物联网基础业务业务模式有哪些

常见的物联网通信方式 - 谢*勇 - 博客园
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常见的物联网通信方式
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一、前言 &&&&
  早期的物联网是指两个或多个设备之间在近距离内的数据传输,解决物物相连,早期多采用有线方式,比如RS323、RS485,考虑设备的位置可随意移动的方便性(有根线太丑了),后期更多的使用无线方式;
  &随着时代进步和发展,社会逐步进入互联网+,各类传感器采集数据越来越丰富,大数据应用随之而来,人们考虑把各类设备直接纳入互联网以方便数据采集、管理以及分析计算。简而言之,物联网智能化已经不再局限于小型设备、小网络阶段,而是进入到完整的智能工业化领域,智能物联网化在大数据、云计算、虚拟现实上步入成熟,并纳入互联网+整个大生态环境。
二、物联网的发展
  最早的物联网只是简单把两个设备用信号线连接在一起:
  后来使用了无线,也出现了简单的组网:
  在互联网+时代,越来越多的传感器、设备接入互联网,互联网也不单是通过网线传输,引入了空中网、卫星网等,应用的领域也越来越广泛:
三、常见的物联网通信方式
  笔者对常用的物联网通信方式进行归纳总结分为四大种类,见下图:
1.有线传输
  设备之间用物理线直接相连,不是很方便。主要有电线载波或载频、同轴线、开关量信号线、RS232串口、RS485、USB,这里只对常用的RS232串口、RS485、USB做介绍。
&&&&&& RS232串口:串行通信接口,全名是&数据终端设备(DTE)和数据通讯设备(DCE)之间 串行二进制数据交换接口技术标准&,是电脑与其它设备传送信息的一种标准接口;该标准规定采用一个25个脚的 DB25连接器,对连接器的每个引脚的信号内容加以规定,还对各种信 号的电平加以规定;RS-232属单端信号传送,存在共地噪声和不能抑制共模干扰等问题,因此一般用于20m以内的通信,常用的串口线一般只有1~2米。见图:
  RS-485总线:在要求通信距离为几十米到上千米时或者有多设备联网需求时,RS232无法满足,因此诞生了RS-485 串行总线标准。RS-485采用平衡发送和差分接收,具有抑制共模干扰的能力,加上总线收发器具有高灵敏度,能检测低至200mV的电压,使得传输信号能在千米以外得到恢复,RS-485采用半双工工作方式,可以联网构成分布式系统,用于多点互连时非常方便,可以省掉许多信号线,允许最多并联32台驱动器和32台接收器。 &&
  USB:通用串行总线,是一个外部总线标准,支持设备的即插即用和热插拔功能,具有传输速度快、使用方便、连接灵活,独立供电等优点。USB用一个4针(USB3.0标准为9针)插头作为标准插头,采用菊花链形式可以把所有的外设连接起来,最多可以连接127个外部设备,并且不会损失带宽。可连接键盘、鼠标、打印机、扫描仪、摄像头、充电器、闪存盘、、移动硬盘、外置光驱/软驱、USB网卡、ADSL Modem、Cable Modem 、MP3机、手机、数码相机等几乎所有的外部设备。已成功替代串口和并口,并成为个人电脑、智能设备的必配接口之一。
2、近距离无线传输
  设备之间用无线信号传输信息。主要有无线RF433/315M、蓝牙、Zigbee、Z-ware、IPv6/6Lowpan。
   RF433/315M:无线收发模组,采用射频技术,工作在ISM频段(433/315MHz),一般包含发射器和接收器,频率稳定度高,谐波抑制性好,数据传输率1K~128Kbps,采用GFSK的调制方式具有超强的抗干扰能力。应用范围: (1)无线抄表系统 (2)无线路灯控制系统(3)铁路通信(4)航模无线遥控(5)无线安防报警(6)家居电器控制 (7)工业无线数据采集(8)无线数据传输。低功耗的RF433可在2.1-3.6V电压范围内工作,在1SEC周期轮询唤醒省电模式(Polling&mode)下,接收仅仅消耗不到20uA,一节3.6V/3.6A的锂亚电池可工作10年以上。
