隨著物聯網被明確定位為我國新型基礎設施的重要組成部分，成為支撐數字經濟發展的關鍵基礎設施，其面臨的碎片化、安全風險、成本高必將成為未來規模化發展的關鍵難題。本白皮書從用戶側和供給側出發，分析物聯網三大核心問題的需求，總結問題涉及關鍵環節的發展現狀及問題，給出針對性策略建議，希望能夠與業內同仁共享成果，共謀發展，共話未來！

一、 物聯網發展最新態勢

（一）物聯網全球連接數持續上升，產業物聯網將后來居上

全球物聯網仍保持高速增長。物聯網領域仍具備巨大的發展空間，根據 GSMA 發布的《The mobile economy 2020（2020 年移動經濟）》報告顯示，2019 年全球物聯網總連接數達到 120 億，預計到2025 年，全球物聯網總連接數規模將達到 246 億，年復合增長率高達 13%。2019 年全球物聯網的收入為 3430 億美元（約人民幣 2.4 萬億元），預計到2025年將增長到1.1萬億美元（約人民幣7.7萬億元），年復合增長率高達 21.4%。我國物聯網連接數全球占比高達 30%，2019 年我國的物聯網連接數 36.3 億，其中移動物聯網連接數占比較大，已從 2018 年的 6.71 億增長到 2019 年底的 10.3 億1。到 2025 年，預計我國物聯網連接數將達到 80.1 億，年復合增長率 14.1%。截止2020 年，我國物聯網產業規模突破 1.7 萬億元，十三五期間物聯網總體產業規模保持 20%的年均增長率。

物聯網連接數結構將發生改變。消費物聯網因受眾群體基數大、用戶需求相對單一、支撐技術較為成熟、產品種類多樣等特點取得先發優勢，面向消費者或以消費者為最終用戶的物聯網應用如智能鎖、智能音箱、可穿戴等智能家居產品占據當前大部分連接數。然而，隨著物聯網加速向各行業滲透，行業的信息化和聯網水平不斷提升，產業物聯網連接數占比將提速，據 GSMA Intelligence 預測，產業物聯網設備的聯網數將在 2024 年超過消費物聯網的設備數。2019 年中國物聯網連接數中產業物聯網和消費者市場各占一半，預計到 2025 年，物聯網連接數的大部分增長來自產業市場，產業物聯網的連接數將占到總體的 61.2%。根據不同咨詢公司預測數據統計，智慧工業、智慧交通、智慧健康、智慧能源等領域將最有可能成為產業物聯網連接數增長最快的領域。

 

物聯網的持續快速增長和占比變化受內部支撐能力和外部環境的雙重影響。

從外部環境來說，一是全球新冠疫情加速物聯網應用。新冠疫情期間遠程診療、智慧零售、公共場所熱成像體溫檢測、智慧社區和家庭檢測、疫情期間的交通管制、物流供應鏈、應急災備、信息溯源等場景大量運用物聯網技術，雖然目前全國疫情防控阻擊戰取得重大成果，但境外疫情暴發增長態勢仍在持續。在疫情防控常態化條件下加快恢復生產生活秩序，統籌推進疫情防控和經濟社會發展工作，有效應對外部環境變化，更需要物聯網技術和應用深入地在民生、經濟方面發揮作用。二是 2020 年國家發改委官方明確新基建范圍，物聯網成為新基建的重要組成部分，物聯網從戰略新興產業定位下沉為新型基礎設施，成為數字經濟發展的基礎，重要性進一步提高。國家各部委高度重視物聯網新基建發展，工業和信息化部發布《關于深入推進移動物聯網全面發展的通知》，各地方政府制定頂層設計，將新基建納入新階段發展重點，物聯網投資持續加大。三是全球經濟進入經濟衰退期，我國外部環境復雜，急需形成強大的內需動力，物聯網成為加快經濟結構調整步伐，提高經濟發展的質量和效益，促進新業態新模式發展，增加高端供給、提振民生消費，促進內需釋放的重要手段。

從內部支撐能力來說，一是 5G R16 標準凍結，從技術層面支持物聯網全場景網絡覆蓋。同時物聯網網絡基礎設施建設加速，5G、LTE Cat1 等蜂窩物聯網網絡部署重點推進，成為物聯網應用規模化的加速劑，網絡新基建穩步推進傳統基礎設施的“數字+”、“智能+”升級。二是行業需求倒逼物聯網支撐技術加快商用化進程。隨著物聯網的行業滲透加速，工業、醫療、交通等行業應用對物聯網支撐能力提出新的要求，邊緣智能、算力網絡、意圖網絡、人工智能等與物聯網的結合需求急迫。

（二）物聯網長期發展呈現三大態勢

產業融合促進物聯網形成“鏈式效應”。產業物聯網的進一步發展對產品設計、生產、流通等各環節的互通提出新的需求，而“物聯網+區塊鏈”（BIoT）為企業內和關聯企業間的環節打通提供了重要方式。鏈式效應主要體現在兩個方面：一是基于 BIoT 完成產品某一環節的鏈式信息互通，如產品出廠后物流狀態的全程可信追蹤。二是基于 BIoT 的更大范圍的不同企業間價值鏈共享，如多個企業協同完成復雜產品的大規模出廠，其中涉及產品不同部件協同生產，包括設計、供應、制造、物流等更多環節互通。

智能化促進物聯網部分環節價值凸顯。一是端側，隨著物聯網應用的行業滲透面不斷加大，數據實時分析、處理、決策和自治等邊緣智能化需求增加。據 IDC 相關數據顯示，未來超過 50%的數據需要在網絡邊緣側分析、處理和存儲。邊緣智能的重要性獲得普遍重視，產業界正在積極探索邊側智能化能力提升和云邊協同發展。二是業務側，據 GSMA 最新預測顯示，到 2025 年，物聯網上層的平臺、應用和服務帶來的收入占比將高達物聯網收入的 67%，成為價值增速最快的環節，而物聯網連接收入占比僅 5%，因此物聯網聯網數量的指數級增加，以服務為核心、以業務為導向的新型智能化業務應用將獲得更多發展。

互動化促進物聯網向“可定義基礎設施”邁進，與上層應用形成閉環迭代。“可定義物聯網基礎設施”是指用戶可基于自身需求定制物聯網軟硬件基礎設施的支撐能力。可定義基礎設施包括面向不同行業需求的基礎設施資源池，提供應用開發管理、網絡資源調度、硬件設置等覆蓋全面的共性支撐能力。現階段，運營商等企業已經開始探索以業務需求為導向的網絡基礎設施自動配置能力，如意圖網絡、算力網絡等。可定義基礎設施有助于降低物聯網應用開發復雜性，推動物聯網規模化應用拓展，而物聯網規模應用拓展則反向促進可定義基礎設施持續升級、能力完備及整合，形成閉環迭代，實現能力的螺旋式上升。

（三）面向不同應用場景的基礎設施不斷進行整合探索

物聯網基礎設施整合探索進入新階段。從 2015 年起，產業界對物聯網基礎設施的整合探索就從未停止過。期間經歷了以智能路由器、智能可穿戴等面向終端開發的智能硬件為代表的第一階段，以通用物聯網平臺和操作系統為代表的第二階段，然而受產業技術成熟度有待提升、行業規模應用偏少、面向不同行業的硬件兼容及規范化較弱等諸多因素影響，前兩個階段的整合探索尚未出現明顯效果。隨著物聯網領域的應用探索和市場教育越來越充分，物聯網底層的基礎能力整合需求越來越急迫，以物聯網網絡基礎設施為代表的第三階段已經開啟。

物聯網網絡基礎設施整合向空天地一體化演進。網絡基礎設施的整合并非一蹴而就。2015 年之前物聯網網絡聚焦傳統網絡增強及應用，2015 年至 2018 年物聯網專有網絡突破及局域網改進，為物聯網網絡融合奠定了基礎，自 2018 年起物聯網網絡基礎設施開始向跨技術融合和場景全覆蓋邁進。移動網絡（蜂窩物聯網絡、非授權物聯網絡）、局域網、衛星網絡、無人機及熱氣球等共同組建空天地一體化的全球物聯網網絡基礎設施，為物聯網的全球化應用提供隨時隨地的可靠接入。

蜂窩物聯網絡協同發展成為網絡整合先行者。蜂窩物聯網網絡是基于蜂窩移動通信技術的物聯網網絡，因覆蓋場景不同，主要涵蓋面向大部分低速率應用的窄帶物聯網（NB-IoT，Narrow BandInternet of Things）網絡、面向中速率和語音應用的 LTE Cat1 網絡、面向更高速率、更低時延應用的 5G 移動網絡。2020 年 5 月，我國工信部印發《關于深入推進移動物聯網全面發展的通知》，與 2017年《關于全面推進移動物聯網（NB-IoT）建設發展的通知》重點布局 NB-IoT 網絡不同，新通知明確要求建立 NB-IoT、LTE Cat1、5G協同發展的蜂窩物聯網網絡體系，蜂窩物聯網的整合期加速到來。

