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欧盟物联网概述

供稿人:丁培  供稿时间:2018-8-2   关键字:欧盟  物联网  
本文摘编自欧盟委员201710月出版的《IoT as a key pillar of the EU digital economy  》一文,本文先后主要介绍欧盟物联网背景、欧盟物联网连接、数据维度、物联网平台、物联网标准化的情况。 

 

1背景

 

全球经济对数字技术的依赖越来越大,数字技术现在无处不在,几乎渗透到所有的经济部门。截至2015年,经合组织地区75%的居民可以使用移动无线宽带,高达95%的企业连接互联网。数字技术正在改变企业价值链、业务运作、与客户的关系、部门间关系......。我们今天谈论数字经济,可以找到这个术语的多个定义。根据埃森哲的观点,数字经济是:一系列广泛的“数字”投入所带来的经济总量的比重。这些“数字”包括数字技能、数字设备(硬件、软件和通信设备)以及数字产品和服务。根据德勤(Deloitte)的观点,数字经济是“人们、企业、设备、数据和流程之间数以亿计的日常在线连接带来的经济活动。”

 

不管具体的定义如何,信息通信技术(ICT)是数字经济的基础。信息通信技术(ICT)有七个关键的部分:大数据数据分析、云技术、网络安全、物联网、机器人和自动化机械、移动服务和社交媒体。

 

数据是经济增长、创造就业机会和社会进步的关键资产。数据可以优化工业/健康、制造、智能城市、能源、运输系统、食品生产等多个领域的业务流程,与我们的日常生活密切相关。根据相关文献的研究,2015年欧盟数据经济的价值估计为2570亿欧元(占欧盟国内生产总值的1.85%),预计到2020年这一价值可能达到6430亿欧元(占欧盟国内生产总值的3%以上)。根据欧洲数据市场监测工具的估计,数据经济的价值将稳步增长,直到2020年,制造业和金融服务行业将占据最大的价值份额。

 

 数字经济由多元利益相关者参与并支持:

 

ICT提供商,包括制造商、研究人员、市场提供商、数据平台、垂直行业的应用程序开发人员。ICT提供商创造了大量的数字创新。

•代表多元化市场参与者(包括市民)的需求是真正的增长动力,在数字创新下创造价值。

•监管机构提供公平的竞争环境和适当的政策框架,为数字创新和经济增长铺平道路。

 

欧洲正在认真对待经济的数字化转型,支持数字经济发展的一系列重点措施正在出台。最好的例子是欧盟于20155月采用的数字单一市场(DSM)战略。实现数字单一市场将确保欧洲保持其在数字经济领域的世界领先地位,帮助欧洲公司在全球范围内的增长。(DSM)战略涵盖了与数字经济、技术密切相关的一系列举措,这些举措被列为以下三个优先事项。

 

1.  更好地为消费者和企业提供数字产品和服务:

o为消费者和企业制定更简单的跨境合同规则

o防止跨境电子商务中的地理封锁

 

2.   为数字网络创造合适的条件和服务:

o改革一些电信法规,包括5G行动计划和Wi-Fi4EU倡议

o关于电子隐私条例的提案

o通过网络安全战略,包括建立网络安全cPPP

 

3.    最大限度地发挥数字经济的潜力,其中包括:

o关于数据自由流动的倡议(解决数据所有权和数据可用性)以及欧洲云

o ICT标准化和欧洲互用性框架(EIF

o新的电子政务计划

 

DSM战略下的主要行动之一,尤其是第三个优先事项——“最大限度地发挥数字经济的潜力”是数字化欧洲工业(DEI)倡议的。正如欧盟承认的那样,在欧盟拥有高度竞争的数字化产业(跨越所有部门)是实现数字单一市场的关键条件。DEI举措的总体目标确实是“确保欧洲的每一个行业,无论在哪一个行业,无论其规模大小如何,都能从数字创新中获益”。目前情况是,不同的欧盟国家在采用数字技术方面存在很大的差距,而且上述关键技术的采用率普遍较低。此外,不同行业的数字化采用率也不尽相同,而高科技行业的公司往往领先数字化创新,总的来说,中小企业和非技术行业的很大一部分已经落后了。