  蓝牙(Bluetooth):使用2.4&2.485GHz的ISM波段的UHF无线电波、基于数据包、有着主从架构的一种无线技术标准,可实现固定设备、移动设备和楼宇个人域网之间的短距离数据交换。由蓝牙技术联盟(SIG)管理,IEEE将蓝牙技术列为IEEE 802.15.1,但如今已不再维持该标准,蓝牙技术拥有一套专利网络,可发放给符合标准的设备。蓝牙使用跳频技术,将传输的数据分割成数据包,通过79个指定的蓝牙频道分别传输数据包。每个频道的频宽为1 MHz。蓝牙4.0使用2 MHz 间距,可容纳40个频道。质量好的无线蓝牙耳机电池可以使用时间一般是2-3年,通常是数周。
  Zigbee:是基于IEEE802.15.4标准的低速、短距离、低功耗、双向无线通信技术的局域网通信协议,又称紫蜂协议。特点是近距离、低复杂度、自组织(自配置、自修复、自管理)、低功耗、低数据速率。ZigBee协议从下到上分别为物理层(PHY)、媒体访问控制层(MAC)、传输层(TL)、网络层(NWK)、应用层(APL)等,其中物理层和媒体访问控制层遵循IEEE 802.15.4标准的规定,主要用于传感控制应用(Sensor and Control)。可工作在2.4GHz(全球流行)、868MHz(欧洲流行)和915 MHz(美国流行)3个频段上,分别具有最高250kbit/s、20kbit/s和40kbit/s的传输速率,单点传输距离在10-75m的范围内, ZigBee是可由一个到65535个无线数传模块组成的一个无线数传网络平台,在整个网络范围内,每一个ZigBee网络数传模块之间可以相互通信,从标准的75m距离进行无限扩展。ZigBee 节点非常省电,其电池工作时间可以长达6 个月到2 年左右,在休眠模式下可达10 年,下图是Zigbee的组网图(该图来源于网上):
   Z-Wave:是由丹麦公司Zensys所一手主导的基于射频的、低成本、低功耗、高可靠、适于网络的短距离无线通信技术,工作频带为908.42MHz(美国)~868.42MHz(欧洲),采用FSK(BFSK/GFSK)调制方式,数据传输速率为9.6 kb~ 40kb/s,信号的有效覆盖范围在室内是30m,室外可超过100m,适合于窄宽带应用场合。Z-Wave采用了动态路由技术,每一个Z-Wave网络都拥有自己独立的网络地址(HomeID);网络内每个节点的地址(NodeID),由控制节点(Controller)分配。每个网络最多容纳232个节点(Slave),包括控制节点在内。Zensys提供Windows开发用的动态库(Dynamically Linked Library, DLL),开发者该DLL内的API函数来进行PC软件设计。通过Z-Wave技术构建的无线网络,不仅可以通过本网络设备实现对家电的遥控,甚至可以通过Internet网络对Z-Wave网络中的设备进行控制。
   IPv6/6Lowpan:基于IPv6的低速无线个域网标准,即IPv6 over IEEE 802.15.4。IEEE 802.15.4标准设计用于开发可以靠电池运行1到5年的紧凑型低功率廉价嵌入式设备(如传感器)。该标准使用工作在2.4GHz频段的无线电收发器传送信息,使用的频带与Wi-Fi相同,但其射频发射功率大约只有Wi-Fi的1%。6LoWPAN的出现使各类低功率无线设备能够加入IP家庭中,与Wi-Fi、以太网以及其他类型的设备并网;IETF 6LoWPAN技术具有无线低功耗、自组织网络的特点,是物联网感知层、无线传感器网络的重要技术,ZigBee新一代智能电网标准中SEP2.0已经采用6LoWPAN技术,随着美国智能电网的部署,6LoWPAN将成为事实标准,全面替代ZigBee标准。
& & &&LoRa:易于建设和部署的低功耗广域物联技术,使用线性调频扩频调制技术,即保持了像FSK(频移键控)调制相同的低功耗特性,又明显地增加了通信距离,同时提高了网络效率并消除了干扰,即不同扩频序列的终端即使使用相同的频率同时发送也不会相互干扰,因此在此基础上研发的集中器/网关(Concentrator/Gateway)能够并行接收并处理多个节点的数据,大大扩展了系统容量。主要在全球免费频段运行(即非授权频段),包括433、868、915 MHz等。LoRa网络主要由终端(内置LoRa模块)、网关(或称基站)、服务器和云四部分组成,应用数据可双向传输,传输距离可达15到20公里。
