从平台角度看物联网体系架构

从平台角度看物联网体系架构

一、前言

万物互联时代已经到来，2020年全球物联网连接数将达到300亿个。中国的物联网市场更是飞速发展，随着许多新商业模式的涌现，市场将迎来井喷期。预计2020年物联网连接数将达到80亿个，其中蜂窝网络规模超过10亿。现如今，它正成为当前信息领域一股强大的力量迅速发展，甚至成为国家经济新的增长点。Gartner也将物联网平台纳入“2016十大战略IT技术趋势”，并预计在2020年之前围绕物联网平台将形成重要商机。

物联网发展路径为连接－感知－智能，目前处于物联网发展第一阶段即物联网连接数快速增长阶段。到2018年，全球物联网连接数将超过手机连接数。

物联网发展第一阶段：物联网连接大规模建立阶段，越来越多的设备在放入通信模块后通过移动网络（LPWAGSM3GLTE5G等）、WiFi、蓝牙、RFID、ZigBee等连接技术连接入网，在这一阶段网络基础设施建设、连接建设及管理、终端智能化是核心。智能制造、智能物流、智能安防、智能电力、智能交通、车联网、智能家居、可穿戴设备、智慧医疗等领域连接数将呈指数级增长。该阶段中最大投资机会主要在于网络基础设施建设、通讯芯片和模组、各类传感器、连接管理平台等。

物联网发展第二阶段：大量连接入网的设备状态被感知，产生海量数据，形成了物联网大数据。这一阶段传感器、计量器等器件进一步智能化，多样化的数据被感知和采集，汇集到云平台进行存储、分类处理和分析，此时物联网也成为云计算平台规模最大的业务之一。根据IDC的预测，2020年全球数据总量将超过40ZB(相当于4万亿GB)，这一数据量将是2012年的22倍，年复合增长率48%。这一阶段，云计算将伴随物联网快速发展。该阶段主要投资机会在AEP平台、云存储、云计算、数据分析等。

物联网发展第三阶段：初始人工智能已经实现，对物联网产生数据的智能分析和物联网行业应用及服务将体现出核心价值。Gartner预测2020年物联网应用与服务产值将达到2620亿美元，市场规模超过物联网基础设施领域的4倍。该阶段物联网数据发挥出最大价值，企业对传感数据进行分析并利用分析结果构建解决方案实现商业变现，同时运营商坐拥大量用户数据信息，通过数据的变现将大幅改善运营商的收入。该阶段投资者机会主要在于物联网综合解决方案提供商、人工智能、机器学习厂商等。

二、物联网架构

物联网的价值在于让物体也拥有了“智慧”，从而实现人与物、物与物之间的沟通，物联网的特征在于感知、互联和智能的叠加。因此，物联网由三个部分组成：感知部分，即以二维码、RFID、传感器为主，实现对“物”的识别；传输网络，即通过现有的互联网、广电网络、通信网络等实现数据的传输；智能处理，即利用云计算、数据挖掘、中间件等技术实现对物品的自动控制与智能管理等。

目前在业界物联网体系架构也大致被公认为有这三个层次，底层是用来感知数据的感知层，第二层是数据传输的网络层，最上面则是内容应用层。

在物联网体系架构中，三层的关系可以这样理解：感知层相当于人体的皮肤和五官；网络层相当于人体的神经中枢和大脑；应用层相当于人的社会分工，具体描述如下：

感知层是物联网的皮肤和五官-识别物体，采集信息。感知层包括二维码标签和识读器、RFID标签和读写器、摄像头、GPS等，主要作用是识别物体，采集信息。

网络层是物联网的神经中枢和大脑-信息传递和处理。网络层包括通信与互联网的融合网络、网络管理中心和信息处理中心等。网络层将感知层获取的信息进行传递和处理，类似于人体结构中的神经中枢和大脑。

应用层是物联网的“社会分工”-与行业需求结合，实现广泛智能化。应用层是物联网与行业专业技术的深度融合，与行业需求结合，实现行业智能化，这类似于人的社会分工，最终构成人类社会。

在各层之间，信息不是单向传递的，也有交互、控制等，所传递的信息多种多样，这其中关键是物品的信息，包括在特定应用系统范围内能唯一标识物品的识别码和物品的静态与动态信息。