 

此外,地区/国家行业面临的许多挑战在欧盟也很普遍,因此要求欧盟协调一致。DEI倡议正在制定协调统一的框架,实施行业数字化举措正在变得紧迫,但成熟度和实施程度并不相同。这项协调工作包括的措施如下:

 

•对数字创新和基础设施的投资

•加速ICT标准的制定和推广

•数字创新的监管框架条件:数据保护、安全、自主系统和物联网的安全性实施

•数字创新枢纽和数字工业平台的开发

•不仅在数字技能方面,而且在其他辅助技能方面,如创业精神,有所发展。

 

数字技能方面与数字经济特别相关,数字经济对数字技术领域的熟练劳动力要求越来越高。数字技术人才对于充分发挥数字单一市场和数字化行业的优势也至关重要。然而,目前有44%的欧盟公民缺乏足够的数字技能水平。

 

当从数字技术的角度来看待数字经济时,必须考虑几个层面:行业垂直、跨部门效应、商业模式、价值链......

 

2为什么物联网是欧盟数字经济的重要支柱

 

七大关键数字技术:大数据和数据分析、云技术、网络安全、物联网(IoT)、机器人和自动化机械、移动服务和社交媒体。

 

物联网通过网络物理系统将物理世界与数字世界融合在一起,被认为是ICT与经济融合的下一步。

 

欧盟信息通讯技术行业在经济中占有相当大的份额,约占GDP4%,提供超过600万个就业岗位,其价值超过5800亿欧元,相当于整个工业活动的近10%。根据经合组织“2015年数字经济展望”,在2013年,经合组织成员国的信息和通信技术部门的生产率比其他经济部门高出79%。而就业方面,信通技术部门在2011年贡献了4 ,在2012年贡献了22%。物联网对经济的潜在影响是巨大的。根据IDCTXT Solutions 2014年进行的一项研究,物联网的数量仍然很少(不到1%),但是这个数字在欧盟有望从2013年的180万个增加到到2020年的近60亿个,物联网市场规模到2027年将达到1万亿欧元以上。爱立信2010年的估计指出,到2020年,全球将有500亿个物联网设备连接起来。麦肯锡在2015年的报告估计到2025年,物联网对全球经济的影响将达到每年3.9万亿到11.1万亿美元之间,约占世界经济的11%。

 

连接设备数量的大幅增加将导致许多行业的重新定义。由于这种高度的相互联系,工业部门之间的边界也将变得模糊。一般来说,物联网技术的广泛采用将带来以下好处:

 

•提高工业和商业流程的效率,提高生产力。

•更好地与客户进行接触,从而提高产品和服务的个性化水平,预测需求变化、支持快速决策、并提高客户服务水平。

•通过跨多个利益相关者和共享业务流程数据,优化价值链。

•根据产品的性能监控产品的使用情况,以了解其生命周期。

•减少工业和人类活动对环境的影响。

•跟踪整个价值链中的商品和服务,带来更多的信息透明度。

•重新定义商业模式,允许创建融合传统角色的新型商业生态系统,并带来新的商业模式。

 

所有垂直行业都将获得惠及:智能交通(包括自动驾驶汽车)、健康和福利、可穿戴设备、智能城市/社区等。

 

例如:智能制造

 

数字技术的崛起是制造业的主要推动力之一。在过去的几十年中,制造业经历了一个渐进的“机器人化”过程。然而,传统上机器人被限制在非常特定和受控条件下。由于物联网与人工智能以及其他数字技术的结合,使得制造系统更加自主化,这种情况正在发生变化,这种情况通常被称为“第四次工业革命”。事实上,根据几项研究,制造业被认为是物联网产生的最大潜力和影响最大的工业部门,其次是智慧城市。

 

制造业的数字化转型是在多个不同举措下进行的:互联工业、智能工业、智能制造业、未来工业、工业4.0 ......制造业是经济增长的驱动力,而物联网等数字技术将发挥决定性的作用。

 

 驱动智能制造业发展的主要因素可以概括为三个方

 

