2019-04-12 11:27:34
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隨著寬帶、物聯(lián)網(wǎng)、自動化、智能化的推進，建筑物、市政公共設施、交通工具等所有固定或移動的物品，越來越多地呈現(xiàn)出現(xiàn)實世界的“物體”與數(shù)字世界的“網(wǎng)絡”融為一體的趨勢。
在廣義上，物網(wǎng)融合是指物體既作為聯(lián)系的信息終端，又作為網(wǎng)絡的接口，同時能夠承擔一定的操作執(zhí)行指令。他有3種展現(xiàn)形式：單工的感知網(wǎng)絡，即認證感應、物品標簽信息讀取，如FRID、電子標簽、金屬感應線;單工的執(zhí)行網(wǎng)絡，該設備在數(shù)字化網(wǎng)絡之前的模擬網(wǎng)絡比較多見，設備僅進行執(zhí)行工作;雙工的信息交互網(wǎng)絡，通常采用WLAN、藍牙、ZigBee、LoRa、NB-IoT等，實現(xiàn)信息直接互傳。
從狹義上來講，物網(wǎng)融合主要指雙工的信息交互網(wǎng)絡，物品與物品之間不僅能夠直接進行本地信息交互，也可通過廣域網(wǎng)交互，同時物品與物品之間形成網(wǎng)絡的代理型信息傳輸通道。
把握物網(wǎng)融合的趨勢，不僅可以提升網(wǎng)絡覆蓋深度和廣度，還可以加速轉變生產(chǎn)、生活方式，提升社會效率，具體體現(xiàn)為通信網(wǎng)絡與物理世界的融合、互聯(lián)網(wǎng)與物理世界的融合、物聯(lián)網(wǎng)與物理世界的融合。
物網(wǎng)融合已逐漸布局在智能家居與智慧基礎設施裝備等領域，此外建筑、家電設備、電氣裝備、公共設施的所有有源和無源器件，除具有網(wǎng)絡接口更應該具有天線功能，如門窗、電梯、桌椅、燈具、空調、移動終端設備都可以隨時隨地接入網(wǎng)絡。
物網(wǎng)融合與物聯(lián)網(wǎng)的區(qū)別與聯(lián)系
物聯(lián)網(wǎng)與物網(wǎng)融合在字里皆能體現(xiàn)“物”和“網(wǎng)”，通過互聯(lián)網(wǎng)渠道實現(xiàn)人與人、物與人、物和物間的通信，透過現(xiàn)象看本質，兩者還存在著不同之處。
物聯(lián)網(wǎng)顧名思義，是物物相連的互聯(lián)網(wǎng)。一是物聯(lián)網(wǎng)的核心和基礎仍然是互聯(lián)網(wǎng)，也是在互聯(lián)網(wǎng)基礎上的延伸和擴展，物聯(lián)網(wǎng)信息需要通過互聯(lián)網(wǎng)進行互通;二是其用戶端從人與人之間的行為程序、流程、管理延伸，擴展到物品與物品之間的信息交換和通信，也就是物物相連。
本文提出的物網(wǎng)融合是物聯(lián)網(wǎng)的升級版，物聯(lián)網(wǎng)是實現(xiàn)物品的連接，將“網(wǎng)”作為“物”的附加，而在未來5~10年間的發(fā)展趨勢是物與網(wǎng)將融為一體?！拔铩奔仁蔷W(wǎng)絡的終端(地址標識，物聯(lián)網(wǎng)范疇)，也是提供連接的通道(移動通信天線、寬帶接口，移動通信范疇)。數(shù)字世界依存于物理世界，物理世界通過數(shù)字世界變得更有效率。
物網(wǎng)融合的五大展現(xiàn)形態(tài)
網(wǎng)絡與建筑物的融合
以樓宇的網(wǎng)絡覆蓋為例，當前將實施智能化、室內分布和微站的一體化規(guī)劃設計，“一次進場，一次施工，同步建設，共享使用”降低了整個方案的投資成本，總體節(jié)省建設成本20%以上，實現(xiàn)了良好的經(jīng)濟效益和社會效益。在未來建筑設計中，除“建筑、結構、水、暖、電”，還應考慮“網(wǎng)”，實現(xiàn)“建筑、結構、水、暖、網(wǎng)、電”五大專業(yè)維度。此外，在網(wǎng)的設計中要具備有線網(wǎng)絡、無線網(wǎng)絡、物聯(lián)網(wǎng)的覆蓋，而不只是單純預留埋管，因為隨著建筑工業(yè)化的發(fā)展，建筑構配件預制化，傳統(tǒng)的預埋管形式已無法滿足需求，而變成了每個物品自身應具備的網(wǎng)絡功能，建筑構配件自身具有網(wǎng)絡載體。可見光通信最高速率可以達到10Gbit/s。