（四）物聯網互聯互通從企業側利益互補到用戶價值為核心轉變

截止目前，物聯網互聯互通共經歷了三個階段，第一階段以國際巨頭和聯盟主導的互通協議為主。主要針對剪不斷理還亂的眾多連接協議，如 Zigbee 聯盟推出的物聯網通用語言 dotdot，藍牙推出藍牙 Mesh，試圖解決多種設備之間通訊語言不統一和短距離技術多樣性問題。國際巨頭也紛紛推出互聯協議，三星 Thread、蘋果 Homekit、高通 AllJoyn、谷歌 Weave 等，試圖建立物聯網應用框架，兼容多種協議。然而各路巨頭自立山頭，難分高下，產業接受程度相對較低，發展進程緩慢。

互聯互通第二階段以互聯生態下的跨品類互聯為主。隨著國內各路巨頭入局物聯網并推出物聯網發展策略，物聯網供給側產業力量加強，電信運營商、設備商、互聯網解決方案提供商、垂直行業巨頭等紛紛發力自有連接協議或連接平臺，整合各自生態圈內不同類型終端統一接入，如中國移動 And-Link、中國電信 elink、聯通Wolink、華為 Hilink、小米 MIOT、海爾 U+等，由于推進對象為企業自身生態體系下的跨品類整合，基于市場利益驅動可以迅速達到互利共贏，因此相對較易操作，短時間內形成眾多互聯“小生態”。

互聯互通第三階段以用戶價值為競爭主體。當前階段正處于第二階段向第三階段的過渡期，用戶價值成為互聯互通的核心，全屋智能、用戶主動服務推送等圍繞用戶需求的互聯互通模式開始出現，甚至疫情期間出現了圍繞用戶需求的封閉生態局部開放，蘋果和谷歌進行部分互通合作，利用藍牙追蹤新冠肺炎疫情傳播痕跡。

（五）物聯網群體智能、開源模型兩種生態拓展方式齊頭并進

抱團發展、群體智能生態融合出現。針對物聯網先天存在的碎片化問題，近年來巨頭企業通過組建自有生態探索解決方式，然而受限于自身產品和合作企業的局限，難以建立具有競爭優勢的物聯網生態。針對這一情況，產業界出現多企業生態抱團、拓展群體智能的發展趨勢，其中智能家居應用首當其沖，由于消費者價值需求改變推進智能家居從單一品牌的不同產品間打通向跨品牌、跨行業的全屋智能演進，其中以華為、小米等為代表的終端企業憑借末梢入口、大流量、軟硬件一體化等優勢不斷與其他互聯網企業、電信運營商、傳統家電廠商等進行生態打通，成為拓展群體智能的典型代表。如華為與京東建立云云對接，使得華為終端產品（手機、路由器、穿戴式設備等）與京東全系列智能硬件互聯互通；同時與垂直行業家電廠商、凈水行業、照明、家用機器人廠商、房地產企業等合作，聯合組建滿足用戶需求的全屋智能解決方案。

聯合開源、開放模型方式增強。據 Eclipse 基金會的物聯網商業采用調查顯示，開源在物聯網中普遍存在，60%的公司將開源納入其物聯網部署計劃。目前產業界有兩種推進方式，一是市場驅動聯合開源生態建設。2019 年底，亞馬遜、谷歌、蘋果等巨頭合作成立CHIP（Connected Home Over IP）小組，由 Zigbee 聯盟牽頭，以開源的方式開發和制定一套新的智能家居連接標準，允許各種硬件與互聯網直接相連，提升兼容性產品開發便捷性，獲得亞馬遜 Alexa、蘋果 Siri、谷歌 Assistant 等主流智能助手和平臺的支持。二是“模型”工作已經開展。隨著終端開發便捷性需求和信息互通需求的加劇，模型研究成為新熱點。信息模型將為打破不同設備、軟硬件平臺、操作系統、網絡環境之間的信息孤島提供解決方案，基于統一的建模架構和標準化的語義字典來實現信息的標準化表達及流動，為異構實體對象的信息交互提供技術支撐。物模型是信息模型的一種，是開放平臺對具體型號的終端的數字化抽象，對終端的狀態、終端的檔案信息、終端的功能服務進行統一描述，基于物模型可實現不同廠家終端在平臺的無障礙接入。

目前主流物聯網開放平臺已經開始支持物模型功能。國際標準化組織 Zigbee Alliance、Bluetooth、OCF、oneM2M、OMA、W3C等均在打造組織內部的物模型。為盡快打造融合物模型，形成統一模型描述，ODM（One Data Model）聯合一眾國際巨頭企業正在推進相關工作，目前已發布第一版標準。國內標準化方面，中國通信標準化協會正在積極推進信息模型和物模型的標準化工作，國內主要的物模型推進企業，包括信通院、電信、移動、阿里、華為、騰訊等正在聯合推進統一物模型和信息模型的標準化，探討將各企業物模型統一為多方互認的物模型框架，助力構建融合物模型生態。在產業實踐方面，中國電信、中國移動、阿里等已構建自身體系的物模型生態及應用，目前主要在智慧人居、智慧城市、智慧園區等展開應用。

（六）物聯網安全推進力度加強，部分國家監管從自愿向強制過渡

全球物聯網安全的推進力度持續加碼。隨著物聯網規模化應用不斷落地，物聯網安全事件頻出，物聯網安全成為應用方決策是否部署物聯網應用的關鍵要素，對物聯網進一步規模化拓展產生重大影響。各國政府及物聯網產業巨頭均高度重視物聯網安全。2018 年前，各國物聯網安全策略均以自愿性、政策文件等方式推進，2018年之后主流國家策略發生重大改變，國家對物聯網安全監管力度更具強制性。美國通過《物聯網網絡安全改進法案》，要求政采物聯網設備必須遵守安全性建議，對向政府提供物聯網設備的承包商和經銷商采用漏洞披露政策。日本從 2019 年起在全國開展“面向物聯網清潔環境的國家行動”，在不通知設備所有者的情況下強制測試全國物聯網終端設備的安全性。英國發布《消費類物聯網設備行為安全準則》13 條，推進安全認證，提出物聯網產品和服務零售商應僅銷售具有安全認證標簽的消費型物聯網產品，其后又將 13 條中的 3 條納入立法。

綜上所述，全球物聯網正處于高速發展的關鍵期，市場潛力也被產業界廣泛認可，從核心技術支撐和關鍵特征來看，物聯網規模化會經歷三個發展期。

第一階段：爆發前期。從 2016 年物聯網專有網絡出現、巨頭紛紛入局物聯網，到 2020 年 5G 網絡加快部署、巨頭拓展物聯網生態、行業規模化連接出現顯著效果、物聯網與新技術融合初顯成效，物聯網具備了較強的產業能量和市場預期，但受限于成熟的產業探索需要時間培育，供給側和需求側的平衡需要不斷磨合、供給側的互補需要合作共贏等因素，物聯網必將長期處于爆發前夜。

爆發前期的關鍵特征體現為供給側拉動為主，物聯網部署實施的要素（包括相對成熟的案例參考、基本安全保障、可接受的成本等）基本具備，部分行業初步實現規模化和局部互聯互通。

第二階段：爆發期。經過長期產業和市場培育，供給側與需求側基本實現平衡，更多的行業邊界開始模糊化，橫向數據流通范圍增大，數據價值在產業收益中的占比明顯增大，物聯網部署實施要素逐步完善，高價值應用不斷開花，物聯網基礎設施實現局部整合。

第三階段：全面爆發期。需求側成為拉動物聯網的主力，物聯網應用需求與基礎設施實現解捆綁，泛在、可定義、統一化基礎設施建立，積木式物聯網應用搭建模式普及，基礎設施與應用實現循環迭代，具備持續升級能力。

當前物聯網產業仍處于爆發前期向爆發期的過渡階段，爆發前期仍將持續數年。物聯網規模化加速演進必須解決碎片化、安全、成本三大發展難題。

二、 物聯網碎片化整合探索進展及問題

物聯網存在先天碎片化問題，據微軟《IoT Signals（物聯網信號）》研究報告表明，想要更多地利用物聯網的公司認為面臨的最大障礙是復雜性和技術挑戰。物聯網賦能不同行業轉型升級，應用場景和需求碎片化導致物聯網終端異構、網絡通信方式多樣、平臺林立、不同廠家設備和產品之間的互聯互通和互可操作性差。

