1、 工业互联网工业互联网 关键关键技术技术专利专利态势分析态势分析 （2 201019 9）工业互联网产业联盟（AII）2019 年 2 月 要点介绍 当前，工业互联网从整体网络体系目标框架分为三个层次，分别为网络互联体系、地址与标识解析体系和应用支撑体系，为了对工业互联网的三个重要体系进行深入知识产权分析，报告选取现场总线、工业以太网、OPC/OPC UA 和 TSN 作为网络互联体系的知识产权研究对象，选取 ONS、Handle、OID、Ecode 等主流标识解析技术作为网络标识解析体系的知识产权研究对象，在应用支撑体系中，选取工业云技术中的边缘计算、PaaS技术和多租户技术作为知识产权研究
2、对象。报告对选取的对象从时间视角、地域视角、参与者视角、技术创新视角等维度进行多角度剖析，通过对相关技术的专利申请趋势进行分析以研究该技术的随年发展情况，对相关技术的专利布局地域进行分析以探析该技术的重要市场和技术原创国，对相关技术的专利权人进行分析以追踪该技术的先进引领者，对相关技术进行细分以探寻技术发展脉络。最后，对涉及的关键技术结合产业发展和知识产权发展，给出了综合性建议。组织组织单位：工业单位：工业互联网产业联盟互联网产业联盟 编写单位编写单位：中国信息通信研究院：中国信息通信研究院 编写组编写组成员：成员：中国中国信息通信研究院信息通信研究院知识知识产权中心产权中心：李文宇、周洁、王
3、潇、张倩：李文宇、周洁、王潇、张倩 中国中国信息通信研究院信息通信研究院工业互联网与物联网研究所工业互联网与物联网研究所：李海花：李海花、刘阳、刘阳 中国中国信息通信研究院信息通信研究院技术技术与与标准标准研究研究所所：张恒：张恒升升、罗松、黄颖、罗松、黄颖 中国中国信息通信研究院信息通信研究院信息化信息化与工业化融合研究所：刘钊与工业化融合研究所：刘钊 1 目目 录录 一、研究范畴.1（一）技术范畴.1（二）专利数据范围.2 二、工业互联网专利分析.2(一)整体专利态势分析.2 1.工业互联网全球专利申请趋势有所加快.2 2.工业互联网全球专利技术布局地域多集中在美国和中国.3 3.外国工业
4、云和工业平台服务商工业互联网专利布局领先.4(二)网络互联关键技术专利分析.6 1.现场总线.6 1.1 现场总线仍掌控较多市场份额，专利应用领域广泛，专利增长放缓.6 1.2 中国现场总线专利应用范围广，欧洲 FIELDBUS 市场拓展带动专利增多.7 1.3 Siemens 把控全球市场，现场总线专利量遥遥领先.8 1.4 现场总线专利主要围绕 Field Bus 产生创新.9 2.工业以太网.9 2.1 工业以太网市场快速增长导致申请量持续增长，未来应用领域广泛.9 2.2 中国工业以太网专利占比不断攀升，中国市场步入快车道模式.11 2.3 工业以太网专利外企占优，中国企业和科研院校积
5、极布局.12 2.4 工业以太网创新聚焦交换机、控制单元、自动化系统和数据采集.12 3.OPC/OPC UA.13 3.1 OPC/OPC UA 技术专利总量较少但未来有增长空间.13 3.2 中国 OPC 应用到多个领域且专利全球份额有所提升.14 3.3 外企在 OPC/OPC UA 领域专利布局占优.15 3.4 OPC 技术热点多分布在客户端、过程控制、OPC 服务器.16 4.时间敏感网络 TSN.16 4.2 TSN 专利大多布局在美国和中国.18 4.3 TSN 专利申请人以国外知名自动化厂商及 IT 企业为主.19 2 4.4 TSN 技术热点以帧结构、信号和业务流控制为主.
