北京邮电大学王卫东：物联网的发展趋势

　　2016年7月6日，“eSIM技术与创新峰会-破局与布局”在北京新世纪日航酒店举行，通信世界网对本次会议进行全程直播。北京邮电大学电子工程学院副院长教授、博士生导师王卫东发表了以“物联网的发展趋势”为主题的演讲。

　　以下是王卫东演讲实录：

　　很高兴有机会给大家介绍一下我们的考虑，但是我们的考虑可能不全面，这次也是跟大家学习和交流。我谈一下物联网的发展趋势，更多是近些年，尤其是这一两年行业的一些关注，尤其是在接入和传输层面的。

　　物联网的起源，其实我们现在回头来看的话，更多的是 IBM 当时的一次游说的活动，IBM当时做这个工作的考虑，我想是要贩卖它的非常强大的服务能力，也就是我们现在物联网里面看的它的应用的服务能力。但是这件事情得到了奥巴马的支持，奥巴马的行动又得到的温家宝总理的响应，所以说两个ICT大国的举动就带动了物联网的发展。而且在欧洲、日本也得到的广泛的响应，所以物联网已经成为国家和地区的发展战略。

　　那么物联网首先是要用感知技术和智能装置，对物理世界进行初步的认识、感知，然后再用我们强大的通信网络，把信息连接起来大，最后我们得到这些信息以后要对它进行挖掘和计算，对物理世界实行实时的控制、管理，最后达到科学的决策。

　　那么物联网的发展从这几年来看有这么几个阶段：

　　第一，思想萌芽阶段。在我们国家来说，我们当时对它的认识就是一个传感网，尤其是无线传感网的认识，当时立了很多课题，课题以后人们就发现除了这些技术的认识以外。

　　那么马上很快就进入到第二个阶段，就是技术探索解答，物联网怎么用，用在哪，所以当时在一些典型的行业进行了应用，比如说滇池水质的监测、太湖的监测，一些重点关注行业。在这个阶段它的好处就是说，我们通过这个阶段分散在各个行业的应用，使大家对物联网有了一个全新的认识。

　　但是现在我们又进入了第三个阶段，技术的完善阶段。我们发现通过这段以后，物联网不是光连起来这么简单，它首先要对这些信息触底，这是我们见到的，所以在里面要包含云计算和大数据技术包括虚拟现实技术，但是人们又发现一个很重要的问题，我们过去承载物联网的底层技术是存在问题的，但是都知道一做什么应用就马上想起WIFI、蓝牙，但是我们现在回过头来发现这些技术是存在问题的、存在瑕疵的，为什么?是因为他们提升的时间太早了，离我们物联网的思想相距甚远。

　　最后一个阶段，在我们现在这个时间来观看的话，可能10年左右，我们要构筑一个泛在的物联网，体现的两个含义，也就是接入和联系的手段上是泛在的，产生的影响是泛在的。

　　所以我们说有4个阶段。我们现在更关注的是把各种获得的感知信息进行融合，然后介入到网络，再实现泛在的服务。网络架构也是一个关键问题，刚才和刘总在谈这个问题，刘

　　总说他要建一个物联网的杂志，我说恭喜你，您选的方向永远不会愁片源，因为物联网是我们现在见到的最大规模的网络体系。

　　大家可以看到这是物联网体系，我们都很熟悉的架构，有三层，底层是感知层，中间是网络层，上面是应用层。感知层实际是我们的无线传感网、有线传感网所在的地方，这个地方重要的作用是要获取物理信息，我们最初的物理信息是有形的，比如说温度、湿度、PM2.5，但是事实上随着我们的发展我们发现，我们在感知层，在应用层、在其他层还能发现新的感知信息，也就是说感知层也在扩展。

　　第二层，网络层。就是我们熟悉的电信网络为代表的层面，主要是由国家的基础建设设施，还有一些专用网络体系构筑而成，这里面包括我们所说的互联网、移动网络还有专用的工具数据网络，甚至包括交通部门有它的光缆体系，专用网络体系。

　　到了上面的应用层，它还有两个层面的含义：前项的数据获取计算，还有一个是它计算以后要反馈回网络层、反馈回感知层、反馈用户，实现我们最终的控制。

　　大家看了这个图就知道物联网是多少复杂的体系，现在中国学校搞了很多物联网专业，我可以说培养出来的这些人都会很痛苦，因为大家可以看到，即使在感知层就有很多的网络体系，我这里列的主要是以无线网络体系为代表，温湿度传感器上面的就是WIFI、蓝牙等等这些有些同志甚至不知道什么意思。

　　到了上面你可以看到，网络层有移动网络、有专用网络，这里面还有广电网络等等在这里面体现。到了应用层，信息上来以后，这个体系也有自己的网络体系，同志们说这个网络是不是跟前面的网络是一样的，对不起不一样，举一个例子，房山那年721大水，这个时候我们可以通过前端的感知发现水文信息上来了，再通过电信网络体系传到我们的应急指挥部了，但是这个时候我经过决策以后，我要向下发布的时候，用的网络体系就不是这个网络体系，有可能用的是人的体系，比如说呼喊、敲锣打鼓，可以是广播、电视、无线本地环路网，也可以是移动通信网，但是我们也知道到了那个时候可能不好使了。

