光物聯(lián)成物聯(lián)網新熱點

隨著物聯(lián)網產業(yè)的不斷發(fā)展與應用的不斷滲入，產業(yè)各細分領域正在不斷涌現，特色化應用也正紛紛出現。其中，“光物聯(lián)”是其中頗具代表性熱點領域之一。“光物聯(lián)”是基于光電子技術與物聯(lián)網應用的深度融合，通過光感知、光傳輸、光顯示、光照明等技術與應用節(jié)點，實現光電技術與物聯(lián)網產業(yè)的全面對接。

物聯(lián)網是當前世界新一輪經濟和科技發(fā)展的戰(zhàn)略制高點之一，是全球各發(fā)達國家信息化社會建設的重要內容。在中國，目前物聯(lián)網產業(yè)發(fā)展已經初具基礎，市場規(guī)模超過2000億元。其中RFID產業(yè)市場規(guī)模超過100億元，傳感器市場規(guī)模超過900億元。機器到機器(M2M)終端數量接近1000萬，并已經成為全球最大的M2M市場之一。這對于國家建設創(chuàng)新型社會，促進兩化融合，培育和壯大新一代信息技術產業(yè)的具有重要意義。

物聯(lián)網加速發(fā)展

2011年，中國物聯(lián)網產業(yè)規(guī)模達2627.4億元，同比增長30.2%。其中，支撐層、感知層、傳輸層、平臺層、應用層規(guī)模分別為71.9億元、577.1億元、870.0億元、984.3億元和124.1億元，各層在整個產業(yè)中的占比分別為2.7%、22.0%、33.1%、37.5%和4.7%。相比其它各層而言，物聯(lián)網應用層的規(guī)模明顯偏小，說明我國的物聯(lián)網應用尚處起步階段。

圖1　2011年中國物聯(lián)網產業(yè)結構(單位：億元)

在國家政策的推動下，各級地方政府部門也揚鞭奮起，江蘇、山東、浙江、上海、北京、廣東、武漢等省市開始制定物聯(lián)網產業(yè)的規(guī)劃政策，努力打造無線城市、發(fā)展物聯(lián)網示范工程、培育物聯(lián)網產業(yè)、攻堅物聯(lián)網核心技術、舉辦物聯(lián)網主題展會，積極搶占物聯(lián)網發(fā)展的制高點。產業(yè)分布上，國內物聯(lián)網產業(yè)已初步形成環(huán)渤海、長三角、珠三角，以及中西部地區(qū)等四大區(qū)域集聚發(fā)展的總體產業(yè)空間格局。其中，長三角地區(qū)產業(yè)規(guī)模位列四大區(qū)域的首位。

2012年2月14日，工業(yè)和信息化部正式發(fā)布《物聯(lián)網“十二五”發(fā)展規(guī)劃》，對物聯(lián)網產業(yè)的現狀及形勢、指導思想、發(fā)展原則、發(fā)展目標、主要任務、重點工程等進行梳理和部署，指出智能工業(yè)、智能農業(yè)、智能物流、智能交通、智能電網、智能環(huán)保、智能安防、智能醫(yī)療、智能家居是我國物聯(lián)網未來發(fā)展的重點領域，并從政策、財稅、技術、人才等方面提出了保障措施。廣泛的應用為物聯(lián)網產業(yè)的快速發(fā)展奠定了堅實的基礎;政策的指導必將加速中國物聯(lián)網產業(yè)的發(fā)展步伐。

光物聯(lián)成熱點

隨著物聯(lián)網產業(yè)的不斷發(fā)展與應用的不斷滲入，產業(yè)各細分領域正在不斷涌現，特色化應用也正紛紛出現。其中，“光物聯(lián)”是其中頗具代表性熱點領域之一。從定義上看，“光物聯(lián)”是基于光電子技術與物聯(lián)網應用的深度融合，通過光感知、光傳輸、光顯示、光照明等技術與應用節(jié)點，實現光電技術與物聯(lián)網產業(yè)的全面對接。一方面，“光物聯(lián)”產業(yè)是物聯(lián)網產業(yè)的深入和細化，是物聯(lián)網產業(yè)差異化、特色化發(fā)展的重要內容，另一方面，“光物聯(lián)”是光電產業(yè)的拓展和延伸，是光電產業(yè)拓展與升級的重要方向。

“光物聯(lián)”體系架構上，其與物聯(lián)網的整體體系架構相類似，也可相應的分為五層，分別包括技術支撐層、感知層、傳輸層、平臺層以及應用層。其中，技術支撐層是指光物聯(lián)體系中所涉及到一些關鍵性、支撐性技術，如感知技術、組網技術、信息處理及安全技術等;感知層是指主要以光纖傳感器、CCD/CMOS、激光掃描等感知器件作為信息感知的手段，實現對信息的采集;傳輸層主要指依靠光纖網絡和無線網絡相結合的方式，實現信息的傳輸;平臺層的主要功能是依靠軟件系統(tǒng)、計算中心、管理中心、信息中心等軟硬設施的建設，為各類應用提供綜合性的運營和支撐平臺;應用層是指光物聯(lián)技術在不同行業(yè)中的應用，除了涉及到的一些關鍵硬件外，如設備、終端等，還包括在這些行業(yè)運用光物聯(lián)技術過程中所衍生出的一些新型服務業(yè)。