6、19(三)网络标识解析关键技术专利分析.20 1.对象名解析服务 ONS.20 1.1 ONS 技术全球专利创新放缓，中国专利数量较少.20 1.2 ONS 技术专利主要集中在美国.21 1.3 ONS 技术全球专利申请人分布较为分散，中国专利权人以本土为主.22 1.4 ONS 专利技术布局广泛.23 2.Handle.24 2.1 Handle 技术全球专利持续创新，动能放缓.24 2.2 Handle 类专利主要分布在美国，中国专利开始增多.24 2.3 Handle 技术专利持有人较为分散且各有侧重.25 2.4 Handle 专利技术主要集中在数据处理领域.27 3.对象标识符 OI
7、D.27 3.1 OID 技术专利创新放缓.27 3.2 OID 专利主要集中在美国和中国.28 3.3 OID 专利持有人类型多样.29 3.4 OID 专利技术主要涵盖编码、标签、安全性.31 4.物联网统一物品编码 Ecode.31 4.1 Ecode 专利申请时间较晚，主要集中在 2013 年.31 4.2.Ecode 属于我国自主可控国标体系，专利多分布在中国.32 4.3.Ecode 专利主要掌握在本土机构手中.33 4.4 Ecode 专利方案主要集中在底层技术和应用领域.34(四)工业云关键技术专利分析.35 1.边缘计算/雾计算.35 1.1 边缘计算/雾计算是工业互联网发展
8、的关键要素.35 1.2 边缘计算/雾计算技术主要分布在中美.36 1.3 美国申请人技术较领先，国内企业国际布局意识仍不足.37 1.4 边缘计算技术主要分布于计算器件设备和数据处理等领域.38 2.平台即服务 PaaS.39 2.1 工业 PaaS 技术是工业互联网的应用核心且进入快速发展期.39 2.2 PaaS 技术主要分布于中美两国.40 2.3 IBM、Microsoft 积极在全球布局专利以掌握未来市场.41 2.4 PaaS 专利热点聚焦于计算设备、计算环境、用户接口等领域.42 3.多租户.43 3.1 多租户技术发展迅速，专利申请趋势近年增长.43 3 3.2 美国的多租户
9、技术专利布局占据优势.44 3.3 SALESFORCE、AMAZON、Microsoft、IBM 注重全球布局.45 3.4 多租户专利主要多租户技术专利主要聚焦于数据库、计算环境等.46 三、总结建议.47（一）总结.47 1.网络互联.47 2.网络标识解析.48 3.工业云.49（二）总体建议.49 1.提升创新主体知识产权战略意识和能力，广泛开展布局.50 2.加强人才队伍建设.50 3.强化知识产权的协同运用.50 1 一一、研究范畴研究范畴 （一）（一）技术范畴技术范畴 本报告是在工业互联网产业联盟推出的体系框架（见图 1-1-1）基础上，从网络互联、网络标识解析和应用支撑三大体
10、系入手，分别选取关键技术进行知识产权研究。网络互联体系中选取的关键技术包括：现场总线、工业以太网、OPC/OPCUA，并且由于时间敏感网络（TSN）技术在工业互联网产业发展过程中重要性日益凸显，在网络互联体系内，新增 TSN 技术并对其专利布局进行态势分析；网络标识解析体系中选取的关键技术包括：对象名解析服务（Object Name Service,ONS）、Handle、对象标识符（Object Identifier,OID）和物联网统一物品编码（Entity Code,Ecode）；应用支撑体系从工业云入手，选取的关键技术包括：边缘计算/雾计算、平台即服务(Platform-as-a-Se
11、rvice,PaaS)技术和多租户技术。数据来源：工业互联网产业联盟工业互联网体系架构报告 图 1-1-1 工业互联网整体网络体系目标框架 2 （二二）专利数据范围专利数据范围 检索关键词依托工业互联网三大体系中的关键技术确定；检索平台以德温特、PatentStrategies 和 PatSnap 为主；检索数据源自全球 105个国家/地区的官方知识产权局；检索时间是从 2000 年申请日开始，截至 2018 年 10 月 22 日之前公开的专利。二二、工业工业互联网互联网专利专利分析分析 (一一)整体整体专利态势专利态势分析分析 1 1.工业互联网全球专利申请趋势有所加快工业互联网全球专利申