在物联网的整体架构中，应用层又可以分为平台服务层和应用服务层。

平台服务层：物联网平台是物联网网络架构和产业链条中的关键环节，通过它不仅实现对终端设备和资产的“管、控、营”一体化，向下连接感知层，向上面向应用服务提供商提供应用开发能力和统一接口。并为各行各业提供通用的服务能力，如数据路由、数据处理与挖掘、仿真与优化、业务流程和应用整合、通信管理、应用开发、设备维护服务等。

应用服务层：丰富的应用是物联网的最终目标，未来基于政府、企业、消费者三类群体将衍生出多样化物联网应用，创造巨大社会价值。根据企业业务需要,在平台服务层之上建立相关的物联网应用,例如: 城市交通情况的分析与预测；城市资产状态监控与分析；环境状态监控、分析与预警(例如：风力、雨量、滑坡)；健康状况监测与医疗方案建议等等。

三、物联网平台

平台在整个物联网体系架构中起着承上启下的关键作用，它不仅实现了底层终端设备的“管、控、营”一体化，为上层提供应用开发和统一接口，构建了设备和业务的端到端通道，同时，还提供了业务融合以及数据价值孵化的土壤，为提升产业整体价值奠定了基础。

按照逻辑关系和功能物联网平台从下到上提供终端管理、连接管理、应用支持、业务分析等主要功能。

1)设备管理平台DMP(Device Management Platform): DMP平台对物联网终端进行远程监控、设置调整、软件升级、系统升级、故障排查、生命周期管理等功能。同时可实时提供网关和应用状态监控告警反馈，为预先处理故障提供支撑，提高客户服务满意度；开放的API调用接口则能帮助客户轻松地进行系统集成和增值功能开发；所有设备的数据可以存储在云端。

一般设备管理平台DMP集成在整套端到端M2M设备管理解决方案中。解决方案提供商联合合作伙伴一起，提供通讯网关、通信模块、传感器、设备管理云平台DMP、设备连接软件，并开放接口给上层应用的开发商，提供端到端的解决方案。像Bosch这样对企业业务流程熟悉的厂商，还能将企业业务应用如CRM、ERP、MES集成到DMP之上，形成更完整的设备管理解决方案。大部分DMP平台提供商本身也是通信模组、通信设备提供商，比如DiGi、SierraWireless、Bosch等，本身拥有连接设备、通信模组、网关等产品和设备管理平台，因此能帮助企业实现设备管理整套解决方案。一般DMP部署在整套设备管理解决方案中，整体报价收费；也有少量单独提供设备管理云端服务的厂商，每台设备每个月收取一定运营管理费用。

诺基亚的物联世界战略布局以智能管理平台(IntelligentManagement Platform for All Connected Things，IMPACT)为中心，助力服务提供商、企业及政府机构通过独立的物联网平台，提供安全的应用，从而快速为市场提供服务。

2)连接管理平台CMP(Connectivity Management Platform): CMP平台一般应用于运营商网络上，实现对物联网连接配置和故障管理、保证终端联网通道稳定、网络资源用量管理、连接资费管理、账单管理、套餐变更、号码/IP地址/Mac资源管理，更好的帮助移动运营商做好物联网SIM的管理，运营商客户还可以自主进行SIM卡管控，自主查看账单。对于移动运营商来说，M2M物联网应用的特点有几个：M2M连接数大，SIM卡使用量大，管理工作量大，应用场景复杂，要求灵活的资费套餐，低的ARPU值，对成本管理要求高。通过CMP平台能够全面物联网终端的通信连接状态、服务开通以及套餐订购等情况；能够查询到其拥有的物联网终端的流量使用、余额等情况；能够自助进行部分故障的定位以及修复。同时物联网连接管理平台能够根据用户的配置，推送相应的告警信息，便于客户能够更加灵活的控制其终端的流量使用、状态变更等。