（一）物聯網碎片化需要解決的問題

從用戶側看，端側需要物聯網產品使用更加便捷，終端可即插即用，軟件自動升級；物聯網產品購置不受限于品牌及終端類型，實現“即用全聯動”。網絡側需要“網隨人/物動”，網絡配置自動適配終端變動和業務需求；所有終端產品可實現穩定、快速、隨時隨地接入物聯網網絡。應用服務側應用效果顯著，可解決企業實際生產運營問題，顯著提升生產、運行效率或降低成本；用戶可通過統一服務入口實現全聯通調用和管理。

從供給側看，產業界正在推進一系列探索，主要包括：1）終端智能化、軟硬件解耦合、終端與廠商/服務商松耦合、終端與云端協同化；2）提升網絡覆蓋及智能化水平，網絡技術互補融合，支撐多類型應用場景需求；3）基礎數據、軟件、模型等資源橫向打通；4）深度智能賦能物聯網各產業環節，拓展個性化和定制化高價值服務。

（二）eSIM 技術實現終端與運營商解耦

eSIM 技術提供空中寫卡遠程下載激活并配置，自由切換不同運營商。無差異的 eSIM 卡避免終端廠家采購不同要求的物聯網卡，可助力解決供應鏈碎片化。eSIM 采用全球唯一標識 EID 作為 eSIM ID，可統一“接口”，提供無縫的物聯網連接服務。

國際上 eSIM 已實現大規模應用。全球主流運營商、設備商、卡商等企業對 eSIM 技術的研究探索和應用范圍不斷深入，推出一系列商用產品，廣泛應用在智能汽車、智能水表等多個領域。美國早在2014 年推出 eSIM 解決方案“Global SIM”，并將其應用于智能汽車領域；2017 年日本軟銀建立 eSIM 平臺，在全球范圍內布局，幫助新型物聯網產業發展；2016 年歐洲沃達豐與捷德合作推出 eSIM 管理解決方案，重點發展智能汽車業務；2018 年德國捷德與寶馬、英特爾、德國電信等共同研發并提出使用 eSIM 為用戶提供娛樂和信息服務的管理方案；2020 年俄羅斯借助 ERA GLONASS 強制新車使用eSIM 的 eCall 系統。

目前國內 eSIM 業務發展仍處于初期階段，集中于小范圍應用。國內 eSIM 僅在可穿戴設備的獨立碼號和“一號多終端”業務開展商用，其他領域仍處于探索階段。2019 年中國移動依托物聯網公司自主研發出多款私有方案的 eSIM 模組及芯片，計劃用于車聯網、智慧消防等領域；2018 年中國聯通與寶馬、大眾、沃爾沃等車企開展 eSIM項目合作和對接，和越來越多的車企完成調試工作；2018 年中國電信推出 eSIM 技術的智能管道模塊，作為電信打造物聯網整體服務的基礎；2019 年工信部批復中國聯通開展物聯網等領域 eSIM 技術應用服務。

國內 eSIM 業務發展仍面臨諸多問題。國內 eSIM 應用實際進展較慢，離規模應用尚有較大差距。一是 eSIM 產業成熟度不高，行業規則未定，產業鏈各方的角色定位、商業模式博弈問題突出，三家運營商傾向的解決方案及應用場景不一致，業務推進思路和產品設計缺乏引導原則；二是 eSIM 標準化、政策導向不足，目前存在不同eSIM 技術規范，行業主管部門對 eSIM 推廣應用一直持謹慎態度，目前僅開放了智能穿戴領域。

（三）操作系統三條路徑同步發展，適配多樣化終端需求

物聯網操作系統是向下協調控制軟硬件資源，向上為開發者和用戶提供統一接口的重要環節。由于物聯網終端復雜多樣且尚未實現硬件標準化，為適配不同應用及功能需求，物聯網操作系統產品也十分豐富。目前典型的物聯網操作系統如圖 5 所示。

物聯網操作系統呈現三條發展路徑。物聯網發展至今，操作系統出現三種發展路徑。一是以谷歌 android wear、蘋果 watchOS 和tvOS 為代表的操作系統，通過對智能手機/PC 操作系統進行剪裁試圖適配物聯網需求，然而此類操作系統難以保證功耗、可靠性等性能最優化。二是在傳統的嵌入式實時操作系統上增加 CoAP、MQTT等物聯網功能，典型代表有 FreeRTOS、RT-thread、Contiki 等，這類操作系統功耗低、可靠性更高，但應用生態體系缺失，需要時間逐步建立和完善。以上兩種路徑的操作系統為基于已有操作系統的改造，提出時間相對較早，但受物聯網應用碎片化嚴重、物聯網應用和服務規模化量級不足、巨頭硬件終端占有率低等限制，應用提供商不愿投入更多的開發資源，產品及生態成熟度低，導致用戶對物聯網操作系統的需求急迫性不高，產業界布局的積極性不足，目前雖然在智能家居、可穿戴設備、智慧城市等領域獲得一定的應用，但整體發展仍較慢。隨著海量異構終端接入，物聯網操作系統的緊迫性開始提升。近年來出現第三種發展路徑，即物聯網專用操作系統，支持可伸縮、易擴展、實時性、可靠性等能力，可以更好的適配物聯網應用需求。

物聯網專用操作系統出現三大發展態勢。一是在特定產業物聯網領域，企業研發定制化的操作系統，例如多家汽車廠商基于 Linux、Android、QNX 等底層系統開發個性化操作系統。二是在規模化消費物聯網領域，企業更好地兼容更多的設備，滿足多終端統一 OS 的使用需求，采用微內核和分布式技術開發支持多終端的操作系統，它具有占用內存小、彈性伸縮、易移植和易維護的特點，可實現一次開發，快速適配多種終端，如 Fuchsia OS、鴻蒙 OS 等。Fuchsia OS為谷歌聯合三星、索尼、聯發科、小米、華為和 VIVO、OPPO 共同研發，目前已經進入內測階段。鴻蒙 OS 與 Fuchsia 定位相近，均可在多種形態的硬件設備上運行，可實現模塊化耦合，針對不同設備支持彈性部署，現已適配智慧屏，未來還將適配手機、平板、電腦、智能汽車、可穿戴設備等多終端設備，助力消費者享受到強大的跨終端無縫業務協同體驗。三是華為、谷歌、阿里等巨頭企業戰略布局打通“端、邊、云”多層次操作系統，提升資源配置和調度效率。如阿里的 AliOS Things、Link Edge、阿里云和谷歌的 Android Things、Fuchsia、谷歌云。

物聯網操作系統發展成熟仍需時間。一是消費者的使用習慣，如新型操作系統對已有成熟、主流操作系統應用軟件的兼容性問題仍需解決；二是操作系統并非單一產品，而涉及整個生態系統建設，然而新型生態環境建設仍需時間，應用和開發者需要培育，此外還需要與硬件廠商共同構建聯盟，爭取已有應用商店服務提供商的幫助和支持，以及建立更清晰和互利的商業關系。

（四）以地基網絡為核心，建設網隨人動的混合型網絡基礎設施

物聯網一體化網絡基礎設施研究啟動。2020 年 2 月，國際電信聯盟無線電通信部門（ITU-R，International Telecommunication UnionRadiocommunication Sector）正式啟動面向 2030 及 6G 的研究工作。6G 的愿景是具備泛在、無線、智能等特點，能夠提供無縫覆蓋的泛在無線連接和情景感知的智能服務與應用。6G 將會突破地面網絡限制，實現地面、衛星、機載網絡和海洋通信網絡的無縫覆蓋，即空天地一體化的通信網絡。

2018 年 9 月，美國聯邦通信委員會提出 6G 將使用太赫茲頻段，6G 基站容量將可達到 5G 基站的 1000 倍。2019 年 4 月韓國通信與信息科學研究院正式宣布開始開展 6G 研究并組建了 6G 研究小組。日本則計劃通過官民合作制定 2030 年實現“后 5G”(6G)的綜合戰略。芬蘭率先發布了全球首份 6G 白皮書，對于 6G 愿景和技術應用進行了系統展望。2019 年 11 月中國成立國家 6G 技術研發推進工作組和總體專家組。華為、電信運營商開始著手研發 6G 技術。