12、请趋势有所加快 从 2000 年至 2018 年 10 月，全球工业互联网未合并同族专利申请近5 万件，其中，北美洲、欧洲、亚洲、大洋洲的工业互联网专利申请较多。从国家视角看，美国、中国、德国、日本是重要国家，这些国家的工业互联网相关专利布局活跃且申请量较大。数据来源：各国知识产权局 数据统计：中国信息通信研究院知识产权中心 图 2-1-1 工业互联网全球申请趋势 0100020003000400050006000700080009000工业互联网全球专利申请趋势美国中国WIPO欧专局日本德国其他 3 2.2.工业工业互联网互联网全球专利技术布局地域全球专利技术布局地域多集中在美国和中国多集中
13、在美国和中国 在2000年至2018年期间，PCT专利申请和欧专局的专利申请除外，全球工业互联网的专利主要布局在美国、中国、日本和德国，这些国家的工业互联网专利布局数量占比全球 76%。这与这些国家对工业互联网的政策和产业发展较为相关。例如，美国和中国推出聚焦于依托工业互联网发展的先进制造发展战略。在具体实践上，美国和中国工业互联网核心企业将互联网特征用于经营生产服务全过程。在产业上，中美以工业互联网产业联盟为重要抓手。美国由 GE、Intel、AT&T、思科和 IBM 联合成立了工业互联网产业联盟（Industriallnternet Consortium，IIC），目前有近 40个国家约
14、300 位正式会员。中国的工业互联网产业联盟则在工信部指导下于 2016 年初成立，侧重研究工业互联网顶层设计、技术研发、标准定制、测试床、产业实践等工作，目前成员队伍不断扩大，会员数量接近1000 家。无论是中国还是美国的工业互联网产业联盟，都吸引了全球最领先的工业企业、ICT 企业、高校及研究机构积极参与。日本工业价值链促进会（Industrial Value Chain IniTIaTIve，IVI）立足日本制造业，制定了与工业4.0平台类似的智能工厂基本架构 工业价值链参考架构（Industrial Value Chain Reference Architecture,IVRA）；德国
15、最早提出“工业 4.0”战略，并成立“工业 4.0”合作平台，资助了 300 余个“工业 4.0”项目。4 数据来源：各国知识产权局 数据统计：中国信息通信研究院知识产权中心 图 2-1-2 工业互联网全球布局地域 3.外国工业云和工业平台服务商外国工业云和工业平台服务商工业互联网专利工业互联网专利布局布局领先领先 在全球 TOP10 专利申请人排名中，外国企业占据明显优势，中国企业持有专利数量普遍相对较少，较难跻身全球前十。目前全球工业互联网专利排名前十的申请人包括：IBM、Microsoft、Oracle、salesforce、Siemens、Amazon、Symantec、华为、Wal-
16、Mart Stores和 Veritas Technologies。其中，IBM 的相关专利数量最多，排名第一；Microsoft 和 Oracle 的专利多为 PaaS 和多租户技术；salesforce 的专利多为多租户相关技术；Wal-Mart Stores 的实力也不容小觑，因为其一方面加强 O2O 线上线下融合，一方面强化云计算和 PaaS 专利布局，在重资产模式下强力发展电子商务，潜力较大，值得关注其专利布局动态。美国美国48%中国25%WO11%EP7%日本2%德国1%印度1%加拿大1%澳大利亚1%韩国1%其他2%工业互联网全球专利地域分布 5 数据来源：各国知识产权局 数据统计
17、：中国信息通信研究院知识产权中心 图 2-1-3 工业互联网全球专利申请人 TOP10 在中国积极布局工业互联网专利并且排名靠前的申请人包括 IBM、Microsoft、Siemens、国家电网、中科院、华为、中兴、Oracle、浙江大学和 Emerson。IBM、Microsoft、Siemens、Oracle 和 Emerson 非常重视中国市场，在中国布局了较多工业互联网专利。中国申请人中，国家电网、华为和中兴在工业互联网方面专利申请态度积极，专利较多，中国科研院校则有中科院和浙江大学，申请的工业互联网专利跻身中国前十。010002000300040005000600070008000I
