想象一下，在未來(lái)的世界里，萬(wàn)物皆可互聯(lián)，無(wú)論是家庭、工廠還是城市，都將變得更加智能、高效。而這正是物聯(lián)網(wǎng)帶給我們的美好愿景。工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)作為互聯(lián)網(wǎng)和物聯(lián)網(wǎng)的結(jié)合，正逐步推動(dòng)物聯(lián)網(wǎng)進(jìn)入新的發(fā)展時(shí)期。在這個(gè)背景下，新一代信息技術(shù)如5G、衛(wèi)星物聯(lián)網(wǎng)、IPV6+、云化的可編程邏輯控制器等，正逐步推動(dòng)物聯(lián)網(wǎng)進(jìn)入新的發(fā)展時(shí)期。
在這個(gè)科技瞬息萬(wàn)變的時(shí)代，物聯(lián)網(wǎng)（IoT）與信息通信技術(shù)（ICT）的深度融合，正以前所未有的速度推動(dòng)著各行各業(yè)實(shí)現(xiàn)智能化、數(shù)字化轉(zhuǎn)型升級(jí)。從智能家居、智慧城市到工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)，物聯(lián)網(wǎng)的應(yīng)用場(chǎng)景日益豐富，對(duì)通信技術(shù)的要求也不斷提高。ICT和IOT如何相互融合，相互促進(jìn)，共同推動(dòng)萬(wàn)物智聯(lián)的未來(lái)呢？
12月15日，中國(guó)AIoT產(chǎn)業(yè)年會(huì)暨2024年智能產(chǎn)業(yè)前瞻洞察大典圓滿落幕，共有來(lái)自全國(guó)各地的800多名觀眾到場(chǎng)觀看，大會(huì)線上30+平臺(tái)累計(jì)80萬(wàn)+觀眾觀看了本次大會(huì)直播。中國(guó)工程院院士鄔賀銓在中國(guó)AIoT產(chǎn)業(yè)年會(huì)發(fā)表主題為《ICT加持 IoT加速》演講，以下為演講原文：
尊敬的各位領(lǐng)導(dǎo)，各位來(lái)賓，大家好！
很高興來(lái)參加AIoT的產(chǎn)業(yè)年會(huì)。我的發(fā)言題目是《ICT加持 IoT加速》。工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)是互聯(lián)網(wǎng)跟物聯(lián)網(wǎng)的結(jié)合，物聯(lián)網(wǎng)本身的發(fā)展有兩條主線——一個(gè)是基于蜂窩的物聯(lián)網(wǎng)還有一個(gè)是非蜂窩的物聯(lián)網(wǎng)，各有各的特點(diǎn)。
現(xiàn)在，新一代信息技術(shù)推動(dòng)了物聯(lián)網(wǎng)進(jìn)入新的發(fā)展時(shí)期，它表現(xiàn)成為5G-A，可以說(shuō)是5G的升級(jí)版、新型的短距無(wú)線技術(shù)衛(wèi)星物聯(lián)網(wǎng)、IPV6+、云化的可編程邏輯控制器和先進(jìn)的物理層技術(shù)，以及智能網(wǎng)聯(lián)車、結(jié)合區(qū)塊鏈的鏈聯(lián)網(wǎng)、最近很火熱的人工智能生成內(nèi)容。
當(dāng)然這些是信息技術(shù)的新發(fā)展，推動(dòng)物聯(lián)網(wǎng)的還有另外一方面：數(shù)字化轉(zhuǎn)型高質(zhì)量發(fā)展、先進(jìn)生產(chǎn)力對(duì)物聯(lián)網(wǎng)的更高期待。比如綠色化、機(jī)器人、高質(zhì)量的發(fā)展以及數(shù)字化的轉(zhuǎn)型。工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)具有一些顯著的特點(diǎn)，表現(xiàn)為大上行、大連接、高速度、高可靠、高安全、低時(shí)延、低功耗、低成本、自組織、常在線。
