這件事情得到了奧巴馬的支持，奧巴馬的行動(dòng)又得到的溫家寶總理的響應(yīng)，所以說兩個(gè)ICT大國的舉動(dòng)就帶動(dòng)了物聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展。而且在歐洲、日本也得到的廣泛的響應(yīng)，所以物聯(lián)網(wǎng)已經(jīng)成為國家和地區(qū)的發(fā)展戰(zhàn)略。

　　那么物聯(lián)網(wǎng)首先是要用感知技術(shù)和智能裝置，對(duì)物理世界進(jìn)行初步的認(rèn)識(shí)、感知，然后再用我們強(qiáng)大的通信網(wǎng)絡(luò)，把信息連接起來大，最后我們得到這些信息以后要對(duì)它進(jìn)行挖掘和計(jì)算，對(duì)物理世界實(shí)行實(shí)時(shí)的控制、管理，最后達(dá)到科學(xué)的決策。

　　那么物聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展從這幾年來看有這么幾個(gè)階段：

　　第一，思想萌芽階段。在我們國家來說，我們當(dāng)時(shí)對(duì)它的認(rèn)識(shí)就是一個(gè)傳感網(wǎng)，尤其是無線傳感網(wǎng)的認(rèn)識(shí)，當(dāng)時(shí)立了很多課題，課題以后人們就發(fā)現(xiàn)除了這些技術(shù)的認(rèn)識(shí)以外。

　　那么馬上很快就進(jìn)入到第二個(gè)階段，就是技術(shù)探索解答，物聯(lián)網(wǎng)怎么用，用在哪，所以當(dāng)時(shí)在一些典型的行業(yè)進(jìn)行了應(yīng)用，比如說滇池水質(zhì)的監(jiān)測、太湖的監(jiān)測，一些重點(diǎn)關(guān)注行業(yè)。在這個(gè)階段它的好處就是說，我們通過這個(gè)階段分散在各個(gè)行業(yè)的應(yīng)用，使大家對(duì)物聯(lián)網(wǎng)有了一個(gè)全新的認(rèn)識(shí)。

　　但是現(xiàn)在我們又進(jìn)入了第三個(gè)階段，技術(shù)的完善階段。我們發(fā)現(xiàn)通過這段以后，物聯(lián)網(wǎng)不是光連起來這么簡單，它首先要對(duì)這些信息觸底，這是我們見到的，所以在里面要包含云計(jì)算和大數(shù)據(jù)技術(shù)包括虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)，但是人們又發(fā)現(xiàn)一個(gè)很重要的問題，我們過去承載物聯(lián)網(wǎng)的底層技術(shù)是存在問題的，但是都知道一做什么應(yīng)用就馬上想起WIFI、藍(lán)牙，但是我們現(xiàn)在回過頭來發(fā)現(xiàn)這些技術(shù)是存在問題的、存在瑕疵的，為什么?是因?yàn)樗麄兲嵘臅r(shí)間太早了，離我們物聯(lián)網(wǎng)的思想相距甚遠(yuǎn)。

　　最后一個(gè)階段，在我們現(xiàn)在這個(gè)時(shí)間來觀看的話，可能10年左右，我們要構(gòu)筑一個(gè)泛在的物聯(lián)網(wǎng)，體現(xiàn)的兩個(gè)含義，也就是接入和聯(lián)系的手段上是泛在的，產(chǎn)生的影響是泛在的。

　　所以我們說有4個(gè)階段。我們現(xiàn)在更關(guān)注的是把各種獲得的感知信息進(jìn)行融合，然后介入到網(wǎng)絡(luò)，再實(shí)現(xiàn)泛在的服務(wù)。網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)也是一個(gè)關(guān)鍵問題，剛才和劉總在談這個(gè)問題，劉

　　總說他要建一個(gè)物聯(lián)網(wǎng)的雜志，我說恭喜你，您選的方向永遠(yuǎn)不會(huì)愁片源，因?yàn)槲锫?lián)網(wǎng)是我們現(xiàn)在見到的最大規(guī)模的網(wǎng)絡(luò)體系。

　　大家可以看到這是物聯(lián)網(wǎng)體系，我們都很熟悉的架構(gòu)，有三層，底層是感知層，中間是網(wǎng)絡(luò)層，上面是應(yīng)用層。感知層實(shí)際是我們的無線傳感網(wǎng)、有線傳感網(wǎng)所在的地方，這個(gè)地方重要的作用是要獲取物理信息，我們最初的物理信息是有形的，比如說溫度、濕度、PM2.5，但是事實(shí)上隨著我們的發(fā)展我們發(fā)現(xiàn)，我們在感知層，在應(yīng)用層、在其他層還能發(fā)現(xiàn)新的感知信息，也就是說感知層也在擴(kuò)展。