以地基網絡為核心，網隨人動的統一網絡基礎設施探索取得實

際進展。一是地基 NB-IoT 與天基衛星網絡的融合，通過衛星提供全球無處不在的 NB-IoT 網絡，主要應用于農業、交通、航海、應急等領域，涵蓋海洋或深山等地區。玩家以初創企業為主，如美國 LigadoNetworks、盧森堡 OQ Technology，將與運營商蜂窩網絡形成競合。二是地基蜂窩網絡與空基網絡無人機/熱氣球的融合。國際巨頭探索蜂窩網絡為主，無人機和熱氣球作為熱點覆蓋為輔的網絡布局方式，如 Facebook 開展 Project Aquila，探索蜂窩網絡+無人機空天網絡覆蓋；Google 設立 Project Loon，利用高空熱氣球為偏遠地區提供電信服務。三是地基蜂窩網絡與非地面網絡融合。5G R16 版本研究了5G 空口與非地面網絡的融合，R17 將研究 NB-IoT/eMTC 與非地面網絡的集成，包括將開展 5G NR 增強的規范性工作以支持非地面網絡存取—衛星和高空平臺，并將為 NB-IoT 和 eMTC 引入衛星支持做準備。2020 年 8 月，聯發科基于標準 NB-IoT 芯片開發出支持衛星功能的設備，成功與商用地球同步衛星建立雙向鏈路，進一步推進物聯網業務的全球覆蓋。

（五）IPv6 與物聯網的攜手推進萬物互聯

IPv6 助力物聯網規模化發展。隨著物聯網向“萬物互聯”的演進，IP 地址的需求量也呈指數型增長，傳統 IPv4 地址資源耗盡的問題日益凸顯，IPv6 與物聯網融合探索將成必然趨勢。一是 IPv6 擁有巨大的地址資源，可支持大約 340 萬億地址，完全可以滿足物聯網海量節點標識需求。物聯網設備無需像 IPv4 通過平臺進行轉發，可以直接從網絡進行訪問。二是 IPv6 引入了探測節點移動的特殊方法，可以很好的支持移動性，滿足物聯網移動終端應用需求。三是 IPv6 支持根據傳送數據特征的動態網絡服務質量等級調整，可實現對物聯網不同應用需求的服務質量精細化控制。

物聯網 IPv6 標準化持續推進。國際互聯網工程任務組（IETF，The Internet Engineering Task Force）和國際電信聯盟（ITU，International Telecommunication Union）等標準組織一直在研究制定物聯網IPv6協議標準。ITU-T SG13 研究IPv6 對下一代網絡(NGN，Next Generation Network)的影響，IETF 6LoWPAN（IPv6 over Lowpower Wireless Personal Area Network）、RoLL（Routing Over LowPower and Lossy Networks）、CoRE（Constrained Restful Environment）3 個工作組進行物聯網 IPv6 網絡方面的研究。其中 6LoWPAN 工作組主要研究如何將 IPv6 協議適配到低速率無線個域網 IEEE802.15.4MAC 層和 PHY 層協議棧上；RoLL 工作組主要研究低功耗網絡中的路由協議，制訂各個場景的路由需求以及傳感器網絡的路由協議。CoRE 工作組主要研究資源受限網絡環境下的信息讀取操控問題，旨在制訂輕量級的應用層協議 CoAP（Constrained Application Protocol）。

我國物聯網 IPv6 升級改造取得初步成果。物聯網 IPv6 升級改造涉及多個層面，其中網絡改造推進速度最快，云平臺次之，物聯網終端最慢。一是網絡基礎設施全面支持 IPv6。LTE 網絡和固定網絡 IPv6 升級改造全面完成，三大運營商完成了全國 30 個省的 LTE網絡、城域網網絡 IPv6 改造，骨干直聯點實現 IPv6 互聯互通，我國北京、上海、廣州、鄭州、成都等全部 13 個骨干網直聯點全部完成了 IPv6 改造，IPv6 網絡質量與 IPv4 基本趨同。二是云平臺的 IPv6改造處于推進初期。阿里云、天翼云、騰訊云、沃云、華為云、移動云、百度云、京東云等已完成 IPv6 云主機、負載均衡、內容分發、域名解析、云桌面、對象存儲、云數據庫、應用程序接口（API，Application Programming Interface）網關、Web 應用防火墻、分布式拒絕服務攻擊（DDoS，Distributed Denial of Service）高防、彈性入侵防御系統(IPS，Intrusion Prevention System)等公有云產品的IPv6/IPv4雙棧化改造，公有云產品平均改造率超過70%，但支持IPv6的云產品可用域的數量仍然偏低。三是部分物聯網終端支持 IPv6。家庭網關和路由器方面，90%設備可支持 IPv6，但 IPv6 管理功能較弱，均不支持查看用戶信息，未來占比最大的產業物聯網終端目前基本不支持 IPv6。

IPv6 應用于物聯網仍面臨諸多問題。一是 IPv6 存在應用適配技術問題，IPv6 在設計之初并未考慮物聯網節點能耗及傳輸帶寬等相關技術特性，IPv6 應用于物聯網還需要解決其報文過大、頭部負載過重、MAC（Media Access Control）地址過長、地址轉換存在困難、報文泛濫、協議棧復雜、路由機制不適合等問題。二是物聯網產品對 IPv6 支撐不足，當前物聯網智能終端、物聯網應用等支持 IPv6管理的功能仍較弱。三是 IPv6 產業生態尚未建立，鑒于 IPv6 應用價值尚未顯現，產業界對使用 IPv6 技術持觀望的態度，很多仍繼續使用傳統的網絡地址轉換技術，部分企業獨自在 IPv6 技術領域中摸索，產業生態難以短時間建立。

（六）跨層級整合、集聚效應、物模型三種模式加快基礎資源開放和打通

基礎資源開放和打通呈現三種模式。針對物聯網面臨海量數據和數據價值低、海量業務和復制成本高、海量設備和產業鏈合作難、海量服務和服務兼容性差的難點，產業界在基礎資源開放打通方面開展了三個方面的探索。一是跨層級整合。巨頭企業通過整合云-設備-連接-應用-業務多層功能，打造綜合型物聯網平臺，形成能力組合拳，如百度天工 IoT 平臺（IoT Hub+IoT Parser+IoT Device）、阿里云 Link（Link Platform+Link Develop+Link Marktet）。二是產業鏈上下游合作和開發者群體集聚。如阿里云 Link IoT 聯合 8 家芯片企業推出“全平臺通信模組”，形成上下游合作伙伴生態。亞馬遜 AWSIoT 建立起巨大的物聯網設備制造商合作網絡，破除物聯網應用的硬件兼容限制。華為 OceanConnect 平臺構建開發者社區培訓與認證、OpenLab 實驗室、全球營銷平臺，壯大應用開發者生態。三是發展物模型，實現平臺與硬件部署解耦合以及一次開發、批量復制，加速橫向數據流動，提升數據價值。如阿里建立的 ICA 物模型，中國移動基于物模型的物聯網一站式開發工具OneNET Studio等。目前，跨層級整合和聚焦效應仍然占據并將長時間作為基礎資源開放和打通的重要手段，物模型的研究雖然成為新的熱點，但規模化應用仍需要較長的發展時間。

基礎資源平臺集聚效應仍不足。與國外物聯網平臺巨頭相比，國內物聯網平臺基礎資源的開放集聚水平仍然不高。Software AG、AWS IoT、Azure IoT 等領軍平臺均建立起一定規模的合作伙伴生態圈。亞馬遜 AWS IoT 和微軟 Azure IoT 成為大多數開發者首選的物聯網平臺，其中選擇 AWS IoT 的開發者占 51.8%。受限于物聯網平臺開源水平、開發工具及環境、標準協議接口兼容性、生態合作伙伴數量、平臺全球化布局水平、應用開發者規模等要素影響，國內還未出現合作伙伴和開發者首選的平臺，大量合作伙伴或開發者均會對接多個平臺，沒有對單一平臺形成粘性。

物模型發展處于初級階段。雖然近幾年國際國內標準化組織、產業巨頭已有不少物模型的探索，但是物模型的實際應用效果仍不顯著，與其它模型之間的互通仍面臨諸多障礙。經濟體內部各個業務物模型的統一、上云合作伙伴的設備物模型的融合，經濟體外部各個垂直領域生態合作伙伴的物模型與主導企業的物模型的打通等仍在推進過程中。雖然國際 ODM、國內通信標準化協會等均在推進物模型的標準化，但物模型的打通更需要由商業行為來解決，企業需要能夠從中達到共贏。物模型標準化需要抽取現有物模型的共性要素，然而不同物模型之間部分要素差別較大，仍需開發中間件或軟件開發工具包（SDK，Software Development Kit）進行轉換。此外，存量設備的物模型更新動力不強，新設備使用標準化物模型仍需較長時間。運維方面，物模型模塊化組合甚至會產生超大物模型，將會帶來更為復雜的設備管理以及運維問題。