　　所以说我们现在可以看到，它实际上有不同的网络体系，我们也可以看到物联网能把我们现在涵盖的网络体系都能包容进去，这也就是说现在中国有那么多的物联网专业学校，我可以说没有一个学校能培养出合格的物联网人才，是因为这个体系太大。

　　大家可以看到我们最终要实现3C，我是搞通信的，我很愿意做中间这块，但是它只是其中的一小部分，我们要进行电脑计算，最后我们要实现控制。这个控制大家往往理解是控制设备，实际上我们得到了信息以后不是光控制设备，还要控制人，这是我们更重要的目的，也就是我们科学决策以后要干什么，所以说大家可以看到，原来物联网不是一个单向的而是

　　一个闭环网络。而且从网络的体系架构来说不是一个层次很明细的网，是一个复杂的网络体系。

　　那么物联网经过这些年的探索，中国人是从来不把理论放在神圣的殿堂里，是要拿出来用的。在用的过程中我们发现了很多的问题。

　　首先，我们发现有安全的问题，大家一想可能是数据缺乏安全有效的手段，这个硬件存在攻击漏洞，这个是毫无疑问存在的。互联网是现在大家最依赖也是最不靠谱的一个网络，这里必然存在很多问题，也是我们现在物联网同行大家特别头疼的问题。

　　虽然大家在补功课，但是从我的专业角度来说大家还有一个忽视的，缺乏专用可靠的频谱资源，我们现在在感知层面用的这些网络技术，绝大部分用的是2.4GISM频段，也就是科学医疗频段，工业科学医疗免费频段，免费意味着质量的低廉，大家都用WIFI，不是WIFI好，而是WIFI便宜甚至不收钱假如说明天一样收钱，你马上就不用了。它都用的是ISM，这样会带来一个安全问题，假如我们以后真的实现的智慧医疗，这是个心脏病人，他现在已经发作了，他急需得到那边的信息告诉别人我已经发作了，或者是得到这边的指导，可是因为他用的是免费频段，旁边有一个电磁炉一工作信息传不出去了，那这个病人的下场就是死，所以说有安全的问题。

　　第二，传输的问题。

　　既然网络体系这么复杂，那么我们很难建立一个统一的标准体系，我们可以在电信网建立标准体系，但是要在物联网这个范畴上考虑确实是很困难。还有就是我刚才说的像WIFI这些技术不是为了物联网专门设计的。所以说很难满足我们现在的需求。获取的种类少，这个种类少有两个方面的问题：

　　一、我们中国ICD技术很发达，但是我们的传感器技术是很弱的，美国、日本都掐我们的脖子，我们无法获得高质量的、高端的传感器。

　　二、即使有了这些传感器都分布在各个行业里面，每个行业都有10种、5种传感器信息资源，但是我不公开、不共享，那么最终我起的作用也很小。

　　第三、应用。

　　从目前来看以移动终端为主的应用需求特别强烈，也特别直接，很快一个技术，一个APP下载就能见到钱，但是这种应用是一种低质、快速的应用。我们相对后面在产业行业上的应用就比较弱，数据的挖掘深度不够，这个就不用多说了还没有充分的进行应用，现在民生服务应用还是比较好的，但是工业应用与普及是很弱的。GDP主要的产值还是要通过工业来提高，物联网既要服务于民生，也要服务于产业。

　　这些问题产生以后，我们各个同行也做了大量的工作，物联网从过去的广度、深度上都有了很大的发展。

　　首先，过去的物联的应用还是局限于在某个行业，尤其是在我们地面上的一些考虑，但是现在不一样了，现在我们向多层的立体感知发展。比如说我们在地震、山洪、森林复杂区域，我们希望对它补强，对于像国土外的利益，我们走到非洲，走到一带一路，走到马六甲海峡的时候我们如何去对盲感知区的覆盖，尤其我们现在在南海和美国针锋相对的斗争，我们也要布一个以军为主，以民为辅的感知网络，就是海底传感网。