　　第二層，網(wǎng)絡(luò)層。就是我們熟悉的電信網(wǎng)絡(luò)為代表的層面，主要是由國家的基礎(chǔ)建設(shè)設(shè)施，還有一些專用網(wǎng)絡(luò)體系構(gòu)筑而成，這里面包括我們所說的互聯(lián)網(wǎng)、移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)還有專用的工具數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)，甚至包括交通部門有它的光纜體系，專用網(wǎng)絡(luò)體系。

　　到了上面的應(yīng)用層，它還有兩個(gè)層面的含義：前項(xiàng)的數(shù)據(jù)獲取計(jì)算，還有一個(gè)是它計(jì)算以后要反饋回網(wǎng)絡(luò)層、反饋回感知層、反饋用戶，實(shí)現(xiàn)我們最終的控制。

　　大家看了這個(gè)圖就知道物聯(lián)網(wǎng)是多少復(fù)雜的體系，現(xiàn)在中國學(xué)校搞了很多物聯(lián)網(wǎng)專業(yè)，我可以說培養(yǎng)出來的這些人都會(huì)很痛苦，因?yàn)榇蠹铱梢钥吹?，即使在感知層就有很多的網(wǎng)絡(luò)體系，我這里列的主要是以無線網(wǎng)絡(luò)體系為代表，溫濕度傳感器上面的就是WIFI、藍(lán)牙等等這些有些同志甚至不知道什么意思。

　　到了上面你可以看到，網(wǎng)絡(luò)層有移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)、有專用網(wǎng)絡(luò)，這里面還有廣電網(wǎng)絡(luò)等等在這里面體現(xiàn)。到了應(yīng)用層，信息上來以后，這個(gè)體系也有自己的網(wǎng)絡(luò)體系，同志們說這個(gè)網(wǎng)絡(luò)是不是跟前面的網(wǎng)絡(luò)是一樣的，對(duì)不起不一樣，舉一個(gè)例子，房山那年721大水，這個(gè)時(shí)候我們可以通過前端的感知發(fā)現(xiàn)水文信息上來了，再通過電信網(wǎng)絡(luò)體系傳到我們的應(yīng)急指揮部了，但是這個(gè)時(shí)候我經(jīng)過決策以后，我要向下發(fā)布的時(shí)候，用的網(wǎng)絡(luò)體系就不是這個(gè)網(wǎng)絡(luò)體系，有可能用的是人的體系，比如說呼喊、敲鑼打鼓，可以是廣播、電視、無線本地環(huán)路網(wǎng)，也可以是移動(dòng)通信網(wǎng)，但是我們也知道到了那個(gè)時(shí)候可能不好使了。

　　所以說我們現(xiàn)在可以看到，它實(shí)際上有不同的網(wǎng)絡(luò)體系，我們也可以看到物聯(lián)網(wǎng)能把我們現(xiàn)在涵蓋的網(wǎng)絡(luò)體系都能包容進(jìn)去，這也就是說現(xiàn)在中國有那么多的物聯(lián)網(wǎng)專業(yè)學(xué)校，我可以說沒有一個(gè)學(xué)校能培養(yǎng)出合格的物聯(lián)網(wǎng)人才，是因?yàn)檫@個(gè)體系太大。

　　大家可以看到我們最終要實(shí)現(xiàn)3C，我是搞通信的，我很愿意做中間這塊，但是它只是其中的一小部分，我們要進(jìn)行電腦計(jì)算，最后我們要實(shí)現(xiàn)控制。這個(gè)控制大家往往理解是控制設(shè)備，實(shí)際上我們得到了信息以后不是光控制設(shè)備，還要控制人，這是我們更重要的目的，也就是我們科學(xué)決策以后要干什么，所以說大家可以看到，原來物聯(lián)網(wǎng)不是一個(gè)單向的而是

　　一個(gè)閉環(huán)網(wǎng)絡(luò)。而且從網(wǎng)絡(luò)的體系架構(gòu)來說不是一個(gè)層次很明細(xì)的網(wǎng)，是一個(gè)復(fù)雜的網(wǎng)絡(luò)體系。

　　那么物聯(lián)網(wǎng)經(jīng)過這些年的探索，中國人是從來不把理論放在神圣的殿堂里，是要拿出來用的。在用的過程中我們發(fā)現(xiàn)了很多的問題。