（七）AIoT 發展基礎不斷成熟，推動端管云一體化打通

AIoT 發展的基礎環境不斷成熟。從供給側看，一是人工智能芯片、硬件、算法、平臺等技術的快速發展和不斷成熟，數據采集、分析和存儲成本下降，降低了使用 AIoT 的門檻，為多樣化應用創造空間。二是 5G 帶來數據量爆發。5G 商用加強連接能力，物聯網采集數據規模呈現爆發式增長，提升了對數據高效分析的需求。從需求側看，一是消費領域個性化需求增強。用戶對智能生活助手等產品的體驗與便捷程度要求進一步提升，對虛擬現實（VR，VirtualReality）/增強現實（AR，Augmented Reality）/混合現實（MR，MixedReality）等存在溢價空間的新技術產品買單意愿加強，傾向嘗試智能定制化產品。二是行業對生產設備和系統的自動化、智能化需求旺盛，在人力成本增加、轉型發展的背景下，行業更加關注生產、運營效率提升以及成本降低。三是智慧城市領域存在多種復雜場景，交通、市政、環保、民生等公共服務需求多樣，“最多跑一次”等服務效率提升和雪亮工程等安全保障加劇智能化要求，提供落地應用場景。

不同企業從不同切入點加強 AIoT 端管云一體化打通。一是電信運營商 AIoT 布局以網絡側發力為主，上下延伸為輔，以智能化網絡建設為核心，如中國移動算力感知網絡、中國電信隨愿網絡等，結合智能終端、平臺和業務應用，形成智能化產業生態，提升智慧化運營水平。二是互聯網企業 AIoT 布局以平臺和軟件為核心，向軟硬一體發展，立足智能平臺、操作系統和應用等軟件優勢，向下層智能硬件乃至底層芯片擴展。三是設備商和行業企業 AIoT 布局向打造平臺和解決方案延伸，設備商筑牢底層基礎的同時向上層擴展，打造平臺/多種智能解決方案，如華為推出全棧全場景人工智能（AI，Artificial Intelligence）解決方案，基于“鯤鵬+昇騰”雙引擎提供世界級算力，發布全球最快的 AI 訓練集群 Atlas900，發布基于昇騰的華為云 EI 集群服務，與產業伙伴聯合成立了 15 個鯤鵬生態創新中心。行業巨頭則以行業知識為基礎，打造智能平臺和解決方案，側重關鍵環節和產品的智能化升級。四是初創企業 AIoT 布局致力打造平臺和解決方案，向底層芯片延伸。初創企業在各自優勢領域進行深耕，計算機視覺四小龍均重點布局安防、金融、零售領域，同質化程度相對較高，差異化布局逐漸體現，如依圖的智能醫療產品及解決方案已落地全國 300 余家三甲醫院，思必馳、云知聲等企業開始研發專用 AI 芯片，提升算力和性能。

現階段 AIoT 面臨芯片落地難和初級應用智能的問題。一是缺乏殺手級應用場景，AIoT 芯片定位不夠清晰；芯片研發投入大、研發周期長，慢于 AI 算法迭代速度；AI 芯片對配套軟件和生態資源要求高，通用云端 AI 芯片由英偉達、英特爾等巨頭把持。二是以智能家居設備、攝像頭為代表的感知智能迅速推廣，然而認知智能發展緩慢，目前谷歌、微軟、蘋果、IBM 等均在布局以知識圖譜為基礎的認知智能發展策略，我國急需加快認知智能軟硬件研究，落地高價值立體化服務。

三、 物聯網安全面臨新形勢和新風險

物聯網安全風險重視度提升，多家機構對物聯網發展趨勢最新預測顯示，安全成為物聯網應用的首要關注問題。近年來物聯網安全事件頻發，智能家居、攝像頭乃至電網等重要基礎設施遭受攻擊，影響擴大化，導致企業生產和社會運行癱瘓，帶來巨大經濟損失。在此形勢下，全球物聯網安全市場潛力巨大，據市場調研機構Markets and Markets 發布的“物聯網安全市場”預測數據，全球物聯網安全市場規模預計將從 2020 年的 125 億美元增長到 2025 年的 366億美元，預測期內的復合年增長率為 23.9%。

（一）物聯網安全發展環境現狀及問題

業界從生態、產品、解決方案三方面切入安全布局。一是以電信運營商、阿里、啟明星辰等為代表的企業通過成立聯盟，建設安全研究基地/安全實驗室的方式營造安全生態。如電信天翼聯盟設置安全生態推進組，移動物聯網聯盟下設安全執委會并成立物聯網安全創新實驗室，聯通與紫光國微成立物聯網聯合創新中心深耕安全芯片，阿里通過 ICA（IoT Connectivity Alliance）聯盟推進物聯網安全芯片分級測試。二是以中興、奇安信、青蓮云等為代表的企業研發安全產品，如 NB-IoT 安全芯片、零信任可信身份與標識安全平臺、物聯網設備云安全接入網關、終端安全開發套件、物聯網終端設備可信執行環境和安全管理系統等。三是以移動、華為、百度、綠盟等為代表的企業打造物聯網安全解決方案。如移動安連寶、華為“3T+1M”物聯網安全體系架構、阿里一機一密物聯網安全解決方案ID2-SIM、百度“終端+網絡+OTA 升級”三位一體安全解決方案等。

物聯網安全標準化工作持續推進。國際電信聯盟電信標準化部門（ITU-T，ITU-Telecommunication Standardization Sector）、國際標準化組織（ISO，International Organization for Standardization）、國際電工委員會（IEC，International Electrotechnical Commission）、歐洲電信標準化協會（ETSI，European Telecommunication StandardInstitute）等已制定物聯網安全架構、物聯網網關安全、設備安全、加密和系統安全等標準。國內工業和信息化部正在推進物聯網安全標準體系建設，探討制定物聯網安全分級分類標準，逐步推進物聯網終端、網關、平臺企業安全自查。全國信息安全標準化技術委員會（TC260）和中國通信標準化協會（CCSA，China CommunicationsStandards Association）等標準組織從不同切入點推進物聯網安全標準化工作。其中，TC260 聚焦通用網絡安全、整體類標準，同時涉及醫療、工業、智慧城市、汽車等多個行業物聯網應用安全標準制定。CCSA 聚焦在物聯網基礎通信協議安全標準、感知層（含嵌入式終端操作系統、物聯網卡等）安全標準、M2M 安全解決方案、物聯網信息系統安全、智能家居安全標準，目前共有在研、已發布的安全相關行業標準和協會標準 63 項（不含車聯網和工業互聯網相關標準），其中已發布行業標準 19 項。

物聯網安全仍面臨難題。一是我國物聯網安全政策布局仍不足，物聯網安全標準體系尚未發布，安全標準的場景針對性不足，產業鏈各環節安全防護意識不統一，安全防護體系不完善，沒有形成物聯網安全產業合力，目前呈現分散狀態。二是我國物聯網安全產業尚處于起步階段，物聯網產業鏈涉及環節眾多，安全建設需要多方共同合作推進，目前缺乏典型場景的安全解決方案和標桿企業，需求側對價格敏感，對物聯網安全成本增加的接受度差。三是物聯網安全核心終端的產業成熟度不高，現階段終端安全是物聯網安全的重中之重，是物聯網安全的基礎，終端海量異構，安全能力普遍較弱，一旦被破壞、控制或攻擊，不僅影響應用服務的安全穩定，導致隱私數據泄露、生命財產安全受損，更會危害網絡關鍵基礎設施，威脅國家安全。

（二）新技術融合增大物聯網安全風險

規模化應用促使物聯網不斷與人工智能、邊緣計算、IPv6、容器、微服務等新技術加快融合，這些新技術給物聯網發展帶來功能性能提升的同時，也對傳統安全防護措施帶來了新的挑戰。典型的表現有：

IPv6 將帶來潛在暴露性安全風險。在 IPv4 時代，因地址數量有限，相關技術人員多采用網絡地址轉換（NAT，Network AddressTranslation）技術來解決網絡地址不足的問題。通過 NAT 給用戶分配內網地址而非公網地址，從而將使用 NAT 技術的設備“隱藏”起來。外界無法看到該設備的內網地址，從而強制實施僅允許傳出通信的安全策略。隨著 IPv6 的使用，IPv6 將物聯網設備暴露于網絡中，NAT僅允許傳出的通信過濾策略也將會消失，這意味著內部和外部系統之間的通信將不再由網絡管理。除非采取有效控制措施，否則 IPv6部署使用可能導致網絡的所有內部節點都可以從公共互聯網直接訪問，物聯網設備將更容易遭受網絡攻擊。

物聯網敏捷性提升帶來關聯性安全風險。物聯網平臺普遍引入容器、微服務等技術保障應用開發環境一致化和部署敏捷化。容器、微服務等技術打破了原有邊界式的安全策略，帶來新的安全隱患。容器技術使得物聯網平臺部署從“硬”隔離到“軟”隔離，微服務將單體應用拆解為多服務，應用間交互的端口成指數級增長，均增大了數據泄露和關聯攻擊風險，造成攻擊面大幅增加。