•生产

o改进生产计划

o快速决策

o实时

o灵活生产:产品个性化

o优化机器使用

o预测性维护

o优化能源结构

o优化原材料使用

o废物的回收,再利用

 

•质量

o质量和生产控制:减少制造错误和生产缺陷。

o制造产品的端到端识别和可追溯性

o由于与制造过程相关的大量数据的可用性,持续改进

o产品和服务

o需求预测

o具有新IoT功能的新产品

o Co - 产品创造:个性化,与客户更多互动

o新的数据服务

o节能产品

o远程维护

 

•工作(人员)

 

o改善工作条件:降低工作人员的风险

o人机工程学,如cobots(协作机器人)和可穿戴设备

 

物联网的发展与大数据和云计算的发展并驾齐驱。将物联网设备生成的大量数据转换为可行的有用信息将推进大数据和数据分析(人工智能)领域的发展。同样,海量数据的快速处理也会增加高性能云计算服务的需求

 

 物联网作为数字化欧洲产业(DEI)战略的支柱

 

 所有行业都受到数字革命的影响。数字技术不仅在高科技领域(如电子、汽车、银行业),而且还在诸如农产品和健康等“传统”领域迅速应用。数字技术正在彻底改变商业模式,模糊产品和服务之间的界限,重新定义价值链。

 

工业的这种模式转变是一种全球性的趋势,欧洲必须采取行动才能保持在竞争力的最前沿。欧洲委员会2016年发起的数字化欧洲工业(DEI)倡议,确实是保证欧洲在行业数字化转型进程中保持步伐的正确措施。根据DEI战略,最显着的举措之一就是培育数字创新中心(DIHs)。 DIH简而言之就是“一站式服务”,为公司(特别是中小企业)提供服务,帮助他们实现数字化,例如:

•完善的基础设施,用于测试和试验相关的数字技术

•数字技能培训,数字技术咨询

•获得资助,获得私人融资

•与其他参与者(客户、技术提供商等)联网共同开发产品和项目 

 

欧洲数字化程度高的地区通常拥有完善的DIHs

 

在欧洲,目前物联网技术的采用速度相当缓慢。例如,在医疗保健、机械工程或汽车等行业,平均采用率约为19%。经济合作与发展组织(OECD)也认识到,物联网对经济和生产力的影响可能需要相当长的时间。这就是为什么欧盟委员会于20153月与欧盟主要的物联网企业合作推出了AIOTI ,其总体目标是促进和加速欧盟主要工业部门广泛采用IoT

 

数字工业平台:未来行业的一个关键要素 

 

数字平台可以从不同的角度定义。从狭义上讲,数字平台可以定义为“集成不同技术和各种应用和服务的操作系统”。然而,从更广泛的角度来看,平台可以被视为“行业参与者之间的功能和接口协议、生态系统和标准。”这包括狭义的平台,以及要参考架构、交互协议和互操作性框架。因此,从广义上说,数字平台是数字创新在新的经济背景下的产物。数字平台的影响可以从三个不同的角度来分析:

 

•社区建设:平台允许用户(提供者、消费者、第三方开发者...)相互连接,创建社区或网络,以便在市场中交换物品或服务。社区本身可以是平台的关键资产,事实上在很大程度上决定了它的价值:一般来说,用户越多,越有价值。

•基础设施提供:平台允许用户和合作伙伴构建应用程序和服务,在此基础架构之上创造价值。一般而言,基础设施本身并不能提供任何价值,除非平台在广泛的用户群体中得到接受和传播。这种基础设施包括云服务、协议、标准和编程接口,将平台的用户与复杂性的技术平台隔离开来。

•数据访问:如前所述,数据是创造价值的基本资产。在某些情况下,平台的价值仅仅在于聚合来自不同来源(传感器、个人设备、数据库等)的数据,并使利益相关方以简单的方式获取数据。

 