　　首先，我們發(fā)現(xiàn)有安全的問題，大家一想可能是數(shù)據(jù)缺乏安全有效的手段，這個(gè)硬件存在攻擊漏洞，這個(gè)是毫無疑問存在的?；ヂ?lián)網(wǎng)是現(xiàn)在大家最依賴也是最不靠譜的一個(gè)網(wǎng)絡(luò)，這里必然存在很多問題，也是我們現(xiàn)在物聯(lián)網(wǎng)同行大家特別頭疼的問題。

　　雖然大家在補(bǔ)功課，但是從我的專業(yè)角度來說大家還有一個(gè)忽視的，缺乏專用可靠的頻譜資源，我們現(xiàn)在在感知層面用的這些網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，絕大部分用的是2.4GISM頻段，也就是科學(xué)醫(yī)療頻段，工業(yè)科學(xué)醫(yī)療免費(fèi)頻段，免費(fèi)意味著質(zhì)量的低廉，大家都用WIFI，不是WIFI好，而是WIFI便宜甚至不收錢假如說明天一樣收錢，你馬上就不用了。它都用的是ISM，這樣會(huì)帶來一個(gè)安全問題，假如我們以后真的實(shí)現(xiàn)的智慧醫(yī)療，這是個(gè)心臟病人，他現(xiàn)在已經(jīng)發(fā)作了，他急需得到那邊的信息告訴別人我已經(jīng)發(fā)作了，或者是得到這邊的指導(dǎo)，可是因?yàn)樗玫氖敲赓M(fèi)頻段，旁邊有一個(gè)電磁爐一工作信息傳不出去了，那這個(gè)病人的下場就是死，所以說有安全的問題。

　　第二，傳輸?shù)膯栴}。

　　既然網(wǎng)絡(luò)體系這么復(fù)雜，那么我們很難建立一個(gè)統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)體系，我們可以在電信網(wǎng)建立標(biāo)準(zhǔn)體系，但是要在物聯(lián)網(wǎng)這個(gè)范疇上考慮確實(shí)是很困難。還有就是我剛才說的像WIFI這些技術(shù)不是為了物聯(lián)網(wǎng)專門設(shè)計(jì)的。所以說很難滿足我們現(xiàn)在的需求。獲取的種類少，這個(gè)種類少有兩個(gè)方面的問題：

　　一、我們中國ICD技術(shù)很發(fā)達(dá)，但是我們的傳感器技術(shù)是很弱的，美國、日本都掐我們的脖子，我們無法獲得高質(zhì)量的、高端的傳感器。

　　二、即使有了這些傳感器都分布在各個(gè)行業(yè)里面，每個(gè)行業(yè)都有10種、5種傳感器信息資源，但是我不公開、不共享，那么最終我起的作用也很小。

　　第三、應(yīng)用。

　　從目前來看以移動(dòng)終端為主的應(yīng)用需求特別強(qiáng)烈，也特別直接，很快一個(gè)技術(shù)，一個(gè)APP下載就能見到錢，但是這種應(yīng)用是一種低質(zhì)、快速的應(yīng)用。我們相對(duì)后面在產(chǎn)業(yè)行業(yè)上的應(yīng)用就比較弱，數(shù)據(jù)的挖掘深度不夠，這個(gè)就不用多說了還沒有充分的進(jìn)行應(yīng)用，現(xiàn)在民生服務(wù)應(yīng)用還是比較好的，但是工業(yè)應(yīng)用與普及是很弱的。GDP主要的產(chǎn)值還是要通過工業(yè)來提高，物聯(lián)網(wǎng)既要服務(wù)于民生，也要服務(wù)于產(chǎn)業(yè)。

　　這些問題產(chǎn)生以后，我們各個(gè)同行也做了大量的工作，物聯(lián)網(wǎng)從過去的廣度、深度上都有了很大的發(fā)展。

　　首先，過去的物聯(lián)的應(yīng)用還是局限于在某個(gè)行業(yè)，尤其是在我們地面上的一些考慮，但是現(xiàn)在不一樣了，現(xiàn)在我們向多層的立體感知發(fā)展。比如說我們在地震、山洪、森林復(fù)雜區(qū)域，我們希望對(duì)它補(bǔ)強(qiáng)，對(duì)于像國土外的利益，我們走到非洲，走到一帶一路，走到馬六甲海峽的時(shí)候我們?nèi)绾稳?duì)盲感知區(qū)的覆蓋，尤其我們現(xiàn)在在南海和美國針鋒相對(duì)的斗爭，我們也要布一個(gè)以軍為主，以民為輔的感知網(wǎng)絡(luò)，就是海底傳感網(wǎng)。

