物联网生态系统：定义、角色与未来展望

# 物联网生态系统：定义、角色与未来展望 ## 1. 生态系统概念引入 生态系统的概念最初源于生物学研究，后被引入商业领域。在生物学中，自然生态系统是指相互作用的生物群落及其物理环境。与之类似，商业生态系统被定义为“买家、供应商以及相关产品或服务制造商的网络”，再加上社会经济环境，包括制度和监管框架。 商业生态系统中的企业围绕特定创新共同发展能力，它们既相互竞争又相互合作。与生物系统不同的是，商业生态系统中进化和生态变化同时发生，因为企业能够主动引导自身的发展。 商业生态系统通常围绕一个核心形成，这个核心可以是平台、技术、流程、标准或其他为生态系统成员所共享和使用的资产。这些核心资产能提高成员的生产力、稳定性和创新性，同时产生积极的网络效应。 从技术角度看，构成商业生态系统核心的平台，也是相应技术生态系统的核心，技术生态系统可定义为平台及其特定模块的集合。平台常以软件平台的形式实现，而模块则是连接到平台并为其添加功能的软件子系统。 生态系统在拓扑结构上通常有以中心枢纽为核心的星形结构或扁平的网状结构。星形结构（通常是分层的）以美国常见的关键模型为例，该模型中生态系统由一个大型枢纽企业主导，与大量小供应商互动。而欧洲常见的扁平模型则主要由中小企业组成，也容纳大型企业。 ## 2. 物联网生态系统的定义 物联网的本质是物理世界与虚拟互联网世界的互联，因此用于实现这种互联的软硬件平台和标准可能成为物联网生态系统的核心。具体来说，核心可能聚焦于以下几个方面： - **连接设备和网关**：包括硬件平台（如 Arduino 原型平台、T - Mote Sky 等）和软件平台（如 TinyOS、Contiki OS），以及相关标准（如家庭网关倡议的网关规范）。 - **设备与互联网的连接**：可通过移动无线调制解调器、Wi - Fi 路由器或 WPAN 网关设备实现。涉及硬件平台（如 RMC 的单芯片调制解调器）、通信标准和协议（如 IETF 6LoWPAN、ROLL 和 CoAP 协议）以及支持连接的软件平台（如 Californium Java CoAP 框架）。 - **基于连接构建的应用服务**：借助通用软件平台（如 Pachube）和管理服务组合及数据格式兼容性的标准（如 EPC、JSON、SOA）。 - **应用服务的支持服务**：如 NSN M2M 软件套件、爱立信设备连接平台等，以及相关标准（如 ETSI M2M 技术委员会制定的标准）。 以下是物联网生态系统核心的示例表格： | 核心 | 硬件平台 | 软件平台 | 标准 | | --- | --- | --- | --- | | 连接设备 | Arduino、T - Mote Sky | TinyOS、Processing、Contiki OS | HGI | | 连接性 | Wi - Fi 或 ZigBee 片上系统 | Californium、Erbium | IPSO 联盟、ZigBee 联盟 | | 应用服务 | 云基础设施 | Pachube | SOA、JSON、EPC | | 支持服务 | M2M 优化的 GGSN | NSN M2M 套件、EDCP | ETSI M2M TC | 从商业角度看，物联网商业生态系统是一种特殊的商业生态系统，由相互作用的公司和个人社区以及他们的社会经济环境组成。这些公司通过利用与物理世界和互联网互联相关的一组核心资产进行竞争与合作。 ## 3. 物联网生态系统中的角色 物联网生态系统围绕常用的物联网软硬件平台和标准形成，因此公司在其中的角色可从构成物联网解决方案的技术领域推导得出。ETSI M2M TC 的端到端架构愿景显示，物联网的三个关键技术领域是设备领域（包括识别和传感/驱动技术）、连接领域（提供接入和核心网络连接及其他服务能力）和应用服务领域。 以下是物联网生态系统中常见角色的定义表格： | 角色 | 描述 | | --- | --- | | 芯片制造商 | 为模块和设备制造商设计和制造集成电路。 | | 模块提供商 | 制造传感器、调制解调器等组件并交付给 OEM/ODM。 | | OEM/ODM | 集成组件以生产设备或其他设备。 | | SIM 提供商 | 为网络运营商制造 SIM 卡。 | | WSAN 运营商和服务提供商 | 运营并提供其负责的无线传感器和执行器网络的服务/信息。 | | 网络运营商 | 提供 WSAN 与物联网应用之间的连接，可能包括接入（移动或固定线路）网络、核心网络和传输网络。 | | 网络设备提供商 | 制造网络元素和相关服务并提供给网络运营商。 | | 订阅管理 | 代表 M2M 用户管理 SIM 卡和合同，负责网络漫游和切换。 | | M2M 服务提供商 | 管理 M2M 服务平台。 | | M2M 平台供应商 | 生产处理设备特定任务的 M2M 服务平台。 | | 集成商 | 确保设备与 M2M 平台之间的无缝互操作。 | | M2M 用户 | 正式负责传感器和执行器设备/网络的组织。 | | 传感器和执行器服务经纪人 | 在传感器和执行器服务的提供者和消费者之间充当经纪人。 | | 应用服务提供商 | 从组件（自己的或其他服务提供商的）构建应用/服务并交付给用户。 | | 补充服务提供商 | 提供与应用服务提供商互补的服务。 | | 应用开发者 | 设计和开发物联网应用和服务。 | | 分销商 | 销售物理或数字商品和服务。 | | 供应服务提供商 | 部署应用/服务。 | | 计费服务提供商 | 为服务运营商提供计费服务，充当其与客户之间的金融中介。 | | 广告代理 | 为广告商提供广告并管理广告活动，充当广告商和服务提供商之间的中介。 | | 广告商 | 订购广告（单个或活动）。 | | 内容聚合商 | 将不同内容提供商的内容分发给不同服务提供商，充当它们之间的中介。 | | 内容提供商 | 提供用户生成或专业创作的内容。 | | 用户 | 使用应用服务提供商提供的应用/服务。 | | 订户 | 与应用服务提供商就服务及其质量进行协商并达成协议。 | | 知识产权持有者 | 拥有某些无形资产的专有权，并有权授权他人使用这些资产。 | | 标准开发组织 | 专注于标准开发的官方组织、行业联盟、特殊利益集团。 | | 监管机构 | 按照立法机构的授权控制流程。 | | 立法机构 | 制定、修订或废除法律。 | 根据应用领域的不同，某些角色可能并非必需。例如，在私有 WSAN 解决方案中，SIM 提供商可能就不必要。 以下是一个简单的 mermaid 流程图，展示物联网生态系统中部分角色的关系： ```mermaid graph LR A[芯片制造商] --> B[模块提供商] B --> C[OEM/ODM] C --> D[WSAN 运营商和服务提供商] D --> E[网络运营商] E --> F[M2M 服务提供商] F --> G[应用服务提供商] G --> H[用户] ``` ## 4. 不同复杂度的物联网生态系统示例 ### 简单的 Wi - Fi 连接生态系统 以标准 Wi - Fi 连接为核心形成的物联网生态系统较为简单。在这种生态系统中，传感器设备（如 Wi - Fi 温度传感器）可通过标准 Wi - Fi 路由器直接连接到互联网，无需 SIM 卡、订阅管理、M2M 或其他平台及集成等众多角色。例如，亚马逊推出的第三代 Kindle 设备（无 3G）可视为该生态系统的成员。 ### 智能家居生态系统场景 未来，成功实现不同物联网系统、协议、接口和数据格式的水平化，将使终端用户能够通过支持多种技术的家庭网关获取各种物联网服务。例如，通过该网关可实现照明、供暖和安全的自动控制，以及娱乐服务的提供。随着互操作性问题的减少，终端用户可分别与网络运营商和应用服务提供商（如公用事业公司或内容提供商）签订合同，这种场景类似于当代互联网服务提供模式。 ### 复杂的 OnStar 生态系统 OnStar 生态系统围绕车辆远程信息处理平台形成，专注于车内安全、诊断和其他服务。该生态系统除了 OEM（车辆制造商）和 MNO（Verizon Wireless）外，还涉及系统开发、平台供应商、应用服务提供商以及众多补充服务提供商（如紧急呼叫中心、路边援助、保险公司），以及处理汽车远程信息处理和定位的标准开发组织和政府机构。 简单的 Wi - Fi 中心生态系统在提供简单服务、且供应和集成直接且无需客户支持时可能足够。但对于更复杂的场景，当需要提供具有严格安全、安全、服务质量等要求的多种服务时，商业生态系统通常需要更多参与者的协作。例如，OnStar 系统对移动性的需求需要 MNO 和 SIM 提供商的参与，而高效的订阅管理则需要 M2M 平台供应商和服务提供商的参与。此外，一个参与者可能承担多个角色，如 OnStar 兼具集成商和应用服务提供商的角色，Verizon Wireless 兼具订阅管理和网络运营商的角色。 ## 5. 物联网生态系统未来展望 ### 5.1 识别关键角色的重要性 目前对于物联网生态系统中不同角色在其发展和可持续性方面的重要性和权重讨论较少。从生态系统的一般理论来看，关键角色（keystone player）可能会维持生态系统的健康并决定其未来发展方向。因此，通过识别潜在的关键角色，可以预测物联网生态系统未来的结构和角色间的相互作用。 ### 5.2 与云计算生态系统的相似性 物联网生态系统目前处于早期发展阶段，识别关键角色具有一定的不确定性和挑战性。不过，通过与云计算生态系统的结构和发展进行比较，可以获得一些关于物联网生态系统未来的有用见解。 #### 5.2.1 结构相似性 云计算生态系统中，供应商提供结合计算能力、基础设施软件平台和应用的服务，并通过互联网交付。