帶寬受到基站與基站的間距、建筑物的密度兩大因素制約。隨著5G的商業(yè)化，無線接入站點的間距越來越小，未來所有建筑部件皆需要與網(wǎng)絡設施實施“同步設計、同步施工、同步驗收”。當前是通過建筑施工完工后的綜合布線的形式解決，但隨著工業(yè)化建筑、裝配式建筑、節(jié)約投資極大地降低了投資成本，以建筑領域物網(wǎng)融合為例，在建筑設計的過程中，將智能化與室內分布和微站同步建設，在某次實驗中一是可節(jié)省室內分布投資20100元，每平方米造價可節(jié)省0.718元，比傳統(tǒng)方式降低20.7%，室內分布總投資8.9萬元;二是可節(jié)省微站投資42000元，比傳統(tǒng)方式降低22.6%，微站總投資14.4萬元。
在智慧管線建設中，管線位置、埋深、類型等錯綜復雜，城市地下管線存在“九龍治水”現(xiàn)象。城市建設的快速發(fā)展也呈現(xiàn)出各種隱患，管線迫切需要具備網(wǎng)絡定位、環(huán)境感知、流量控制功能，而隨著綜合管廊的推廣應用，管線的網(wǎng)絡化、智能化水平將大大提高，GIS定位+BIM應用使地下管線3D可視化，管廊內同步覆蓋網(wǎng)絡信號可隨時感知管廊內的環(huán)境，遠程控制線路關鍵節(jié)點和收集數(shù)據(jù)，可以說未來城市的地下管線管理方向就是“管、網(wǎng)融合”，其本質是物網(wǎng)融合。
網(wǎng)絡與交通設施的融合
工業(yè)化時代，燈桿僅作為交通照明使用。如今數(shù)字經(jīng)濟時代，中國部分城市正在推動智慧燈桿建設，在基礎設施上考慮“物網(wǎng)合一”，燈桿承載了無線基站、Wi-Fi熱點、各類傳感器等功能，如安防功能，通過攝像頭進行實時監(jiān)控，可以有效地查看交通實況、火災情況，加強公共設施保護防盜;Wi-Fi功能，為市民提供上網(wǎng)服務和公交車定位服務;傳感器可以采集實時環(huán)境數(shù)據(jù)，把溫度、濕度等實時的氣象數(shù)據(jù)播放在廣告屏上，方便市民出行。 在未來，智慧燈桿可以加裝基站，如4G、5G手機通信基站，使其具備互聯(lián)互通、全面感知、智能協(xié)同的功能，而且可以與車聯(lián)網(wǎng)互通。專家預估未來三年全球智慧路燈市場規(guī)模將超過500億元，由于城鎮(zhèn)化及智慧城市的建設發(fā)展，預計中國市場智慧路燈規(guī)模將超過200億元。
以無人駕駛為終極目標的智能網(wǎng)聯(lián)汽車發(fā)展要經(jīng)歷“路網(wǎng)合一、車聯(lián)網(wǎng)、無人駕駛”三步走，同時也是汽車與網(wǎng)絡融合的過程。智能化道路是道路沿線的網(wǎng)絡覆蓋，實現(xiàn)道路與網(wǎng)絡合二為一，使每個交通工具都能在路面上隨時隨地接入網(wǎng)絡，城市道路可以通過路燈桿檢測到各種交通工具的流量、速度和行人行為，這是無人駕駛的前提。車聯(lián)網(wǎng)使汽車成為終端的一部分，汽車之間組成本地“霧計算”集群，使汽車可以與附近的車輛進行通信，以保持合理差距，提供車速、變道通知。無人駕駛最重要的不是汽車本身的智能化，而是汽車之間的信息交互網(wǎng)絡，包括本地交互和遠程交互，具備以上兩個條件，無人駕駛才能稱得上是安全、可靠的。
城市中的公共停車位加裝感應功能，使停車位呈現(xiàn)為網(wǎng)絡空間上的“有”“無”符號，并能夠和數(shù)據(jù)結合形成停車管理新模式，城市的設施表面看是物品，本質是網(wǎng)絡世界上的一個終端、數(shù)據(jù)世界中的一個符號。