　　現(xiàn)在就會(huì)構(gòu)成地面感知段，這個(gè)是傳統(tǒng)的RFID，無線傳感網(wǎng)、傳感器等等形成的，還有空間感知段，空間感知段會(huì)把各種衛(wèi)星資源、空機(jī)資源都利用起來。現(xiàn)在海底感知段我們要做的是顯標(biāo)，水下探測器、自制機(jī)器人、ROV等等。那么在感知網(wǎng)絡(luò)我剛才說了，前面講的WIFI這些都是短距離的感知傳輸技術(shù)，但是這些技術(shù)都有一個(gè)缺點(diǎn)，它不是為我們現(xiàn)在物聯(lián)網(wǎng)的需求來量身定制的，比如說WIFI，他并不強(qiáng)調(diào)去建立網(wǎng)絡(luò)而是強(qiáng)調(diào)接入，哪有電信的基礎(chǔ)設(shè)施，在哪會(huì)建設(shè)WIFI，這是一個(gè)問題，由于免費(fèi)所以它在接入?yún)f(xié)議上非常簡單，保證能力非常弱，所以大家用WIFI的時(shí)候，剛?cè)タХ瑞^里一個(gè)人用得很嗨，10個(gè)人進(jìn)去、20個(gè)人進(jìn)去以后發(fā)現(xiàn)服務(wù)感受非常差。

　　zigbee它的支持協(xié)議是來自于802.15.4，這個(gè)協(xié)議它問題在于什么?它的數(shù)據(jù)保障非常弱，比如說它的特點(diǎn)就和我們IP技術(shù)最早的，就是分組傳輸技術(shù)最早的一樣，打出去不管，我發(fā)出去一個(gè)包，完全靠它自生自滅，要沒遇到人，就收到了，撞到了拿回來重傳，重傳也是要費(fèi)電的。再有它的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)是mash的，比如說它有觸頭，有全功能的節(jié)點(diǎn)等等，但是這里有一個(gè)問題，它遇到一個(gè)很現(xiàn)實(shí)的問題，當(dāng)它有觸頭的時(shí)候，大家都把信息發(fā)過來了，但是觸頭能力又沒有增強(qiáng)，和其他節(jié)點(diǎn)差不多，結(jié)果這個(gè)觸頭先累死了，沒電了。你沒電了我再選一個(gè)，結(jié)果它的特點(diǎn)就是一個(gè)個(gè)把節(jié)點(diǎn)累死，對(duì)于達(dá)到整個(gè)網(wǎng)絡(luò)的癱瘓。

　　所以說它存在著問題，盡管他說一個(gè)ZigBee的節(jié)點(diǎn)能用兩年三年，實(shí)際上到網(wǎng)絡(luò)體系里面用沒有那么長時(shí)間，這是一個(gè)問題。還有它的數(shù)據(jù)上保障，我們在一個(gè)真結(jié)構(gòu)上，在電信傳輸?shù)恼娼Y(jié)構(gòu)上，一定會(huì)加入信道編碼，因?yàn)槲覀儫o線信道很差，進(jìn)行信道編碼來對(duì)抗衰弱和遠(yuǎn)距離的衰減，但是ZigBee沒有，所以它是一個(gè)廉價(jià)的、低成本的技術(shù)。

　　所以說覆蓋范圍有限，尤其他們都用的是2.4G免費(fèi)的頻段，針對(duì)這個(gè)問題，現(xiàn)在人們發(fā)現(xiàn)我們要來考慮問題了。我用移動(dòng)蜂窩網(wǎng)來做行不行，發(fā)現(xiàn)不行，移動(dòng)蜂窩網(wǎng)畢竟是為了我們電信傳輸服務(wù)的，所以說它在面對(duì)的數(shù)以百萬計(jì)或者是千萬計(jì)、或者是億計(jì)的傳感節(jié)點(diǎn)的時(shí)候會(huì)力不從心。

　　那么現(xiàn)在電信也逐漸發(fā)現(xiàn)物聯(lián)網(wǎng)是一個(gè)很重要的環(huán)節(jié)，不能把這個(gè)陣地失去了，所以說在布局他們就推出了NBIOT，當(dāng)然它推出NBIOT這個(gè)問題是受sixfox、××的影響，它敏銳的意識(shí)到如果用非授權(quán)段頻率是不行的。而且要對(duì)數(shù)據(jù)增強(qiáng)，要對(duì)協(xié)議進(jìn)行改造。