物联网生态系统和云计算生态系统在总体结构上有相似之处，都包含与设备/硬件、连接性和服务相关的角色。 #### 5.2.2 价值创造相似性 由于云计算领域的硬件和软件技术相对成熟，云计算生态系统形成得相对较快。亚马逊、谷歌、IBM 等平台供应商在云计算行业取得成功，他们创造并获取了云计算的大部分价值，同时推动了云计算市场的增长。这一趋势预示着在物联网生态系统中，平台供应商最终也可能创造大部分终端用户价值，成为关键角色的候选者。 #### 5.2.3 连接性依赖相似性 在云计算中，硬件和应用服务的能力通常作为一个捆绑包提供给终端用户，但带宽需要单独购买。在物联网中，从终端用户的角度来看，也可能存在类似的情况，即终端用户需要与两个供应商签订合同。而且，互联网连接是一种相当标准化的服务，通信服务提供商开发新服务的能力普遍下降，因此他们不太可能推动云计算或物联网生态系统的发展。 ### 5.3 与云计算生态系统的差异 物联网生态系统与云计算生态系统也存在显著差异。云计算生态系统相对较为水平化，云计算解决方案的不同层次由不同供应商提供，同一云计算解决方案的元素常可直接用于不同垂直应用。然而，目前物联网领域主要由针对特定垂直领域或应用领域的集成解决方案主导。这是因为不同垂直应用领域（如医疗设备、车载远程信息处理解决方案、家庭自动化产品等）存在特定的物理约束和其他要求，对可靠性、功率效率、通信链路吞吐量等特性的需求差异显著。与云计算领域应用的标准化硬件不同，物联网领域需求的异质性导致了特定于应用的硬件平台和接口的多样性，以及众多通信协议的存在。 ### 5.4 未来发展推测 根据上述分析，我们可以推测物联网生态系统未来的发展路径： - **平台供应商主导**：随着物联网的发展，平台供应商可能会逐渐成为关键角色，引领生态系统的发展，创造大部分终端用户价值。 - **连接性服务标准化**：互联网连接服务将继续保持标准化，通信服务提供商的作用可能局限于提供基础连接，而不会成为生态系统发展的主要驱动力。 - **垂直应用定制化**：由于不同垂直应用领域的特殊需求，针对特定领域的定制化解决方案仍将是物联网的重要组成部分。 以下是一个 mermaid 流程图，展示物联网生态系统未来发展的推测： ```mermaid graph LR A[物联网生态系统] --> B[平台供应商主导] A --> C[连接性服务标准化] A --> D[垂直应用定制化] B --> E[创造终端用户价值] C --> F[通信服务提供商提供基础连接] D --> G[满足特定领域需求] ``` ## 6. 总结 物联网生态系统是一个复杂且不断发展的领域，它结合了商业和技术的多个方面。从生态系统的概念引入，到物联网生态系统的定义和角色分析，再到不同复杂度的生态系统示例和未来展望，我们对物联网生态系统有了较为全面的了解。 ### 6.1 核心要点回顾 - **生态系统概念**：借鉴生物学的生态系统概念，商业生态系统围绕核心资产形成，企业在其中既竞争又合作。 - **物联网生态系统定义**：核心聚焦于连接设备、连接性、应用服务和支持服务等方面，涉及多种软硬件平台和标准。 - **角色分析**：物联网生态系统包含众多角色，根据应用领域不同，部分角色可能为可选。 - **生态系统复杂度**：存在简单的 Wi - Fi 连接生态系统，也有复杂的 OnStar 生态系统等，不同复杂度的生态系统适用于不同场景。 - **未来展望**：与云计算生态系统有相似和差异之处，未来可能由平台供应商主导，连接性服务标准化，垂直应用定制化。 ### 6.2 对行业参与者的启示 对于不同角色的行业参与者，了解物联网生态系统的结构和发展趋势具有重要意义： - **平台供应商**：应积极发挥主导作用，不断创新，创造终端用户价值，成为物联网生态系统的关键角色。 - **通信服务提供商**：专注于提供标准化的连接服务，同时探索与其他参与者的合作机会。 - **垂直应用开发者**：深入了解特定领域的需求，开发定制化解决方案，满足市场的多样化需求。 以下是一个总结表格，概括物联网生态系统的相关要点： | 方面 | 要点 | | --- | --- | | 生态系统概念 | 商业生态系统借鉴生物学概念，围绕核心资产，企业竞争合作 | | 物联网生态系统定义 | 核心涉及连接设备、连接性、应用服务和支持服务，有多种平台和标准 | | 角色分析 | 包含众多角色，部分角色可选，根据应用领域而定 | | 生态系统复杂度 | 有简单和复杂之分，适用于不同场景 | | 未来展望 | 平台供应商主导，连接性服务标准化，垂直应用定制化 | 通过对物联网生态系统的深入研究，我们可以更好地把握行业发展趋势，为未来的创新和合作奠定基础。无论是企业还是个人，都可以在这个充满机遇的领域中找到自己的位置，共同推动物联网的发展。