　　现在就会构成地面感知段，这个是传统的RFID，无线传感网、传感器等等形成的，还有空间感知段，空间感知段会把各种卫星资源、空机资源都利用起来。现在海底感知段我们要做的是显标，水下探测器、自制机器人、ROV等等。那么在感知网络我刚才说了，前面讲的WIFI这些都是短距离的感知传输技术，但是这些技术都有一个缺点，它不是为我们现在物联网的需求来量身定制的，比如说WIFI，他并不强调去建立网络而是强调接入，哪有电信的基础设施，在哪会建设WIFI，这是一个问题，由于免费所以它在接入协议上非常简单，保证能力非常弱，所以大家用WIFI的时候，刚去咖啡馆里一个人用得很嗨，10个人进去、20个人进去以后发现服务感受非常差。

　　zigbee它的支持协议是来自于802.15.4，这个协议它问题在于什么?它的数据保障非常弱，比如说它的特点就和我们IP技术最早的，就是分组传输技术最早的一样，打出去不管，我发出去一个包，完全靠它自生自灭，要没遇到人，就收到了，撞到了拿回来重传，重传也是要费电的。再有它的网络拓扑结构是mash的，比如说它有触头，有全功能的节点等等，但是这里有一个问题，它遇到一个很现实的问题，当它有触头的时候，大家都把信息发过来了，但是触头能力又没有增强，和其他节点差不多，结果这个触头先累死了，没电了。你没电了我再选一个，结果它的特点就是一个个把节点累死，对于达到整个网络的瘫痪。

　　所以说它存在着问题，尽管他说一个ZigBee的节点能用两年三年，实际上到网络体系里面用没有那么长时间，这是一个问题。还有它的数据上保障，我们在一个真结构上，在电信传输的真结构上，一定会加入信道编码，因为我们无线信道很差，进行信道编码来对抗衰弱和远距离的衰减，但是ZigBee没有，所以它是一个廉价的、低成本的技术。

　　所以说覆盖范围有限，尤其他们都用的是2.4G免费的频段，针对这个问题，现在人们发现我们要来考虑问题了。我用移动蜂窝网来做行不行，发现不行，移动蜂窝网毕竟是为了我们电信传输服务的，所以说它在面对的数以百万计或者是千万计、或者是亿计的传感节点的时候会力不从心。

　　那么现在电信也逐渐发现物联网是一个很重要的环节，不能把这个阵地失去了，所以说在布局他们就推出了NBIOT，当然它推出NBIOT这个问题是受sixfox、××的影响，它敏锐的意识到如果用非授权段频率是不行的。而且要对数据增强，要对协议进行改造。

　　所以说在这两个的鼓舞下，电信领域说我们更有钱，更有技术实力，更有需求带做这个事儿，就推出窄带，NBIOT，但是这种窄带IOT明显体现出来了我们3GPP浓厚的技术特点：

　　第一，我要有频段，大家在争取这个频段。

　　第二，我要进行QUS的保障，在这个保障上，我一定会改变它的主网结构，我也用中继，但是我的处理和ZigBee是不一样的。

　　第三，我对抗衰弱，我要加入信道编码。

　　所以说通过多种组合以后，这个NBIOT明显体现出了对ZigBee的压倒优势，但是是不是NBIOT就成为未来的唯一选择呢?我觉得不是，因为只要有这种需求存在，因为物联网它的需求是庞杂的，NBIOT也只能是对某些传输是有效的，对于其他来说是困难的。所以说一定会有其他的技术进行补充。

　　另外就是说在传输上，我们5G的应用似乎比我们预想的速度还要快，5G现在无疑会让传输的频率速度会更快，这样的话对于物联网的支撑作用会更强大。

　　最后一个是应用，这个我只能说一些泛泛的，应用领域现在是民生服务在向工业领域头越来越快，因为大家受到了鼓舞，工业领域尤其要引入工程的话，会提升生产效率和规范流程。那么民生服务随着更多的传感信息的获取，我们会得到更多高校的服务。

　　第二，传感信息的力度方式，我们过去很简单，可能我今天想知道气象信息，我把PM2.5信息拿过来就行了，最多加个温度，但是未来的服务很可能是几十种传感信息的获取，而且这种获取不是像简单的本地处理往上传，传到后台再处理，很有可能在前端我们就进行人工智能的处理(结合行业的)。

　　还有一个是我们在高层感知，比如说我获取了图象信息，图象信息中有一个人，如果这个人快速的移动我就能对他进行一次挖掘，我们认为这儿出现了一个紧急的事情，如果我们对紧急的事情再进一步挖掘，我们发现这个人的手上有一支枪，我们会再进一步挖掘，会成为更高层次的信息。

　　所以说对于动态数据，我们会出现协同感知，进行高精度的多次挖掘，这种挖掘无疑需要多种传感器信息的配合。

　　下一个呈现与交互，VR与AR不是光单纯的一个展示，实际是各种信息重新建模，重新认知的过程，这种认知会对我们未来的物联网的应用是有极高的价值。

　　第三安全大家还是要重视，我们现在专门加了信息安全的工作，因为如果一个信息没有安全的话，我们宁愿不要，对于军事来说，如果我得到这个信息美国人也知道的话，我宁可一开始就不要这个信息，如果我得到了，我还不知道美国人知道了，那么灾难更是可怕的，所以说目前安全的信息，比没有信息更可怕。

　　我的冻结是说，未来的标准体系的工作归有很多需要去做，很复杂，数据的感知精度、挖掘层次，人们会不断的增强，5G的技术的引入，对我们物联网的推广和应用会带来极了大的推动作用，信息安全可以得到大家充分的重视。

　　我的演讲就这么多，谢谢大家