　　所以說在這兩個(gè)的鼓舞下，電信領(lǐng)域說我們更有錢，更有技術(shù)實(shí)力，更有需求帶做這個(gè)事兒，就推出窄帶，NBIOT，但是這種窄帶IOT明顯體現(xiàn)出來了我們3GPP濃厚的技術(shù)特點(diǎn)：

　　第一，我要有頻段，大家在爭取這個(gè)頻段。

　　第二，我要進(jìn)行QUS的保障，在這個(gè)保障上，我一定會(huì)改變它的主網(wǎng)結(jié)構(gòu)，我也用中繼，但是我的處理和ZigBee是不一樣的。

　　第三，我對(duì)抗衰弱，我要加入信道編碼。

　　所以說通過多種組合以后，這個(gè)NBIOT明顯體現(xiàn)出了對(duì)ZigBee的壓倒優(yōu)勢，但是是不是NBIOT就成為未來的唯一選擇呢?我覺得不是，因?yàn)橹灰羞@種需求存在，因?yàn)槲锫?lián)網(wǎng)它的需求是龐雜的，NBIOT也只能是對(duì)某些傳輸是有效的，對(duì)于其他來說是困難的。所以說一定會(huì)有其他的技術(shù)進(jìn)行補(bǔ)充。

　　另外就是說在傳輸上，我們5G的應(yīng)用似乎比我們預(yù)想的速度還要快，5G現(xiàn)在無疑會(huì)讓傳輸?shù)念l率速度會(huì)更快，這樣的話對(duì)于物聯(lián)網(wǎng)的支撐作用會(huì)更強(qiáng)大。

　　最后一個(gè)是應(yīng)用，這個(gè)我只能說一些泛泛的，應(yīng)用領(lǐng)域現(xiàn)在是民生服務(wù)在向工業(yè)領(lǐng)域頭越來越快，因?yàn)榇蠹沂艿搅斯奈?，工業(yè)領(lǐng)域尤其要引入工程的話，會(huì)提升生產(chǎn)效率和規(guī)范流程。那么民生服務(wù)隨著更多的傳感信息的獲取，我們會(huì)得到更多高校的服務(wù)。

　　第二，傳感信息的力度方式，我們過去很簡單，可能我今天想知道氣象信息，我把PM2.5信息拿過來就行了，最多加個(gè)溫度，但是未來的服務(wù)很可能是幾十種傳感信息的獲取，而且這種獲取不是像簡單的本地處理往上傳，傳到后臺(tái)再處理，很有可能在前端我們就進(jìn)行人工智能的處理(結(jié)合行業(yè)的)。

　　還有一個(gè)是我們在高層感知，比如說我獲取了圖象信息，圖象信息中有一個(gè)人，如果這個(gè)人快速的移動(dòng)我就能對(duì)他進(jìn)行一次挖掘，我們認(rèn)為這兒出現(xiàn)了一個(gè)緊急的事情，如果我們對(duì)緊急的事情再進(jìn)一步挖掘，我們發(fā)現(xiàn)這個(gè)人的手上有一支槍，我們會(huì)再進(jìn)一步挖掘，會(huì)成為更高層次的信息。

　　所以說對(duì)于動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)，我們會(huì)出現(xiàn)協(xié)同感知，進(jìn)行高精度的多次挖掘，這種挖掘無疑需要多種傳感器信息的配合。

　　下一個(gè)呈現(xiàn)與交互，VR與AR不是光單純的一個(gè)展示，實(shí)際是各種信息重新建模，重新認(rèn)知的過程，這種認(rèn)知會(huì)對(duì)我們未來的物聯(lián)網(wǎng)的應(yīng)用是有極高的價(jià)值。

　　第三安全大家還是要重視，我們現(xiàn)在專門加了信息安全的工作，因?yàn)槿绻粋€(gè)信息沒有安全的話，我們寧愿不要，對(duì)于軍事來說，如果我得到這個(gè)信息美國人也知道的話，我寧可一開始就不要這個(gè)信息，如果我得到了，我還不知道美國人知道了，那么災(zāi)難更是可怕的，所以說目前安全的信息，比沒有信息更可怕。

　　我的凍結(jié)是說，未來的標(biāo)準(zhǔn)體系的工作歸有很多需要去做，很復(fù)雜，數(shù)據(jù)的感知精度、挖掘?qū)哟危藗儠?huì)不斷的增強(qiáng)，5G的技術(shù)的引入，對(duì)我們物聯(lián)網(wǎng)的推廣和應(yīng)用會(huì)帶來極了大的推動(dòng)作用，信息安全可以得到大家充分的重視。

　　我的演講就這么多，謝謝大家