圖3　光物聯(lián)體系架構圖

“光物聯(lián)”作為物聯(lián)產業(yè)的重要組成部分，與以無線傳輸為手段的無線物聯(lián)網相比，有著明顯的優(yōu)勢，同時由于其部分技術的不成熟性，目前在應用中尚存一定的劣勢。

表1　“光物聯(lián)”技術優(yōu)劣勢比較

光物聯(lián)前景廣闊

目前，我國物聯(lián)網發(fā)展與全球同處于起步階段，初步具備了一定的技術、產業(yè)和應用基礎，呈現出良好的發(fā)展態(tài)勢。作為物聯(lián)網的重要細分領域，通過光的原理和特點實現物物相聯(lián)的“光物聯(lián)”正在成為物聯(lián)網產業(yè)發(fā)展的熱點領域。

光感知技術多樣、功能豐富，逐漸成為物聯(lián)網感知熱點:光感知技術包括光纖傳感、CCD/CMOS、激光掃描、遙感等技術。光感知技術是物聯(lián)網感知層的重要內容。隨著物聯(lián)網建設在全國大范圍推開，光感知技術也將在更大范圍內獲得發(fā)展，更大程度提升社會生產效率和生活品質。另外，光纖傳感器以其抗干擾性強、靈敏度高的特點成為檢測外界環(huán)境參數的重要載體。同時，光纖本身具有信息傳輸的功能，將感知和傳輸結合起來使得光纖傳感技術在長距離線路上的應用具有先天優(yōu)勢。

光通信傳輸效率高、承載能力大，逐漸成為物聯(lián)網傳輸熱點:在傳輸層，光纖通信擁有巨大的容量、很高的帶寬和極小的損耗。目前市場應用仍然以40Gbit/s為主，隨著用戶需求的提高，單波道通信容量將從40Gbit/s逐漸升級為1000Gbit/s。主流商用FTTH技術仍然集中在EPON、GEPON和GPON，具備靈活帶寬調配能力和新業(yè)務接入能力的自動交換光網絡(ASON)也受到企業(yè)和政府的高度重視。隨著光纖放大器和波分復用技術的迅速發(fā)展，光纖通信的通信距離和通信容量得到迅速拓展。光纖通信技術能夠有效適應海量的數據集合和泛在的網絡要求，實現物聯(lián)網應用的拓展。以光纖網絡為基礎的光通信，可以為社會低成本、高效率的信息化發(fā)展提供有力支撐，是未來的發(fā)展趨勢，也將成為物聯(lián)網傳輸層的熱點技術。

光物聯(lián)應用形式多、發(fā)展?jié)摿Υ?，逐漸成為物聯(lián)網產業(yè)發(fā)展的熱點:在光感知領域，光纖傳感器正在逐步從實驗室走向商業(yè)化，其應用幾乎涉及國民經濟和國防軍事等所有重要領域，尤其可以安全有效地應用于各種惡劣環(huán)境中。CMOS將在移動通信、數碼相機、攝像機、游戲機等領域實現大幅增長。激光技術領域，一方面產品的投入產出比和技術基礎的優(yōu)化作用愈發(fā)明顯，融合在產品與服務中的技術含量越來越高;另一方面激光技術與眾多學科相結合，更加貼近人們的日常生活。

在光傳輸領域，光纖光纜產能逐漸向發(fā)展中國家轉移，美國與日本企業(yè)在光電器件領域占有絕對優(yōu)勢，而歐洲光通信產業(yè)則略有衰退跡象。隨著FTTH技術的逐漸成熟和中國、印度等發(fā)展中國家與地區(qū)新興市場的崛起，全球光通信市場規(guī)模將依然保持穩(wěn)定增長，

在國家政策的積極引導下，全國各地政府都高度重視物聯(lián)網產業(yè)的發(fā)展，北京、上海、無錫、杭州、成都、重慶、青島等城市出臺了一系列鼓勵物聯(lián)網產業(yè)發(fā)展的政策，并各自探索出各自不同的發(fā)展路徑。在“光物聯(lián)”領域，武漢作為“中國光谷”，在光電子信息領域具備雄厚的發(fā)展基礎。武漢東湖高新區(qū)是繼北京中關村之后獲國務院批準建設的第二家國家自主創(chuàng)新示范區(qū)，是我國重要的光電子信息產業(yè)基地，擁有國內最大的光纖光纜、光電器件生產基地、最大的光通信技術研發(fā)基地以及最大的激光產業(yè)基地。其光纖光纜的生產規(guī)模居全球第一，占據國內市場份額的55%;光電器件、激光產品在全球產業(yè)分工中占有一席之地。

武漢理工大學、華中科技大學、武漢郵科院等一批知名的光纖傳感器研究機構及大量的研究人員為武漢“光感知”技術研究提供了科研平臺。長飛光纖光纜、武漢郵科院、華工正源光子等一批重點企業(yè)，為武漢“光物聯(lián)”產業(yè)發(fā)展創(chuàng)造了產業(yè)化條件。此外，東湖示范區(qū)作為國家級火炬計劃軟件產業(yè)基地，逐步形成了自己特有的軟件產業(yè),為“光物聯(lián)”系統(tǒng)應用提供了基礎。