物聯網邊緣計算將放大分布式安全風險。邊緣計算推動計算模型從集中式的云計算走向更加分布式部署，也將網絡攻擊威脅引入了網絡邊緣。一是邊緣計算節點數量龐大，包括邊緣云、邊緣網關、邊緣控制器等形態各樣的邊緣終端，終端復雜性和異構性突出，安全防護策略覆蓋困難。二是由于邊緣設施的資源和能力有限，難以提供與云數據中心一致的安全能力，邊緣節點數據容易被損毀，基礎設施軟件防護也較為困難。三是邊緣計算將采用開放 API、開放的網絡功能虛擬化（NFV，Network Function Virtualization）等技術，開放性的引入容易將邊緣節點暴露給外部攻擊者。

物聯網開源將安全提升至基礎設施層面。根據 Synopsys 公司發布的《2020 年開源安全和風險分析（OSSRA）報告》，物聯網領域代碼庫中開源代碼占整體代碼比例高達 82%。WhiteSource《開源安全年度報告》顯示，2019 年公開披露的開源安全漏洞數量再創新高，總數為 6100 個，與 2018 年相比，開源安全漏洞的數量增長近 50%，物聯網開源軟件的安全問題已非常嚴重。開源軟件已經成為物聯網應用軟件最基礎的“磚頭瓦塊”原材料，成為各行各業應用的核心基礎設施，物聯網安全已深入國家基礎安全層面。

（三）核心技術對外依賴度高，供應鏈安全問題凸顯

我國物聯網供應鏈呈兩頭弱、中間強的態勢。物聯網終端側核心產品嚴重依賴進口。芯片層面，一是核心 EDA 芯片設計軟件被國外巨頭壟斷，Cadence、Synopsys 和 Mentor Graphics 三大 EDA 巨頭占據全球超過 60%的市場份額。二是大量中高端半導體材料依賴進口，12 英寸硅片基本依賴進口，2019 年電子特種氣體國產化率小于20%，半導體光刻膠國產化率低于5%，化學機械拋光（CMP，ChemicalMechanical Polishing）的拋光液國產化率小于 10%4。三是半導體材料制造工藝比國際先進水平落后至少 2 代，目前我國中芯國際最先進量產工藝為 14nm，而全球領先的三星等企業已在推進 5nm 量產。四是 90nm 以下的光刻機、高端掃描電鏡等高端制造設備對國外依賴度高。五是高精度模數轉換器（ADC，Analog to Digital Converter）、傳感器接口芯片和超高射頻芯片等物聯網核心芯片基本靠進口。我國海關統計數據顯示，2019 年我國集成電路進口金額 3040 億美元，遠高于排名第二的原油進口額，位列國內進口商品第一位。傳感器層面，MEMS 設計軟件被 Coventor、IntelliSense 和 ANSYS 等國外巨頭壟斷。關鍵材料和關鍵輔料依靠進口，如高端聚酰亞胺薄膜由美日韓掌握。我國 20 余條 MEMS 生產線開工率不足 20%，高端設備依靠進口。

網絡側產業優勢較強。我國 5G 和 NB-IoT 推進迅速，目前已建成全球覆蓋范圍最廣的物聯網絡。NB-IoT 和 Cat1 等蜂窩物聯網通信芯片國產化率較高，5G 芯片方面華為、紫光展銳、聯發科取得全球市場優勢。物聯網模組方面移遠通信、日海智能等模組廠商持續蟬聯全球出貨量前列，占全球超過一半的市場份額。

平臺側自主技術有待加強。發達國家憑借傳統計算機和基礎軟件方面的優勢，繼續在云計算和大數據處理技術方面占據主導地位，技術和產品領先。其中虛擬化方案以 VMware 商業解決方案和 KVM、XEN 開源方案的使用為主，容器及容器編排技術大量采用開源的Docker 和 Kubernetes，微服務框架以開源的 Spring Cloud 使用領先，數據庫基本被甲骨文 Oracle、微軟 SQL server、IBM 的 DB2 等國際巨頭的商業數據庫和 MySQL、PostgreSQL 等開源數據庫壟斷。我國平臺虛擬化、容器、微服務、數據庫等廣泛采用國外先進技術和開源技術，雖然國內少數企業通過參與開源基金會、開源社區、主動開源等多種方式積極參與開源生態建設，如華為貢獻的 ServiceComb和阿里貢獻的Dubbo開始嶄露頭角，華為GaussDB和阿里OceanBase等開源數據庫均已推出，但整體上我國主導開源項目仍較少，對于開源技術使用多貢獻少，且面臨隱性侵權和自有知識產權保護的挑戰。各類技術或代碼框架、平臺雖然名義上是開源的，但依然要受其所在國家法律與行政命令的制約，隨時有斷供風險。

四、 物聯網成本降低形成四大主要推進方式

物聯網高成本阻礙規模實施，微軟《IoT Signals（物聯網信號）》研究報告對全球 3000 余家企業調研表明，約三分之一的物聯網項目未能通過概念驗證(POC，Proof of Concept)階段，通常是因為實現成本過高或帶來的好處并不明朗。而那些在試驗階段中斷的物聯網項目，首要原因是規模化成本高——32%企業認為這是他們的項目退出的主要問題。物聯網想要在更多的行業實現規模化落地應用，必須解決成本問題，只有構建便捷、低成本的物聯網應用生態，真正賦能于企業，物聯網產業才能得到進一步的發展。目前針對物聯網發展過程中影響規模化應用的關鍵成本問題，如芯片、模組等終端成本，物聯網專用網絡基礎設施等網絡覆蓋成本，建平臺和用平臺等方面，產業界形成以下四大主要推進方式。

（一）先期采用補貼方式促使模組成本降低和應用規模發展的螺旋迭代

NB-IoT 模組價格在運營商數十億大額補貼下快速下降，降速遠快于其他通信模組。自 2017 年起，中國移動 NB-IoT 模組專項補貼達 10 億元，每片最高補貼額達 80%。中國電信補貼額提高了 50%至30 元/片。從中國電信 2020 年 NB-IoT 物聯網模組集采價格來看，NB-IoT 模組進入 15 元時代，基于移芯通信和芯翼信息平臺的NB-IoT 模組價格已經開始和 2G 物聯網模組價格趨于持平。2G 模組用了十多年時間將其成本降至 15 元以內，而 NB-IoT 模組僅用了 3年時間就達到這一水平，未來依然有成本降低的空間，在價格上形成優勢。

NB-IoT 已在多個行業實現百萬量級連接，規模化示范效應助力減小收益和連接之間的剪刀差。目前 NB-IoT 在水務、燃氣、消防、跟蹤定位、門鎖、電動車防盜等領域形成百萬乃至千萬級連接。NB-IoT 規模起量主要歸結于：一是大規模連接驗證了 NB-IoT 技術的成熟度和商業模式可行性，形成技術提升和應用落地的正向循環。二是可復制的模式加速 NB-IoT 在其他行業的落地應用，規模化應用帶來收益增加，并促進 NB-IoT 使用成本下降。從中國移動 2019 年中期業績報告來看，受規模化應用加速影響，物聯網連接增速和物聯網收入增速之間的差距正在縮小，“剪刀差”正在趨向閉合。物聯網連接背后帶來的平均收入正在逐漸提升，中國移動物聯網每用戶平均收入（ARPU，Average Revenue Per User）值從 2018 年全年不足 1.14 元/月已經開始回升至 2019 年上半年 1.25 元/月。

（二）采用新型低成本網絡技術覆蓋更多應用場景、實現短期規模商用

目前 NB-IoT 薄覆蓋和 5G 高成本導致應用場景覆蓋受限，需要引入與二者互補的網絡技術。網絡是物聯網發展的核心要素，面臨著連接服務質量難達到、應用場景難擴展、市場難盈利等諸多問題。一方面，與 2G/3G/4G 網絡相比，NB-IoT 網絡覆蓋范圍和覆蓋質量還比較有限，對覆蓋質量要求較高、移動性和語音要求的場景支撐不足，當前 NB-IoT 應用主要集中在低價值的公共事業等領域，ARPU值偏低，影響 NB-IoT 全網向 R14 版本定義的網絡覆蓋、功耗、頻譜效率、峰值速率、安全等性能的提升。另一方面，雖然 5G 進入建設元年，但初期主要在移動互聯網增強和消費物聯網領域等高價值應用，受限于 5G 應用成本過高，短期難以向占比大多數的城市中低價值應用滲透，隨著 2G/3G 退網政策的明確，原有占比超過 50%的基于 2G/3G 的物聯網連接需要中低速率物聯網網絡承接。因此急需有部署成本低、應用速度快、產業基礎強、可對 NB-IoT 和 5G 形成補充的網絡技術，LTE Cat1 正當時成為發展黑馬，鑒于 4G 基站已準備就緒、LTE Cat1 產業比較成熟的優勢，具備短時間內形成規模應用的可能。