網(wǎng)絡與家居環(huán)境的融合
艾瑞咨詢《中國智能家居行業(yè)研究報告》數(shù)據(jù)顯示，中國智能家居市場規(guī)模到2020年將達到5819.3億元。當前家庭中的廚房電器、取暖設備、采光設備、衛(wèi)生設施、客廳家電都可以實現(xiàn)與通信網(wǎng)絡互聯(lián)互通，不再是傳統(tǒng)意義上的家居用品。智能冰箱、智能空調、智能洗衣機、智能影音數(shù)碼(智能電視、智能音箱)等占比超過40%，在電氣化、數(shù)字化技術基礎上向網(wǎng)絡化、大數(shù)據(jù)又邁進了一步，而且隨著人工智能技術的發(fā)展，呈現(xiàn)出人機交互、智能語音的趨勢，成為物網(wǎng)融合的先鋒。
網(wǎng)絡與工廠車間的融合
世界工業(yè)發(fā)展經(jīng)歷了近300年的蒸汽機時代、電氣化時代、模擬電路時代、數(shù)字化時代，如今工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)、工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)已經(jīng)深入人心，數(shù)字通信網(wǎng)絡已經(jīng)與車間、流水線、數(shù)控機器實現(xiàn)了緊耦合，特別是在工業(yè)機器人廣泛使用的汽車制造、白色家電制造行業(yè)，整體流水線就是“網(wǎng)絡+機器臂”，很少再需要人工干預。而實現(xiàn)無人車間需要“物網(wǎng)合一”，要先通過傳感器進行感知并進行數(shù)據(jù)上傳，然后經(jīng)過機器網(wǎng)絡互聯(lián)，實現(xiàn)自動化的控制。流水線實體與網(wǎng)絡同步建設，數(shù)字化制造技術將OT和IT融合。值得一提的是數(shù)字孿生工廠，該工廠將變成一個巨型的3D打印機，使數(shù)字孿生的設計變成實物。
網(wǎng)絡與移動交通工具的融合
車聯(lián)網(wǎng)將重新定義汽車，成為無人駕駛的基礎設施，因為沒有車聯(lián)網(wǎng)的無人駕駛無法規(guī)?；茝V，只有當車輛與網(wǎng)絡融為一體，車輛成為一個信息收、發(fā)網(wǎng)絡的終端，才便于將距離幾十公里的同時行駛的車輛通過控制系統(tǒng)實現(xiàn)自動推薦式路線、靈活調度，達到交通效率最優(yōu)模式。在此基礎上，通過人工智能技術將機器視覺通過激光、雷達、攝像頭等實現(xiàn)車輛對環(huán)境數(shù)據(jù)的采集、分析、判斷、執(zhí)行，所有其他的移動交通工具的生產(chǎn)都可以參照該模式，包括客車、公交車、貨車、無人快遞車、無人駕駛道路清掃車等，通過不同種類的車輛進行交互，實現(xiàn)交通工具之間的本地邊緣計算式的靈活調度、安全行駛。
特斯拉2016年發(fā)生的事故便是典型案例，由于后方車輛將前方的拖掛貨車上的圖案識別為藍天白云和路牌，而徑直撞了上去。顯然，如果前方貨車實現(xiàn)了車聯(lián)網(wǎng)，兩輛車就會自動在幾分鐘之前捕捉到對方位置，在相聚幾百米之前進行信息交互、變道避讓。
未來無人駕駛汽車的安全，第一層是車身毫米波雷達、機器視覺系統(tǒng)，自動避讓、主動剎車系統(tǒng)，進行近距離安全防護;第二層是車聯(lián)網(wǎng)實現(xiàn)車與車信息交互的安全保護，實現(xiàn)中短距離的安全防護;第三層無人駕駛技術對周圍環(huán)境數(shù)據(jù)分析后的快速判斷系統(tǒng)和在緊急情況下提醒駕駛員接管，實現(xiàn)長距離的安全防護。無人駕駛普及的前提是車網(wǎng)融合。
物網(wǎng)融合的社會價值與愿景
物網(wǎng)融合推動通信產(chǎn)業(yè)網(wǎng)運分離