来自私人领域的大量平台建设活动已经存在,将物联网与云、大数据和人工智能等其他数字技术相结合,开发跨领域的综合平台。这样的平台通常建立在专有技术和开放式API之上,其中一些平台正在应用中,例如微软Azure IoT平台、Google云或亚马逊网络服务等等。在其他情况下,特定工业部门的平台完全建立在开放的技术和标准之上,以便促进开发者和用户的推广和采用。实际上,欧盟认为开放平台是实现欧洲物联网创新领先地位的关键因素之一,因此欧盟正在向这个方向推进一些举措,如欧洲大型飞行员计划。截至目前,数字产业平台的全球格局高度分散,没有任何明确的行业统治者。

 

物联网将在很多方面影响欧盟的数字经济

 

 物联网涉及很多层次和维度,不仅涉及技术,而且涉及更广泛的概念。例如,欧盟物联网连接需求的不断增长。不断增长的数据源,以及如何管理、共享和利用这些数据将是影响欧盟数字经济重大的因素(也是具有挑战性的)。在跨部门层面上,物联网有潜力打破传统上的垄断经济部门之间几乎没有互动或协同的现象。与此同时,物联网将成为欧盟已经或将要建立的大多数数字创新中心(DIHs)的重要组成部分,以促进欧盟经济部门的数字化。

 

3连接

 

在物联网应用程序中,任何设备都已连接,每个物联网平台都包含一个连接层。它具有将不同协议和不同数据格式带入一个“软件”界面的功能。这是必要的,以确保所有设备可以互动,并正确读取数据。

 

连接技术经历了快速的发展。包括Wi-Fi、蓝牙、低功耗Wi-FiWi-Max、以太网、长期演进(LTE)和Li-Fi(使用光作为媒介)。未来将具有数十亿的无线设备互连,将需要新的动态频谱共享(DSA),将低频、中频和高频频谱用于各种物联网应用

 

无线专用物联网通信技术(如3GPP的窄带NB-IoTLoRaWANSigfox)已经部署在各种物联网应用中。在这种情况下,标准化和互操作性至关重要。

 

数字经济基于三大支柱:支持基础设施(如硬件、软件、电信、网络),e-businesse-commerce。新的IoT解决方案基于微服务(即,应用程序构建的模块化服务,每个组件都支持特定的业务目标,并使用定义的接口与其他模块进行通信)以及在此分布式体系结构中部署和运行的容器(即轻量级虚拟化)。机器学习、边缘计算和云服务以及AI算法将与从物联网设备收集的数据结合使用。

 

在自主车辆应用的情况下,定义了五个通信领域,其涵盖了车辆到交通工具(V2X)、车辆到基础设施(V2I)、车辆到行人(V2P)、车辆到设备(V2D)、车辆到网格(V2G)和车辆到车辆(V2V)。作为物联网生态系统的重要通信构件,无线技术应用于自动驾驶汽车,从AM / FM、卫星、蓝牙、Wi-Fi、蜂窝2G-4G / 5GDSRC技术(IEEE 802.11p)等不同应用都有不同的组网标准、网络属性和通信协议参数。

 

车载通信系统与雷达/激光雷达/主动传感系统互补使用。基于IEEE 802.11p的专用短程通信——使用V2IV2V这两种无线模式的DSRC,允许自主车辆获取交通数据以优化其驾驶策略。传统的无线通信具有有限的带宽(即DSRC的最大比特率为27Mb / s),下一代无线技术毫米波(mmWave)工作在300GHz,信道带宽高达几千兆赫,数据传输速率的达千兆位。

 

5G网络将提供现在的3G4G网络10005000倍的容量,并将由支持10100Gbps峰值速率的小区组成。网络需要超低延迟,这意味着从一个指定点到另一个指定点需要1-10毫秒的数据,而现在则需要40-60毫秒。目标是分离通信基础设施,并允许移动用户在5G4GWi-Fi之间无缝移动,这将与蜂窝网络完全集成。

 

4数据维度

 

如上所述,数据已经成为当今世界经济的中心基石。这是一项核心资产,与人工智能一起,数据对于优化和决策至关重要。在这方面,物联网技术将发挥促进作用,因为在许多情况下,物联网技术将成为数据的唯一提供者。

 