3.传统互联网
  互联网发展到现在,基本上所有的软件系统都运行在互联网基础上,人们从互联网上获取各类数据,进行交流沟通、工作,基本上所有人都知道互联网,这里只做简单描述。 &&
   WIFI:基于IEEE 802.11标准的无线局域网,可以看作是有线局域网的短距离无线延伸。组建WIFI只需要一个无线AP或是无线路由器就可以,成本较低。&&
  以太网:包括标准的以太网(10Mbit/s)、快速以太网(100Mbit/s)和10G(10Gbit/s)以太网。它们都符合IEEE802.3,IEEE802.3规定了包括物理层的连线、电信号和介质访问层协议的内容。 &
4、移动空中网
  移动无线通信技术发展到现在,移动终端直接接入到互联网世界,随着通信资费下降以及3G/4G无线模块成本下降,由于3G/4G可以很方便直接与互联网通信,越来越多的设备采用移动网技术。
GPRS(General Packet Radio Service)是通用分组无线服务技术的简称,它是GSM移动电话用户可用的一种移动数据业务,属于第二代移动通信中的数据传输技术,介于2G和3G之间的技术,也被称为2.5G,可说是GSM的延续。GPRS以封包(Packet)式来传输,传输速率可提升至56~114Kbps。
3G/4G: 第三和第四代移动通信技术,4G是集3G与WLAN于一体,能够快速高质量地传输数据、图像、音频、视频等。4G可以在有线网没有覆盖的地方部署,能够以100Mbps以上的速度下载,能够满足几乎所有用户对于无线服务的要求,具有不可比拟的优越性。4G移动系统网络结构可分为三层:物理网络层、中间环境层、应用网络层。
NB-IoT(基于蜂窝的窄带物联网(Narrow Band Internet of Things, NB-IoT))构建于蜂窝网络,只消耗大约180KHz的带宽,可直接部署于GSM网络、UMTS网络或LTE网络,支持低功耗设备在广域网的蜂窝数据连接,也被叫作低功耗广域网(LPWA)。NB-IoT支持待机时间长、对网络连接要求较高设备的高效连接。据说NB-IoT设备电池寿命可以提高至至少10年,同时还能提供非常全面的室内蜂窝数据连接覆盖。中移动杨志强:物联网在中国的三种商业模式
发表于 11:35|
摘要:在物联网2010年大会上,来自中国移动通信研究院的副院长杨志强指出,物联网未来一定要有健康的商业模式才能推进规模化应用,中移动对于物联网未来应用模式分为几大类:第一是垂
6月29日消息,2010中国物联网大会今天在北京举行。中国移动通讯研究院副院长,物联网专家委员会副主任委员杨志强指出,物联网未来一定要有健康的商业模式才能推进规模化应用,未来需要产业界各方一起跟政府共同努力去推动物联网的大规模应用。
中国移动通讯研究院副院长,物联网专家委员会副主任委员杨志强
在物联网2010年大会上,来自中国移动通信研究院的副院长杨志强指出,物联网未来一定要有健康的商业模式才能推进规模化应用,中移动对于物联网未来应用模式分为几大类:
第一是垂直应用模式,这类模式比较大的特点是企业生产业务流程紧密结合,这类应用专业性很高门槛也很高,但是优势是高度标准化应用,企业有非常强的执行能力,这个应用推进速度会非常快,往往比较适合以集成的方式以应用企业为龙头做深入合作开发。比如说电力行业、石油行业、铁路等等,往往一个龙头企业就占据了行业主要领域。
第二是行业共性平台模式,这个模式的特征是具有行业明显的共同的特征,这个行业里面可能存在很多企业很多大大小小不同企业的生存,这种企业往往有非常多个性化需求,这样它的需求非常碎片化,这就影响其规模发展。对这样一类模式,我们认为需要公共平台的支持和服务,把它共性需求提炼出来,平台化建设,减少各个企业自己建设开发成本。这类应用中问题是标准化推进难度比较大,因为一个行业内这样的企业非常多,大家如何遵从统一准是难度非常大的事情,这就需要政府需要行业企业大家共同合作共同努力推进,这样才能做到规模最大降低成本。比如说物流行业、医疗、智能家电、食品溯源等等。
