物联网关键技术指标评估体系研究

2018-12-13孙成虎李连杰

数字通信世界 2018年11期

孙成虎，吴昊，李连杰，王毅，刘光

（1.北京电信规划设计院有限公司，北京 100044；2.北京歌华有线电视网络股份有限公司，北京 100007）

1 引言

随着城市物联网应用的快速发展，物联网发展水平在一定程度上反映了一个城市的智慧化、数字化程度。随着信息化基础设施中将物联网作为一个重要基础，对于如何评价其发展水平成为当前必须考虑的一个课题。当前学术界对于评价物联网发展水平应考虑的因素、指标的取舍均无确定的标准，尚未形成成熟的研究。因此，如何系统性的分析评价一个城市的物联网发展水平是一个较为新颖的研究方向。通过指标体系宏观把握物联网发展动向和趋势以指导未来的物联网发展规划同样具有重要意义。

2 指标体系构建原则

2.1 物联网网络架构

物联网评估体系建立要从物联网系统体系架构出发，标准的物联网架构体系如图1所示：

图1 物联网网络架构示意图

如图1所示为典型的物联网技术体系架构，包括感知层、网络层、数据层、应用层和公共技术部分。

其中感知层是沟通信息世界和物理世界的桥梁，它是物联网的核心技术。感知层不但包括RFID、无线传感器等信息自动采集设备，还包含各种可穿戴智能电子产品用来以采集信息。网络层将感知层数据接入互联网，提供给应用层使用，互联网是物联网的核心网络，处在边缘的各种无线网络则提供随时随地的网络接入服务。数据层通过中间件软件实现了感知硬件与应用软件物理的隔离与逻辑的无缝对接，提供数据的高效、可靠地汇聚、整合与存储，通过数据挖掘、智能决策计算和智能数据处理，为行业应用层提供安全的网络管理与智能服务。应用层是由多样化、规模化的行业应用系统构成，物联网可以用于智能交通、智能家居、智能建筑、智能超市、智能电网、智慧校园、智慧城市、智能农业等领域。公共技术部分包括网络安全、网络管理等。

2.2 指标体系构建原则

物联网发展评估属于系统评价问题，需要对物联网进行系统分析，运用系统评价的理论与方法进行分析、评价，在构建物联网评估体系时应遵循以下原则。

（1）全面性、代表性。从上游的软件开发和制造业，到下游的工业、农业、服务业等应用行业，物联网应用均有渗透。为了更准确地评价城市的物联网发展水平，应尽量全面地涵盖能够影响物联网应用的指标。同时，在确保全面性的前提下，指标体系应具有一定的典型性与代表性，避免指标之间意义重复。因此，应当选择能够有效代表具体方面的指标，以实现评估体系的全面与客观。

（2）科学性、独立性。指标体系应当建立在科学理论与实际客观的基础上，符合当前我国物联网产业发展的现状和趋势。同时评价指标体系中各指标应内涵清晰、相对独立，同一层次的指标项含义应不相互重叠、不存在因果关系，不同层次间的指标应具有清晰准确的逻辑联系。指标体系应层次分明并简明扼要。

（3）可操作性、可行性。指标体系应可用于城市间物联网发展水平的横向对标，适用于当前国内主要城市物联网发展水平的评估，在实际操作和对标中可操作、可实施，确保最终评价结论能够准确反映评价意图。

2.3 指标体系构建考虑因素

城市物联网发展水平与城市的基础设施、产业发展、网络能力及政策环境密切相关。因此，物联网发展指标体系的构建需考虑的因素包括网络基础设施、网络体系架构、应用发展水平、产业链状况及政策资金环境。

网络基础设施及网络体系架构体现了物联网数据的采集能力和传送能力，决定了上层物联网应用的发展水平，是城市物联网发展的决定因素。

应用发展水平体现了城市对物联网数据的处理能力及应用能力，涉及领域越广、覆盖范围越大，越能体现物联网在城市中的发展水平。

产业链状况反映了城市对物联网发展的技术支撑能力，物联网上下游产业链的完善程度、物联网相关企业的核心技术水平及企业规模均对城市物联网的发展起到关键作用。

政策资金环境则体现了城市对物联网发展的环境支撑能力，由于目前仍是物联网发展的初级阶段，物联网的基础设施、网络能力、软硬件产品的发展均存在不确定性，良好的政策资金环境能对涉及物联网的产品研发、网络建设、应用开发的相关企业起到帮扶作用，使城市物联网发展形成良性循环。