以5G為例，我們走過(guò)了第一代移動(dòng)通信以及以數(shù)字化為代表的2G，以碼分復(fù)用為代表的3G，以及正交頻分多址的4G?，F(xiàn)在是5G的時(shí)代，很快，我們會(huì)過(guò)渡到5G的升級(jí)版5G-A（5.5G），它在多項(xiàng)指標(biāo)上比5G有一個(gè)數(shù)量級(jí)的提升，它支持物聯(lián)網(wǎng)的主要特點(diǎn)是大上行。傳統(tǒng)的5G是面向消費(fèi)應(yīng)用的，基本是從網(wǎng)絡(luò)到終端的帶寬比較寬，而回傳的帶寬是比較窄的；5G要適應(yīng)物聯(lián)網(wǎng)的應(yīng)用就需要有大上行的能力，我們?cè)谧筮吽就ㄟ^(guò)多個(gè)頻率載波的多復(fù)用，以及時(shí)隙的配比的調(diào)整，還有一些干擾抑制技術(shù)聯(lián)合波束賦形、超密度布點(diǎn)等等，使5G的上行速度顯著提升。
另外，5G為了支持物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用還有兩個(gè)方面，一個(gè)是高可靠、低時(shí)延，傳統(tǒng)的5G上面承載了局域網(wǎng)，這個(gè)基本上方案比較簡(jiǎn)單，但是它對(duì)進(jìn)來(lái)5G網(wǎng)絡(luò)的業(yè)務(wù)流沒(méi)有什么控制，效率不高，可能會(huì)引入時(shí)延。
新的方案叫做XSO（跨層調(diào)度協(xié)同技術(shù)），用交叉跨層的協(xié)同來(lái)解決實(shí)現(xiàn)5G網(wǎng)絡(luò)跟我們的物聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)之間的有規(guī)則地發(fā)送，大大提升了效率。更進(jìn)一步，物聯(lián)網(wǎng)要向著輕量級(jí)、新空口和無(wú)源物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展。我們可以看到，通過(guò)載波帶寬、終端天線下行的多天線的流數(shù)以及一些調(diào)制復(fù)用的技術(shù)，簡(jiǎn)化了5G的空口，實(shí)際上使物聯(lián)網(wǎng)的成本顯著降低。尤其是新提出了無(wú)源物聯(lián)網(wǎng)——利用5G基站信號(hào)來(lái)使我們的芯片工作，產(chǎn)生的物聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)上傳，大大推動(dòng)了物聯(lián)網(wǎng)的應(yīng)用。
值得一提是，新型的無(wú)線短距技術(shù)現(xiàn)在有藍(lán)牙、Wi-Fi、ZigBee等等技術(shù)，它們?cè)瓉?lái)都僅僅是通信技術(shù)?，F(xiàn)在我們希望無(wú)線技術(shù)不僅能解決通信，還能解決感知、定位，而且希望能有一定的質(zhì)量保障，另外在產(chǎn)業(yè)上能夠建立一定的生態(tài)。
最近中國(guó)提出的星閃，它能夠適應(yīng)共享頻率的干擾，能夠兼顧通信和感知定位的需求，也很好地開(kāi)創(chuàng)了這個(gè)生態(tài)的建立。星閃實(shí)際上采用了多項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)：一個(gè)是超短的幀，做到了低時(shí)延；一個(gè)是多節(jié)點(diǎn)的同步，以及采用Polar信道編碼，提供了傳輸?shù)目煽啃裕€可以快速地干擾偵聽(tīng)和規(guī)避。
從中間的圖可以看到，以綠線表示的星閃，除了在產(chǎn)業(yè)成熟度還不如藍(lán)線表示的藍(lán)牙和紅線表示的Wi-Fi以外，在高安全、低時(shí)延、抗干擾、高效率、多業(yè)務(wù)并發(fā)方面都優(yōu)于已有的一些無(wú)線短距技術(shù)。
雖然地面移動(dòng)通信發(fā)展得很好，用戶普及率也超過(guò)了100%，但是真正有地面移動(dòng)信號(hào)覆蓋的地方，還是比較少的。
在中國(guó)國(guó)土面積上，海上基本上沒(méi)有覆蓋，陸地也只覆蓋20%，用傳統(tǒng)的地面移動(dòng)信號(hào)的方式，要覆蓋那些人煙稀少的地方是不經(jīng)濟(jì)的，解決的辦法是利用衛(wèi)星，現(xiàn)在有了手機(jī)可以直聯(lián)地球同步衛(wèi)星，盡管地球同步衛(wèi)星離地面36000公里，但是，通過(guò)一些波束賦形技術(shù)以及通過(guò)聲碼器，可以實(shí)現(xiàn)1.2k話路通行，不換卡、不換號(hào)就可以在應(yīng)急的時(shí)候?qū)崿F(xiàn)我們?cè)陉P(guān)鍵的時(shí)候的連接。