第三是公共服务模式,目前很多具有地域公共服务平台需要提高信息化服务水平,采集到的公共信息也需要有多个公共服务的部门共享共用,这样才能最大效率发挥丰富信息的作用。在这种模式下比较大的问题是缺乏比较健康的商业模式,比如说智慧城市、数字城管这类应用。物联网应用分成这三类,针对这三类应用我们需要有不同模式解决推进物联网应用,中国移动作为通信运营商我们的强项是做一些公共平台为行业为公共应用提供服务,所以我们想在不同层面作为运营商都应该积极配合政府、配合行业,包括配合龙头企业推进物联网应用,发挥公共平台的优势。这是我们认为物联网在模式上大家应该共同合作探讨的发展方向。
在过去一些实践当中,中国移动在物联网方面做的应用,从04年10月份我们在北京东城区开通全国第一个数字城管项目以来,我们在长安街沿线市区主干道部署2000个监控点,监控2万盏路灯户外景观,对于公共交通实现了对1.1万辆公交车调度,34条专线120辆车视频监控,400多个公交车站数据采集系统。
行业供应平台是电梯卫士的应用,我们在M2M平台建立了电梯卫士的应用,把全国电梯运行状态集中起来,这个啊数据可以开放给物业、质监部门、尾保单位,大家可以通过手机、互联网方式到数据库调用察看电梯运行状况,同时电梯出现故障报警预测的时候可以按照设定方式发送相关需要得知信息的部门。目前我们在全国完成3500台电梯的签约,重庆目前安装了1200台电梯,按照他们电梯维护部门统计降低故障率73%,缩短每次处理故障时间30分钟。我们通过这些公共平台给各个需要信息的部门提供信息。
车辆管理系统,我们通过建立公共平台方式为社会各界包括物流企业、公交企业、出租车行业,提供车辆定位、车辆调度、轨迹回访、运营统计分析、区域查车等等功能,目前平台签约客户300多家。实际案例重庆供电局用这个平台管理单位车辆,他自己认为车辆管理效率提出百分之百,油耗降低2.8%,每月油耗可以节约450元。
中国移动跟农业部合作退出动物溯源的平台,从动物出生打耳标一直到饲养运输加工屠宰全程在监控范围内,目前业务在全国31个省推开,目前注册中断超过10万台,全国存栏动物实时在用耳标超过10亿个,在食品安全方面起到非常好的效果。
上面三个例子都是关于行业共性平台应用,对于运营商我们希望建立这样的共性平台把应用开放给各个实际行业,使大家参与到应用开发中,这样才能真正把物联网推向大规模使用。
垂直应用模式更多的是依靠龙头企业的带动,比如说在电网,我们主要跟国家电网包括省电网公司合作,比如说江西全省范围内对两万台配电变压器实施监控,一年来降低电损1.2亿千瓦时。
应该说在整个物联网发展过程中我们进行了一些实践,但是总体上我认为这些实践还是比较起步的一个阶段,未来需要产业界各方一起跟政府共同努力去推动物联网的大规模应用。
作为一个运营商我们如何推动如何建设我们的网络适应规模化物联网的应用?在四方面我们要有统一规划需求。
一、要有统一体系架构;物联网不缺乏单个应用,要把它规模发展必须要有统一的架构做基础,我们提出了要做统一物联网架构。我们认真研究了现在ESI提出的M2M架构,我们观点不谋而合,我们提出不管在终端层面还是在网络层面、应用层面要有很多协同工作。虽然我们现在已经有非常完善的广域覆盖通信网络,但是对于物联网还是有新的挑战,物联网最大特征是所有物体要可标识,那就要有标识的方法,就要有码号资源,那么用什么样的体系解决物联网巨大码号资源,这就需要有提前规划。对于物联网最大特征是接入大量终端,每个终端信息量可能不是很大,但是终端量是巨大的,如何满足大量终端介入,更加灵活分配这些终端满足它的需求。物联网的很多终端是低移动性的,我们动作降低协议复杂性降低终端功耗,这些都是网络侧终端侧需要研究的问题。目前3GPP定义了16种机器类通信需求,所以我相信通过行业大家共同努力对物联网未来一些特殊需求我们会有更好的办法啊解决这些问题。
二、统一的通信协议发展物联网;物联网终端部署在设备侧面,但是需要内置嵌入可执行了解网络配制要求才能配合好网络远程控制信息采集的功能。这一点上我们提出要有统一协议,因为从过去比较早的我们开展业务,中移动在06年制订了WWMP协议。