综上所述，物联网发展指标体系应从硬件环境、软件环境、技术及政策等各方面综合考虑。并根据各种因素在物联网发展的各个阶段的影响程度，动态调整指标体系的参数。

3 评估指标体系建立

3.1 指标选取说明

为系统全面的评价一个城市的物联网发展水平应从物联网基础设施、应用发展水平、创新环境进行分析评价，遵循全面性评价原则、代表性原则，选取主要指标如下。

3.1.1 网络基础设施

感知层：参照工信部发布的《工业物联网白皮书（2017版）》，选取物联网感知层代表性指标RFID、传感器、视频终端及摄像头、智能模组及终端的数量密度作为评价感知层的关键指标。

网络层：按照物联网应用对网络速率和移动性适配要求，网络层可通过NB-IOT、eMTC、蜂窝网、5G和光纤宽带网络作为典型网络指标进行评价分析。

数据层：对物联网海量连接、海量数据的处理能力也是评价物联网基础设施发展水平的关键因素，根据《“十三五”国家信息化规划》，物联网的信息数据处理能力反映了一个城市物联网核心技术的发展水平。数据处理能力通常包括数据中心能力、设备管理能力和应用支持能力三方面。

表1 物联网评估体系详表

3.1.2 应用发展水平

物联网是一门应用学科，物联网通过应用贴近用户，实现各种智慧应用，由于物联网已经渗透入城市生活的方方面面，故评价指标无法一一列举所有应用，只能选取安全监控、物联交通、智能表类、健康养老、医疗卫生、现代农业、环境监测等具有代表性的应用水平作为主要参考指标。

3.1.3 创新环境

该类指标主要用于评价一个城市的物联网发展环境保障指数，主要涉及物联网有关的核心企业数、核心专利数、示范工程数、特色产业集聚区数量等。

综上分析，得出物联网评估体系详细表格如表1所示。

3.2 评价方法论研究

综合评价是对评价对象的系统评价，被广泛应用于社会与经济活动之中。综合评价是进行科学决策时一项必要的工作，是科学决策中一项基础性的工作。综合评价中常用的方法有很多，如德尔菲法、层次分析法、熵值法等。

通常综合评价包括五个基本要素，评价对象、评价指标、权重、综合评价模型及评价者。在研究综合评价问题中，最关键的因素是如何合理地确定各评价指标的权重。

利用上述评估体系指标对一个城市的物联网发展水平进行评价时遇到一个典型问题，即当前物联网极少作为一个单独的产业类别进行分类统计，尤其是对于以社会力量驱动、以市场需求为牵引的物联网产业发展情况当前条件下数据统计极为困难，故对采用上述综合评价法进行城市物联网发展水平评价无法进行，因此有必要结合可以评价的典型指标体系进行提炼简化。

3.3 评估体系指标简化

通过上述分析，在当前各城市物联网发展仍处于起步阶段，统计数据欠缺，评估体系有待进一步完善条件下，需要在保证网络评估三个主要因素即网络基础设施、应用发展水平、创新环境不变的情况下，进一步提炼简化物联网评估指标体系，以求既能够保证科学和准确的条件下，能够定量、定性分析评估一个城市的物联网发展水平，随着物联网技术和物联网发展产业的蓬勃发展，指标体系仍需进一步完善和修订以适应物联网发展的未来。对于指标的提炼简化，具体分析描述如下。

（1）网络基础设施。以网络基础设施的核心网部分网络层指标作为代表性指标，取定网络指标中的NB-IOT、eMTC、蜂窝网网络覆盖率指标，在当前网络基础设施以三大运营商为主的情况下，可以有效代表一个城市的物联网网络基础设施的发展水平。

（2）应用发展水平。简化应用发展门类，以单位面积内物联网蜂窝连接数、窄带连接数、eMTC 的连接数统计指标作为应用渗透和发展效果的评价指标，可以有效评价城市应用发展效果。

（3）创新环境。以物联网产业规模即人均物联网GDP贡献作为创新环境的关键指标。

提炼简化后的物联网评估体系指标如表2所示。