LTE Cat1 成為物聯網網絡基礎設施新一輪發展的主力。相較NB-IoT 來說，LTE Cat1 主要面對的是物聯網中速率場景。截止 21019年底，國內 4G 基站數量為 544 萬個，具備全國提供 LTE Cat1 接入服務的基礎設施條件，接近 100%的全國覆蓋率將帶來更好的用戶體驗。LTE Cat1 產業基礎良好，國內市場主要采用紫光展銳和翱捷科技的 LTE Cat1 芯片，國內的主流模組公司均推出了各自的 LTE Cat1模組。

在應用方面，LTE Cat1 網絡適用的行業包括 POS 機、智能監控、可穿戴設備、定位器、智能停車、云喇叭、公網對講、環境管理、共享充電樁、共享充電寶等，這與 LTE Cat4 應用場景有很大重疊。從成本方面來看，最新一期運營商招標價格 LTE Cat1 模組為 35 元/片左右，相較 LTE Cat4 模組 60-150 元/片的價格區間，LTE Cat1 模組有很大的成本優勢。LTE Cat1 毫秒級傳輸時延與 LTE Cat4 相同，支持 100KM/H 以上的移動速度和語音傳輸，LTE Cat1 的技術實力和性價比被市場普遍看好，LTE Cat1 商用將會推動當前眾多 4G 應用場景的平價替代，有望在多種場景實現規模應用，短期可能會成為主力連接技術，形成應用促進成本降低的良性循環。

以 POS 機應用為例，2019 年，銀行共處理電子支付業務 2233.88億筆，金額 2607.04 萬億元。其中，移動支付業務 1014.31 億筆，金額 347.11 萬億元，同比分別增長 67.57%和 25.13%5。POS 機是移動支付的入口，當下POS機逐漸由2G/3G制式升級為4G的LTE制式，LTE Cat1 有較大的規模化平替機會。

（三）探索采用開源方式緩解芯片應用成本

芯片研發涉及流片、IP 核、工具鏈和人力成本等高成本因素。如針對 28nm 工藝 SoC 芯片的研發費用高達數千萬元，其中購買內存控制器、PCIe 控制器等外圍 IP 費用高達 500-1000 萬元，EDA 工具版權費大于 500 萬元，流片費用甚至高達千萬元。

開源 RISC-V 可大幅降低芯片開發門檻，顯著降低開發成本。

RISC-V 具備開放屬性，其策略是建立一個簡易的小型指令集基礎和模塊標準擴展，適用于大多數代碼，同時為不干擾標準指令集核心的應用特定擴展留出足夠的空間。通過提供經過流片驗證的基于RISC-V 的開源 IP、開源工具鏈、開源工藝庫、開源 SoC 芯片設計方案等，供企業直接使用，免除了昂貴的指令集許可費，使得未具備自主設計SoC能力的企業可以使用第三方 IP或設計服務公司來開發 RISC-V 設備，提高設計驗證效率。RISC-V 指令集高度適合物聯網碎片化市場，物聯網對軟硬件生態系統的要求不像手機、PC 和服務器芯片那么高，而且不同于當下最流行的 Arm 架構，一些中小型公司完全可以從實際應用出發向 RISC-V 指令集中添加新的指令來完成滿足特定需求的芯片開發。

RISC-V 陣營不斷壯大，影響力持續提升。RISC-V 市場之所以能夠在 2016 至今短短數年實現遞進式發展，除了其本身具備的靈活性和開源化優勢以外，背后強大的生態建設團隊也至關重要。RISC-V 基金會超過 500 家會員單位，包含了半導體設計制造公司、系統集成商、設備制造商、軍工企業、科研機構、高校等各式各樣的組織,從產業鏈支持看，包括 EDA 工具、IP 供應商、設計服務、晶圓代工、芯片廠商等在成員之列，許多頭部公司都已經支持RISC-V。目前美印等國家傾力推進本土 RISC-V 生態的發展，印度甚至將 RISC-V 列為了國家級指令集。中國先后成立了“中國 RISC-V產業聯盟”和“中國開放指令生態系統(RISC-V)聯盟”，2018 年RISC-V 基金會成立中國顧問委員會，就 RISC-V 基金會的教育和應用推廣戰略提供指導，目前 RISC-V 基金會在中國的影響力不斷擴大，覆蓋超過 25 個組織機構與大學。

中國 RISC-V 生態軟硬能力需要并進。目前在 RISC-V 上面運行的只是 GCC、Linux 等基本軟件，缺少系統級軟件的支持，需要各國完善開發系統軟件。而國內芯片企業大多重視 RISC-V 硬件架構，利用 RISC-V 的設計來做集成和整合，打造成自己的 IP 對外銷售，國內少數幾家真正用 RISC-V 來做自主 CPU 設計的企業仍以低端物聯網芯片設計為主，高端芯片硬件設計較少，如平頭哥玄鐵 910、華米科技黃山 1 號等量產 RISC-V 芯片。RISC-V 系統軟件開發需要雄厚的資金支持和時間沉淀，但我國與芯片性能息息相關的系統軟件、工具等缺少具備相當實力的公司入局，將會嚴重影響 RISC-V 的布局，急需由國家出面來投入和推進 RISC-V 系統軟件項目的研發。

（四）通用型、垂直型平臺演化出三種主流模式回籠成本

平臺建設和使用成本高是物聯網規模推廣的重要瓶頸。橫向來看，物聯網行業長尾效應明顯，不可能一個平臺覆蓋所有應用場景，需要分行業按需建設多個平臺；縱向來看，行業產業鏈較長，需求多樣，對物聯網平臺的功能、服務有眾多要求，平臺建設和運維需要投入大量資金和人力。目前，大部分平臺長期處于虧損狀態，仍在探索盈利模式。據 IDC 預測，中國物聯網平臺支出將保持 13%年均復合增長率，2021 年中國物聯網平臺支出將達到 62.2 億美元(約419.7 億元人民幣)，將在全球各個地區中排名第一。

物聯網發展初期以大規模連接接入為主，連接與設備管理平臺是核心，當前已經出現規模效應的頭部平臺。如移動 OneLink 已成為全球四大連接管理平臺之一。截止 2019 年底，華為云 IoT 物聯網平臺連接數超過 2.8 億，覆蓋 50 多個行業。但物聯網業務場景分散，且將長期處于加速擴展期，為支撐應用提速，應用使能平臺 AEP（Application Enablement Platform）更加多樣化，到 2024 年，應用使能平臺在物聯網平臺中占比將達到 53%6。從 2018 年起，物聯網平臺進入以 AEP 為主的洗牌期，受商業模式不成熟、產業需求復雜多樣、垂直行業壁壘等諸多因素影響，物聯網平臺仍將長期處于洗牌期，Gartner 研究表明，物聯網平臺還需 5 到 10 年才會孕育出成功且能存活的經營模式。

根據企業平臺業務模式，目前已經有三種主流的商業模式。一是按基礎資源的使用收費。通用型的物聯網平臺大多采用此種模式，如阿里云、華為云、微軟 Azure IoT 平臺、騰訊云、青云 QingCloud等，由于其背后大多是云服務廠商，物聯網平臺是公司擴大云產品使用量和擴大連接場景的一種手段，最根本的目的還是增加對云的消耗。營收主要由兩部分構成：1）按照設備連接數量、設備連接時長、消息數量、消息流量進行收費，屬于設備接入層帶來的收益；2）在完成設備接入的基礎上，對客戶消耗云服務、人工智能、安全服務等增值產品進行收費。

二是按平臺及軟件產品的授權收費。企業以打造品牌化的平臺產品為主要目標，在運營中常常基于自身標準化的平臺，為客戶做對應的定制化開發。如 PTC ThingWorx、Arm Pelion、敢為軟件等。營收的方式主要有兩種：1）根據業務需求、工作量評估開發成本，向客戶一次性售賣平臺產品；2）提供定制化的平臺之后，與客戶一起運營，在運營中再進行分成，比如按照設備點位數量收費，按照每個接入固定收費等。此外，咨詢服務往往也是平臺廠商對外提供專業服務的重要方式之一。