隨著我國數(shù)字化、“互聯(lián)網(wǎng)+”、城市光網(wǎng)、農(nóng)村寬帶覆蓋等深入推進，電信產(chǎn)業(yè)基站數(shù)量、網(wǎng)絡規(guī)模越做越大，但是建設和維護成本也在不斷攀升，網(wǎng)絡重復建設成本問題依然嚴重，同時伴隨提速降費政策的深入，雖然業(yè)務的總量在增加，但是在現(xiàn)有模式下利潤增長空間已非常有限。
物網(wǎng)融合的推進、CO機房DC化也將會使5G乃至6G網(wǎng)絡建設中“數(shù)據(jù)中心端”“最后一公里”兩端全部交給社會，而多家運營商重復建設的網(wǎng)絡也許未來將徹底整合成一張網(wǎng)，各類基站、小區(qū)接入等變成建筑開發(fā)商的配套能力。實施三同步由電信基礎設施公司進行對接驗收，推行農(nóng)村普遍通信網(wǎng)絡服務基金，實現(xiàn)規(guī)模經(jīng)濟、普遍服務、公共產(chǎn)品化，類似電網(wǎng)、城市自來水管網(wǎng)。網(wǎng)運分離促使電信運營商、互聯(lián)網(wǎng)企業(yè)、虛擬運營商、國外電信運營商各類市場主體一起競爭，真正變成業(yè)務創(chuàng)新運營平臺(國家發(fā)電信業(yè)務運營牌照)，專注于面向各行各業(yè)用戶、大眾消費者提供各類電信創(chuàng)新服務，促進社會生產(chǎn)、生活深度數(shù)字化、信息化，而電信基礎設施公司變成類似“機場”為這些企業(yè)提供“通道服務”，最后實現(xiàn)云計算，就像“自來水”一樣按照流量收取這些電信業(yè)務創(chuàng)新公司的服務費，而客戶向這些提供服務的電信創(chuàng)新服務公司繳費。
物網(wǎng)融合助力打造中國特色的數(shù)字智能社會
數(shù)字經(jīng)濟的下一步演進方向是智能經(jīng)濟，物網(wǎng)融合是數(shù)字經(jīng)濟發(fā)展的成熟形態(tài)，它必然是人工智能的基礎;網(wǎng)絡強國不僅體現(xiàn)為網(wǎng)絡速率、網(wǎng)絡時延等網(wǎng)絡自身指標的提升，還要利用網(wǎng)絡技術提高生產(chǎn)效率與生活效率，改善生活方式。
當前互聯(lián)網(wǎng)創(chuàng)業(yè)大潮、共享經(jīng)濟業(yè)務模式創(chuàng)新遇到了很多波折，在這些波折的背后是違背經(jīng)濟規(guī)律的超前部署，如共享經(jīng)濟，如果物網(wǎng)已融合，變成了基礎設施，而不是惡性競爭，則給社會帶來的價值更大。如今，我國數(shù)字經(jīng)濟的建設已經(jīng)滲透到各行各業(yè)，移動支付已經(jīng)處于世界領先地位，物聯(lián)網(wǎng)、車聯(lián)網(wǎng)、BIM建筑、CIM城市、行業(yè)智慧化建設也在逐步推進，形成了中國特色的數(shù)字智能經(jīng)濟模式，為我國取得了在數(shù)字智能社會的產(chǎn)品核心競爭力、商業(yè)模式核心競爭力、產(chǎn)業(yè)鏈的核心競爭力。
物網(wǎng)融合助力人工智能社會早日到來
眾所周知，隨著人口老齡化、社會生產(chǎn)生活成本的攀升，國民經(jīng)濟不斷增長的前提是生產(chǎn)效率的不斷提升，而傳統(tǒng)“人工+機器”的工業(yè)制造模式已經(jīng)讓生產(chǎn)力接近天花板。在物網(wǎng)融合模式下，可以逐步減少人的全部體力勞動乃至簡單腦力勞動，改變傳統(tǒng)企業(yè)的成本結構、社會運行成本結構，使生產(chǎn)效率產(chǎn)生增長拐點。同時，人工智能帶來社會生產(chǎn)效率的指數(shù)式增長可以將“按需索取”的共產(chǎn)主義理想變?yōu)榭赡?，人的健康、知識、素質會在擺脫繁重重復的簡單勞動中徹底解放出來，形成人控制機器的全新生產(chǎn)關系。
來源：《通信世界》雜志2019年4月15日刊