未来十年物联网的预期增长很可能会影响到欧洲的每一个行业。到2019年,全球物联网估计的1.3万亿美元左右的市场规模。这将为企业提供新的商业机会,同时为客户提供更好的产品、服务和体验。

 

我们不应该忘记,物联网不仅仅是传感器(简单地说,能够测量物理世界中相关变量的东西,比如日照强度),而且还包括执行器(例如远程灯开关)。从这个意义上说,物联网不仅仅扮演数据源或者生成器的角色,而且还可以扮演数据处理链另一端最终用户的角色。

 

 截至2016年底,近一半的企业已经在使用或计划使用物联网。一些行业,如物流、石油/天然气/能源公用事业和/或制造业早已成为物联网采用者。

 

智慧城市也是物联应用的一个领域。全世界各国政府和市政府,特别是欧洲,正在大量使用连接设备来优化公共服务。建筑物的能源/水利用优化、单个/程序化的照明管理、具有最佳处理时间表的废物监测、有效的停车位管理或空气质量评估和警报是欧盟主要城市正在开发的服务。

 

5物联网平台

 

物联网平台正在成为整个物联网基础设施的核心骨干,目前已有超过450个平台可用。预计未来五年,物联网平台将管理大约250亿个新连接的设备和44兆字节的生成数据。这些平台将集成基本设备连接、数据存储和设备管理、操作管理、分析以及与外部接口集成等高级功能。

 

物联网平台市场预计将以每年35%的速度增长,预计到2020年平台规模将达到11.6亿美元。今天,有450多个物联网平台可供选择,这些平台因技术深度、细分市场以及技术实施方案而有所不同。

 

物联网平台的功能涵盖从传感器/执行器、硬件到连接、云端到物联网端的数字价值链。不同类型的平台已经出现。

 

物联网平台协助数据摄取、存储和分析,因此开发人员可以专注于构建应用程序和服务,这是物联网的真正价值所在。云提供商提供基于云的物联网平台,以支持开发人员在他们的云上构建物联网解决方案。基础设施即服务(IaaS)、提供商和平台即服务(PaaS)。

 

Gartner将物联网平台定义为软件套件或PaaS云服务,通常通过应用程序来监控平台下的各种类型端点。平台应该能够:

 

•设备及其应用软件的配置和管理

•数据聚合、集成、转换、存储和管理

•事件处理:规则引擎/编排/ BPM

•自定义和构建应用程序(SDK、应用程序服务器、IDE等)

•物联网数据分析和可视化

•网络安全

•物联网设备通信(网络和/Internet

•适配器(API集线器、网关软件,但也适用于端点上的应用程序)、最终用户和开发者

 

6 物联网标准化

 

目前,有多个标准共同存在于标准开发组织(SDOs)或合作伙伴(如ETSI SmartM2MITU-TISOIECISO / IEC JTC1oneM2MW3C®IEEE OASISR)、IETFR)等)以及许多行业计划(例如All Seen Alliance、工业互联网联盟(IIC)、开放式连接基金会(OCF),平台工业4.0,线程组等)

 

标准化组织在AIOTI 2 WG03的协调下,于2016年发布了物联网SDO 开放源码软件(OSS)以及与物联网技术和应用有关的标准。

 

基于H2020 UNIFY-IoT 05.01的物联网标准,针对不同物联网领域(即智能城市、智能健康、智能农业、智能移动和智能环境)

 

可以说的是:

 

•总的来说,在所有物联网应用领域中,所有现有的物联网架构中都没有明确的赢家

•在不同的具体模型之间缺乏全局数据模型和/或转换机制是几个物联网领域的一个大问题

•不同网络技术和通信协议被采用。使用多种通信基础设施是不可避免的(LoRaGPRS / 3G / 4GmSatellite等),特别是在处理传感器网络时。

 •在某些领域(即智能农业),大多数平台都是专有解决方案,没有针对通用平台定义特定标准。

 •安全和隐私仍然是在不同物联网领域需要解决的显着问题。 

 

参考文献: 

 

IoT as a key pillar of the EU digital economy

https://european-iot-pilots.eu/wp-content/uploads/2017/10/D04_01_WP04_H2020_CREATE-IoT_Final.pdf

 


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