三是按軟件+硬件解決方案的形式收費。傳統硬件企業或軟件企業以軟件+硬件一體化的模式提供解決方案，營收由三部分組成：1）硬件費用，除去企業可能存在某種自有硬件產品外，其他硬件來自于預先對接并測試好的其他廠家的產品；2）基礎平臺費用，相當于軟件的授權；3）對接費用，針對當前很多物聯網項目并不是理想的直接連物，而是需要平臺與很多現有的第三方系統進行對接的情況，根據系統的開放程度、協議的規范程度、需要對接的點位數量收取研發費用。

五、 物聯網規模化推進建議

（一）持續強化物聯網政策、資金、宣傳推廣支撐

以“整合開放、自主可控、安全可靠、強大生態”為新階段的發展思路，細化物聯網頂層指導。加強物聯網安全等重點領域管理，出臺物聯網安全指導文件。評選優秀融合案例，加強政策性引導宣傳。持續加強科技專項投入，布局行業用新材料、新原理傳感器研發、RSIC-V 軟件系統及應用系統研發、物聯網融合操作系統等短板及存在供應鏈安全風險的環節。鼓勵產業各界形成合力，推進物聯網關鍵環節如終端統一接入、融合網絡基礎設施、物聯網安全的加速產業化、成熟化、標準化等。

（二）政企聯合推進物聯網關鍵環節整合

1）分類施策，推進物聯網終端統一接入

鼓勵有條件的行業物聯網巨頭統一終端標準，實現協議、數據格式等規范化。如泛在電力物聯網針對感知層面臨的海量異構終端，采用對現場采集部件采用規范的上聯接口協議和數據格式，實現協議、數據格式統一；自主研發智能化、APP 化的新型業務終端和多形態物聯代理裝置，推動新型終端應用和存量終端更新換代，實現規范化終端規模化應用；統一業務終端標準、規范功能定位，統一邊緣物理代理標準化接入。

加快消費物聯網領域和部分行業物聯網領域物模型技術標準突破和應用實施。一是加快物模型國內標準制定，減少企業間物模型重疊及矛盾。以智能家居為切入點探索物模型從通用框架向行業延伸，制定垂直行業物模型標準，建設物模型行業模板庫，為業務落地提供便利。二是完善行業物模型認證及互通測試能力，保證物模型一致性，增強互聯互通能力，同時研究橋接技術，減少應用阻力。三是應用宣傳方面鼓勵針對物模型使用效果的物指數評價，打造典型示范應用，梳理行業標桿案例，鼓勵數據可視化等宣傳推廣。

2）鼓勵物聯網專用操作系統生態建設，加快物聯網軟硬件解耦

鼓勵鴻蒙等具有自主知識產權的操作系統加快向智慧屏、PC、可穿戴設備、智能家居等多終端的拓展應用。鼓勵企業抓住操作系統開局關鍵期，使用聯合開源、主流生態兼容、企業商業互補合作等方式，加快推進市場驗證和產品迭代，加速操作系統的配套硬件研發和開發者生態建設，豐富用戶服務體驗，快速擴大市場占有率。

3）加快終端 eSIM 規模化應用，解綁終端與運營商

加強 eSIM 核心技術研究，制定相應的行業規則和技術標準，逐步培育、完善產業 eSIM 生態。引導 eSIM 在物聯網領域的應用和發展，鼓勵運營商、終端設備企業發展 eSIM 在物聯網領域的應用，支持產業的 eSIM 技術研究和創新，探討在特定行業或領域適當放開eSIM 的使用范圍，盡快推進 eSIM 規模應用。

4）建設融合網絡基礎設施，保障規模應用需求

鼓勵多網絡協同建設及應用。針對網絡層協同發展和覆蓋質量問題，鼓勵從多方面入手，建設“有線+無線、公網+專網”泛在終端通信接入網，實現網絡深覆蓋，優化網絡架構，提升網絡傳輸效率，根據應用需求綜合運用不同通信協議，積極應用軟件定義網絡（SDN，Software Defined Network）、IP 多媒體子系統（IMS，IP MultimediaSubsystem）和時間敏感網絡（TSN，Time Sensitive Network）等新型網絡技術，實現資源調配能力提升。鼓勵算力網絡、隨愿網絡、意圖網絡等網絡與人工智能技術融合應用，提升網絡與計算、業務能力的融合，推進網絡智能化部署，可采取分階段實施策略，首先在局部開展試驗驗證，成熟后逐步推廣至物聯網整個網絡體系中。

加強 IPv6 在物聯網部署應用。IPv6 在物聯網中的應用必將經歷長期的推進，首先鼓勵企業發展基于IPv6的應用，激勵產業界對IPv6價值的認可和應用意愿，充實生態推動物聯網 IPv6 建設。二是引導產業自有平臺新應用和新部署終端支持 IPv6 單棧,已有終端及應用支持 IPv4/IPv6 雙棧轉換，加快推進物聯網 IPv6 從雙棧過渡至單棧支持，三是解決物聯網中 IPv6 應用存在的 IPv6 報文過大、頭部負載過重、MAC 地址過長、地址轉換存在困難、IPv6 報文泛濫、協議棧復雜、路由機制不適合等技術問題，促進技術成熟。

5）持續推進基礎資源開放互通，加強橫向數據價值開發，提升用戶體驗

加快行業中臺建設和跨界融合。一是鼓勵行業巨頭建設物聯網中臺。如電力行業建設多功能云平臺和統一數據中心，實現數據融合貫通，建設介于前臺和后臺之間的中臺，實現共享服務能力提升，建立企業級管理平臺，在企業內不同層級部署，統籌上下級業務，納管各類業務終端，實現不同層級平臺互聯互通，提升能力開放水平。二是鼓勵消費物聯網通用能力平臺和消費物聯網企業平臺跨界融合，實現聯合拓展，推進平臺自身能力開放，實現功能拓展及數據融通共享。三是加快物模型、信息模型標準化工作，鼓勵基于物模型的產業融合生態建設。四是鼓勵企業提供 AI 芯片到平臺一整套解決方案，在小數據時代培養數據、訓練算法，提供更有價值的服務。

6）加快明晰邊云邊界，推進邊云協同進程

針對車聯網、工業互聯網、醫療等邊云協同的新需求，盡快研究區分邊云功能，明晰邊云的邊界，構建規范的邊緣框架。針對不同企業之間的邊云協同，推進統一接口、交互協議、測試方法等標準化工作，為不同企業之間的邊和云協同部署提供指導。

7）持續探索應用融合創新，促進物聯網供需良性發展

聚集生態鏈上下游力量，結合多種新興技術促進應用的迭代升級。充分挖掘數據的價值，改善用戶體驗，打造新應用。鼓勵垂直行業巨頭探索與本行業的應用，積極利用物聯網提升效率。如電力物聯網以企業服務平臺建設為重點，推動光伏云網、車聯網、工業互聯網等新型業務發展，促進產業鏈上下游業務融合，實現產業協同能力提升。面對創新不足問題，開展新一代客戶管理、新型客戶體驗和智能營銷支撐等系統建設，實現數據價值充分挖掘，綜合運用 AI、大數據等新型技術，實現核心業務智慧化運營，應用持續創新。智能家居采用產業鏈上下游參與全屋智能規劃，實現業務融合，滿足多種需求及應用場景，以及充分挖掘用戶數據的價值，實現應用持續創新。

（三）加強物聯網安全建設，保障物聯網規模應用安全需求

加強物聯網安全管理體系構建。構建物聯網安全分級分類管理機制，針對性地提出相應的安全能力要求，開展關鍵環節的安全評估。加強安全管理技術手段建設，建立統一的物聯網安全管理監測平臺，同步做好物聯網安全的態勢感知，發現安全事故及時預警和報警。加快構建物聯網安全標準體系，鼓勵制定產業急需的關鍵標準，為企業安全工作開展提供指引。

分行業、分領域、分階段推進安全建設。針對涉及國家/個人生命安全的高安全需求物聯網應用領域，盡快開展物聯網安全監測與產品安全評估；針對生產性物聯網領域中安全要求不高的應用場景、信息化水平低的應用領域，采用非強制性安全策略。針對消費物聯網領域，鼓勵物聯網安全產品研發和部署，提升數據隱私保護水平。

（四）鼓勵產業化力量推進物聯網關鍵環節成本降低

以市場化手段為主導，汲取 NB-IoT 成本降低運營商補貼、規模化采購、規模化應用拓展案例等有效手段，加強技術創新，促進模組成本進一步下降，盡快抓住規模化應用切入點探索激勵網絡覆蓋優化加速等問題。推進開源生態建設，優化開源環境，鼓勵企業開源。鼓勵大型企業平臺能力開放，為中小企業低成本用平臺提供便利條件。支持有實力的企業采用整合元件制造商（IDM，IntegratedDevice Manufacturer）模式創新，加強 RISC-V 軟件研發創新。

（報告觀點屬于原作者，僅供參考。報告出品方/作者：中國信息通信研究院）