當(dāng)然如果需要更大的帶寬，甚至需要傳輸圖像，就需要使用低軌衛(wèi)星。低軌衛(wèi)星離地面1000公里左右，大大改進(jìn)了從終端到衛(wèi)星的傳輸損耗，但是低軌衛(wèi)星跟地球是不同步的，所以它過(guò)頂?shù)臅r(shí)間很短，如果要連續(xù)通信，就需要成千上萬(wàn)顆衛(wèi)星。當(dāng)然未來(lái)衛(wèi)星是我們移動(dòng)通信網(wǎng)的一部分，叫做非地面移動(dòng)通信網(wǎng)。
對(duì)于視頻語(yǔ)音來(lái)講我們需要非常多的低軌衛(wèi)星，但對(duì)于物聯(lián)網(wǎng)來(lái)講幾顆衛(wèi)星就夠了。因?yàn)?strong style="margin: 0px; padding: 0px; outline: 0px; max-width: 100%; box-sizing: border-box; overflow-wrap: break-word; color: rgb(84, 101, 255);">物聯(lián)網(wǎng)并不需要連續(xù)的通信衛(wèi)星。衛(wèi)星在過(guò)頂?shù)臅r(shí)候可以叫醒地面的物聯(lián)網(wǎng)終端，物聯(lián)網(wǎng)終端再接著發(fā)送，這樣我們可以實(shí)現(xiàn)全球的覆蓋。衛(wèi)星物聯(lián)網(wǎng)可以在很多場(chǎng)景得到很好的應(yīng)用，比如農(nóng)業(yè)監(jiān)測(cè)、智能電網(wǎng)、礦區(qū)管理、管道監(jiān)測(cè)、資產(chǎn)跟蹤、智能交通、海上監(jiān)測(cè)、無(wú)人機(jī)管理等等。
有一些物聯(lián)網(wǎng)的應(yīng)用對(duì)可靠性要求很高，比如我們需要傳輸超清視頻的信息，還有在工業(yè)上的一些監(jiān)控，這個(gè)時(shí)候，就需要利用IPV6。
IPV4是我們現(xiàn)在常用的地址架構(gòu)，它有32個(gè)比特，IPV6將地址數(shù)擴(kuò)展到128個(gè)比特，大大豐富了地址的數(shù)量。而且，IPV6還有一個(gè)很大的擴(kuò)展報(bào)頭。在這個(gè)擴(kuò)展報(bào)頭上提供了廣闊的編程空間，我們可以利用這個(gè)編程空間開(kāi)發(fā)出更好的支持網(wǎng)絡(luò)的性能。
比如我們有業(yè)務(wù)流從A要發(fā)到Z，如果沒(méi)有特殊要求，我們選擇缺省通道。如果要低時(shí)延，我們選擇低時(shí)延通道；如果要高可靠，我們選擇高可靠通道。而且這種路由的決定，我們可以直接下載到IPV6的地址里頭。源頭路由器打開(kāi)這個(gè)IPV6包就知道下一跳應(yīng)該安排在哪里，可以快速地實(shí)現(xiàn)端到端的路由建立。
如果說(shuō)一根路由覺(jué)得不可靠，我們可以同時(shí)冗余并發(fā)，這樣三選一可以保證優(yōu)先權(quán)。由于我們只是考慮到源端和終端的配置，所以在IPV6的地址協(xié)議可以大大簡(jiǎn)化。傳統(tǒng)IPV4地址不夠，需要大量的協(xié)議，而IPV6可以簡(jiǎn)化協(xié)議。所以，總的來(lái)說(shuō)，IPV6+非常適合于物聯(lián)網(wǎng)的需要：它有海量的地址，應(yīng)用感知的能力支持移動(dòng)性，簡(jiǎn)化協(xié)議，支持組播點(diǎn)到多點(diǎn)、多點(diǎn)到點(diǎn)，以及可以在公眾的通信網(wǎng)上組織一個(gè)企業(yè)專用的高可靠的物聯(lián)網(wǎng)專網(wǎng)。
工業(yè)的應(yīng)用是物聯(lián)網(wǎng)最主要的應(yīng)用。圖中是一個(gè)我們工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)互聯(lián)網(wǎng)的一個(gè)框架，尤其是在現(xiàn)場(chǎng)級(jí)，我們有PLC可編程邏輯控制器。按照規(guī)定的程序，它通過(guò)工控接口連接到生產(chǎn)機(jī)器裝備和儀器儀表，按規(guī)定程序指揮他們的動(dòng)作，同時(shí)采集數(shù)據(jù)上傳。