CMP连接管理平台与移动运营商网络中连接，帮助运营商管理物联网M2M，CMP平台供应商参与运营商物联网移动收入分成。使用移动网络（2G/3G/4G/NB-iot），更加需要合理的控制流量、多用户时分割账单，动态实时监控使用状态和成本。使得CMP平台与移动运营商合作，CMP参与运营商的移动收入分成,业务模式简单明确。考虑到跨国大企业企业与CMP平台对接时，更希望一点接入，全球通用，因此具有全球化的CMP平台在服务大型企业中更加具有竞争力。目前全球CMP有三大阵营：Jasper平台、爱立信DCP平台和沃达丰GDSP平台。Jasper作为CMP领导者，和全球超过100家运营商、3500家企业客户展开合作，爱立信DCP和沃达丰GDSP平台客户数量都和Jasper有差距。国内三大运营商的CMP平台：中国联通和Jasper、宜通世纪合作，采取运营收入分成模式；中国移动和华为在CMP、M2M模块和终端销售都展开合作；中国电信刚刚与爱立信DCP签订《谅解备忘录》，在CMP、终端销售终展开合作。

Jasper是全球物联网服务平台的领导者。Jasper基于云的物联网平台(ControlCenter)可将跨国的业务系统与无线技术完整融合,并且协助企业处理百万个联网终端。目前,Jasper与全球超过27个移动运营商合作整合GSM网络,并且拥有超过100个API,全球2700多家企业(覆盖20多个垂直市场)都选择Jasper来开展物联网业务。2016年初，Jasper被思科以14亿美元现金收购。

3)应用支持平台AEP(Application Enablement Platform): AEP平台是提供应用开发和统一数据存储两大功能的PaaS平台，架构在CMP平台之上。具体来看AEP平台具体功能有提供成套应用开发工具（大部分能提供图形化开发工具，甚至不需要开发者编写代码）、中间件、数据存储功能、业务逻辑引擎、对接第三方系统API等。物联网应用开发者在AEP平台上快速开发、部署、管理应用，而无需考虑下层基础设施扩展、数据管理和归集、通信协议、通信安全等问题，降低开发成本、大大缩短开发时间。目前世界知名的AEP平台功能逐渐丰富，逐渐添加了如终端管理、连接管理、数据分析应用、业务支持应用等功能。

AEP平台帮助企业极大节省物联网应用开发时间和费用，同时上层应用大规模扩张时无需担心底层资源扩展问题。目前AEP平台主要根据应用开发完成后激活设备数量收费。建立完整的IoT解决方案（从底层设备管理系统、网络到上层应用）对任何企业来说都是浩大的工程，且需要众多不同领域专业技术人员联合开发搭建，建设周期长、ROI较低。AEP平台帮助企业极大节省物联网应用开发时间和费用，据Aeris测算，开发者使用AEP平台开发应用，可以节省70%的时间，使应用更快能推向市场，同时为企业节省了雇佣底层架构技术人员的费用。AEP平台解决的另一个重大问题时随上层应用灵活扩展问题，即使企业M2M管理规模迅猛增加，使用AEP平台无需担心底层资源跟不上连接设备扩展速度。

目前国内比较优秀的物联网AEP平台公司包括机智云、上海庆科、中国移动OneNet、艾拉物联在中国的分公司等。OneNET是由中国移动打造的PaaS物联网开放平台。平台能够帮助开发者轻松实现设备接入与设备连接，快速完成产品开发部署，为智能硬件、智能家居产品提供完善的物联网解决方案。

4)业务分析平台BAP(Business Analytics Platform): 业务分析平台包含基础大数据分析服务和机器学习两大功能。大数据服务：平台在集合各类相关数据后，进行分类处理、分析并提供视觉化数据分析结果（图标、仪表盘、数据报告）；通过实时动态分析，监控设备状态并予以预警。平台的机器学习：通过对历史数据（结构化和非结构化数据）进行训练生成预测模型或者客户根据平台提供工具自己开发模型，满足预测性的、认知的或复杂的分析业务逻辑。未来IoT平台上的机器学习将向人工智能过度，比如IBM Watson拥有IBM独特的 DeepQA系统，结合了神经元系统，模拟人脑思考方式总结出来逐步强大的问答系统，未来将帮助企业解决更多商业问题。

四、小结

中国物联网平台提供商大致可分为运营商、云计算厂商、互联网巨头、初创公司几类，目前能提供的物联网云平台功能相对简单，生态系统建立也还需要完善，和国外物联网厂商还存在一定差距。由于物联网平台运营、生态系统培养、开发者聚集需要较长时间的积累，未来如果传统互联网、IT公司要切入物联网平台领域，并购海外、国内优秀创业公司，或者进行深度产业链合作是较好的选择。