三、统一的业务管理平台,运营商在物联网中到底能够起到什么作用?我们认为在物联网阶段,其实数据型起到承上启下的作用,要把采集来的信息如何高效可靠安全地传递到上层应用,同时上层应用对下层可感知,这就需要中间层进行更进一步的功能提升。我们提出建立统一物联网业务管理平台,实践中我们在全国建立了多个物联网管理平台提供应用。
四、统一的物联网模块是物联网终端降低成本广泛应用的关键。传感器本身是多种多样的,要想让传感器的信息接入到网上,我们希望建立标准化的传感器节点,通过提供标准接口接入这些五花八门的传感器,我们跟产业链很多合作伙伴开发了标准化模组,目的就是快速部署业务降低终端成本。比如说企业车管家过去一个应用要210人/日,现在是30人/日,这也是模组的价值。
我们要在四个统一的基础上,用统一的体系架构、统一的通信协议、统一的业务管理平台、统一终端模块推进物联网广泛化应用。开放和合作是物联网的大力推广的基础,我们也愿意跟产业链各方一起在政府大力推进下共同推进物联网快速发展,使这个新兴的产业能够真正地在世界处于领先地位。
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结合多种商业模式 打造更强大的物联网
  新的Apple Watch正在吸引那些想要了解其功能的消费者的目光。如今,您可以发送tap、草图、甚至心跳等等,每个人都希望基于云的app数量不断增长。欢迎大家来体验消费者――把可穿戴设备连接到最新的电视、、家电设备上。
  另外,还有一个工业物联网有着类似的概念,却拥有不同的行为模式。若是大家日后听说物联网其它的新模式(如医疗或零售),请不要感到惊讶。之所以拥有不同的物联网模型是因为其需要满足不同的具体的功能、设备和的要求。这与消费者物联网模式不同。例如,工业环境可能拥有非IP设备和网络,对性的要求更高。
  消费者和工业数据在物联网中融为一体
  集成不同的物联网商业模式,这样的想法出现于德克萨斯州奥斯汀Southwest Interactive (SXSWi)南部举办的一次名为 “真实的世界:数据的生命――从传感器到分析”的小组讨论中。美国国家仪器公司和空中客车工业公司也参与其中。根据Moor Insights & Strategy的这份名为 “细分物联网”的报告,多个域可以在云层面进行桥接,分析软件将同时研究来自多个域的数据。
  以下是基于Moor Insights & Strategy的一项名为“细分物联网”的报告中的数据。
  为什么你要这么去做?下面为你展示几个案例:
  • 现场服务工程师:通过使用连接到消费者物联网的 Glass,读取在工业物联网上的设备手册。
  • 城市居民:利用消费者的(消费者物联网)来查看位于全市(工业物联网)的污染传感器的读数,以避开一些不卫生的环境。
  • 飞机机械:基于制造商的规格(工业物联网),当螺栓被拧得足够紧时,采用智能化的扳手(消费者物联网)进行口头呼叫。
  针对物联网的故障分析
  在我看来,有一天我们会看到工业产品以及使其连接到云的机器。这种高层次的连接以及数据分析将使制造商能够监测其产品。而在一定程度上,单靠人力是不可能办到的。
  想象一下,您的智能电视能够向其制造商不断地报告状态,并利用远程或软件补丁自动修复问题。当自动报告问题取代几千台电视返厂时,超出规格的工具产生的一系列问题就能够得到解决。
  由于能够结合不同的物联网商业模式,我们不知道未来还有什么样的惊喜在等待着我们。
[ 责任编辑:李桢君 ]
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甲骨文的云战略已经完成第一阶段…
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物联网如何改变商业模式
商业模式是关于创造价值体验的过程:当我路过一个商店,当我购买产品,当我使用产品,直至帮我解决用它还能做什么的问题,以及什么样的服务能够更新这种体验并赋予产品新的生命。