當(dāng)然，5G也可以采用采集數(shù)據(jù)，物聯(lián)網(wǎng)就表現(xiàn)在工控接口上?，F(xiàn)在，中國(guó)云化的PLC把本地控制的部分還放到本地，但是把整個(gè)操控部分可以放到云端。在云端，我們可以一個(gè)PLC主機(jī)管理多個(gè)生產(chǎn)裝備，要通過(guò)從站地址可以區(qū)別所管理的不同生產(chǎn)裝備。當(dāng)然可以明確究竟是下達(dá)指令還是讀寫數(shù)據(jù)以及數(shù)據(jù)量是什么，同時(shí)還有CRC的字節(jié)作為糾錯(cuò)用。
現(xiàn)在，人工智能技術(shù)在發(fā)展，人工智能融入了物聯(lián)網(wǎng)。人工智能可以融入到物聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)上云的多個(gè)環(huán)節(jié)，比如說(shuō)在端側(cè)，我們有嵌入的實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)有端側(cè)的智能。我們把人工智能的芯片、人工智能的操作系統(tǒng)嵌入到物聯(lián)網(wǎng)的模塊組成AIoT的模塊——智聯(lián)網(wǎng)的模塊。比如說(shuō)一個(gè)家里的掃地機(jī)，過(guò)去呢它是很少智能的，現(xiàn)在加入語(yǔ)音識(shí)別和語(yǔ)音合成可以讓它聽(tīng)懂人的指揮，增加了我們物聯(lián)網(wǎng)的智能化。
當(dāng)然，我們未來(lái)AR/VR等等增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)、虛擬現(xiàn)實(shí)的應(yīng)用，它終端和邊緣計(jì)算和云側(cè)實(shí)際上都會(huì)有相應(yīng)的智能。合理地分配這些能力可以提高效率、降低時(shí)延、快速反應(yīng)。人工智能在融入物聯(lián)網(wǎng)的更大的應(yīng)用是在后臺(tái)的數(shù)據(jù)挖掘。
我們現(xiàn)在很多企業(yè)都采集了很多物聯(lián)網(wǎng)的數(shù)據(jù)要準(zhǔn)備做數(shù)字孿生、工業(yè)設(shè)計(jì)、藥物仿真、電網(wǎng)建模視頻生成、動(dòng)漫渲染，但并不意味著每個(gè)企業(yè)要自建算力平臺(tái)、自購(gòu)算法軟件，可以單純作為算力網(wǎng)的業(yè)務(wù)消費(fèi)者，通過(guò)IPV6的網(wǎng)絡(luò)連到了算力網(wǎng)的另一側(cè)，有算力網(wǎng)的業(yè)務(wù)提供者，他們具有各種計(jì)算能力。這里邊最主要的是IDC互聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)中心，它也是云平臺(tái)的基礎(chǔ)設(shè)施，即服務(wù)的主要部分。
在IDC里頭有大量的服務(wù)器，就是工業(yè)計(jì)算機(jī)和存儲(chǔ)器。當(dāng)然還有很多交換機(jī)負(fù)責(zé)跨服務(wù)器以及跨數(shù)據(jù)中心的調(diào)度數(shù)據(jù)、融合數(shù)據(jù)、分析數(shù)據(jù)。除了通過(guò)IDC提供的算力平臺(tái)，我們還是要有算法。算法主要體現(xiàn)在PaaS（平臺(tái)即服務(wù)）和SaaS（軟件即服務(wù)）上邊。現(xiàn)在行業(yè)大模型出來(lái)了，它可以安裝到PaaS和SaaS上，但是即便這樣，對(duì)于大量的中小企業(yè)仍然是比較高的門檻，還是可望不可即使。
要解決大模型為中小企業(yè)使用，我們需要引入MaaS，將大模型縮減變成一個(gè)模塊，插到了云平臺(tái)的PaaS和SaaS之間，提供一個(gè)接口。中小企業(yè)可以接入，然后可以加入中小企業(yè)的數(shù)據(jù)進(jìn)行微調(diào)，形成中小企業(yè)的小模型。
為了方便中小企業(yè)使用，我們還配套提供了工具鏈。它有低代碼的開(kāi)發(fā)工具，也就是說(shuō)中小企業(yè)可以通過(guò)鼠標(biāo)的拖拉把一些小程序作為積木一樣拼接，為中小企業(yè)使用大模型提供了方便。通過(guò)MaaS，只要會(huì)上云就能使用大模型，大大地提高了我們企業(yè)物聯(lián)網(wǎng)的數(shù)據(jù)挖掘和分析的能力。