物联网将互联互通的网络概念进一步延伸到现实生活各个物质实体,把在互联网和电信领域取得成功的新一代 IT 技术运用到各行各业,并通过智能感知识别、通信网络以及智能运算平台的技术设备,形成对每一个网络节点进行识别、定位、监测、管理和操控的网络系统。基于此,物联网除了扩大网络覆盖的广度和深度,最重要的是通过技术和应用,彻底改变人们的生活方式和习惯,形成规模化的应用,产生新的经济增长点。物联网的推广对商业模式创新意义巨大,它不仅仅是指完善公众熟知的框架及简化原有的商业模式。为了从新的、基于云计算的新机遇中获得竞争优势,当今的企业需要从根本上反思他们传统的价值创造与价值获取的方式。价值创造是任何商业模式的核心要素,它包括了为增加公司产品、服务的价值和提升客户购买意愿而采取的行动。在传统的制造型企业,创造价值意味着识别老客户的需求并制造出设计精良的产品。竞争很大程度上是不同产品特性之间的比较。当产品特性的创新终于到了一个不够明显的阶段,就开始了价格的竞争,产品也就该被淘汰了。在工业革命后的 250 年间,这种形式的商业活动在我们身边的大型电器零售超市及百货商场每天上演。但是在一个互联网连接的时代,产品生产不再是一蹴而就的过程。通过线上更新,产品的新特性与新功能可以定期地被推送到消费者的产品上。对使用中产品的追踪能力使得及时响应客户需求成为可能。当然,现在物品间可以互联,则能够通过更有效的预测、流程优化及客户服务体验等方面提供新的分析及服务。各种各样的消费类产品及服务,从 Nest 恒温器到飞利浦色调灯泡再到 IFTTT 网站服务,都为基于物联网的价值创造可能性提供了最好的注脚。微软的用户体验设计合作伙伴负责人 Albert Shum 指出,「商业模式是关于创造价值体验的过程。通过物联网,你可以真正的看到消费者是如何看待体验的:当我路过一个商店,当我购买产品,当我使用产品,直至帮我解决用它还能做什么的问题,以及什么样的服务能够更新这种体验并赋予产品新的生命。」为针对互联体验的潜在影响形成设计者、技术人员及商务人士之间的对话机制,Albert 在微软的团队最近发布了一个名为「互联:制造商们」的记录短片。与价值创造类似,与云端的互联形成了关于价值获取的新的思维模式,即客户价值的货币化。在大多数制造型企业,价值获取就是简单地合理定价,以从零散的产品销售中获得最大化利润。有时,这也可以通过有创新性的方式进行,如吉列公司采用的著名的刀架与刀片定价模式。企业利用核心能力确保产品上市过程中利润最大化,并能够控制价值链的关键点,这些核心能力包括产品成本、专利及品牌实力。下面是改变你关于价值创造和价值获取思维模式的一些方式:然而,在互联空间赚钱并不限于实体产品的销售,在产品售出后,通过增值服务、订阅服务、应用服务等形式产生的收入可以很容易的超越产品价格,额外的收益也就成为可能。在最近的一次对话中,OATV 公司的负责人之一 Renee DiResta 指出:「可以产生经常性收益的东西对于风险投资者更有吸引力。否则,商业模式的成功与否将依赖于潜在客户的忠诚度及成为回头客的可能性。」企业在价值链上的控制点范围借助物联网也有所扩展。因为个性化、信息增益形成的网络环境及更多产品加入平台形成的网络规模效应,客户可以被「锁定」。同样重要的是,企业在发展核心能力的时候更加强调发展伙伴关系的重要性上,而不是只强调内部能力建设,所以,对于长期成功来说,了解生态系统中的其他企业如何盈利的变得尤为重要。Spark 公司(一个开源物联网平台)CEO Zach Supalla 说,「在物联网时代,你不能再孤立地思考一个企业,市场的层次比传统产品要丰富而复杂。你需要考虑如何将产品市场化,以及产品如何帮助他人产生与汇聚价值。迈克尔·波特在其《竞争战略》一书中描述了三种基本战略:差异化、成本领先及聚焦战略。在某些行业,这些基本战略时至今日仍然适用。而在越来越互联的产业中,差异化、成本领先及聚焦之间不再互相独立,相反,它们在价值创造与价值获取过程中可能是互补的。如果你的企业是通过传统产品的商业模式构建商业帝国的在位企业,那要当心你的竞争对手和具有破坏性思维的新兴企业通过物联网获得竞争优势。
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