18、BMMicrosoftOraclesalesforceSiemensAmazonSymantec华为Wal-Mart StoresVeritas Technologies全球：工业互联网专利前十申请人 6 数据来源：各国知识产权局 数据统计：中国信息通信研究院知识产权中心 图 2-1-4 工业互联网中国专利申请人 TOP10(二二)网络网络互联互联关键技术关键技术专利分析专利分析 1.现场总线现场总线 1.1 现场总线现场总线仍掌控较多市场份额，专仍掌控较多市场份额，专利应用领域广泛利应用领域广泛，专利，专利增长增长放缓放缓 现场总线在工业自动化系统中广泛应用且成熟，近年来，虽然已有部分支持工
19、业以太网通信接口的现场设备，但仍有大量的现场设备依旧采用电气硬接线直接控制器的方式连接。目前市场上常见的现场总线技术有几十种之多，主要包括 Profibus，Modbus，HART,CANopen，LonWorks，DeviceNet、ControlNet、CC-link 等。经过多年发展，现场总线相关专利总量多，专利申请从核心基础技术扩展到应用类，工业互联网现场总线技术专利全球共计近 9500 个专利，6564 个专利族，2018 新增专利多用在核电站、无人驾驶、机器人、油田、冶金、矿山、农业和林业。整体来看，2012-2017 年期间现场总线专利的申请进入平稳期。但是，与其他工业互联网网络
20、连接技术相比，现场总线技术普遍存在通信能力低，050100150200250300350IBMMicrosoftSiemens国家电网中科院华为中兴Oracle浙江大学Emerson中国：工业互联网专利前十申请人 7 距离短，抗干扰能力较差等问题，而且总线技术的开放性和兼容性不够，未来越来越影响了相关设备和系统之间的互联互通。随着工业以太网以及TSN技术的快速发展，现场总线领域的专利申请量增长趋势将放缓或下降。数据来源：各国知识产权局 数据统计：中国信息通信研究院知识产权中心 图 2-2-1 现场总线技术专利申请趋势 1.2 中国中国现场总线专利现场总线专利应用范围广，欧洲应用范围广，欧洲 F
21、IELDBUS 市场拓展带动专利增多市场拓展带动专利增多 数据来源：各国知识产权局 数据统计：中国信息通信研究院知识产权中心 图 2-2-2 现场总线技术全球专利地域分布 01002003004005006007008009001000现场总线技术专利申请趋势全球中国中国中国62%62%美国12%欧洲10%德国5%WO5%韩国2%日本1%澳大利亚1%印度1%加拿大1%现场总线全球专利地域分布 8 从专利技术地域来看，截止 2018 年，中国的现场总线专利全球份额占比仍然稳定保持在 60%左右，这是由于中国市场规模大，现场总线应用领域不断拓展所致；在欧洲，以 FIELDBUS 为代表产品正在迅猛
22、发展和扩大，成为欧洲首屈一指的开放式现场总线系统,FIELDBUS 在欧洲市场占有率大于 40%,广泛应用于加工自动化、楼宇自动化、过程自动化、发电输配电等领域。而美国的现场总线专利则从 21%将至 12%。部分原因在于在美国，EthernetIP 已经取代了 DeviceNet 的市场份额。1.3 Siemens 把控全球市场，把控全球市场，现场总线现场总线专利量遥遥领先专利量遥遥领先 数据来源：各国知识产权局 数据统计：中国信息通信研究院知识产权中心 图 2-2-3 现场总线技术全球和中国专利前十申请人排名 从申请人持有专利变化情况来看，SIEMENS 仍然稳稳占据全球和中国的现场总线专利
23、量排名第一位置，其次是 ABB 在全球的专利地位也较高，专利排名第二。施耐德在 2018 年排名略有下降，而 Rockwell 布局数量提升，排名全球第三。从中国的现场总线专利申请人排名变化来看，中国科学院沈阳自动0200400600800SIEMENSABB GROUPROCKWELL INTGENERAL ELECTRICSCHNEIDER ELECTRICFISHER ROSEMOUNT SYSTROBERT BOSCH GMBHROSEMOUNT INC.国家电网沈自所全球：现场总线技术前十申请人050100150SIEMENS国家电网公司沈自所浙江大学Robert Bosch Gmb
24、H中国北车GENERAL ELECTRICABB AGFISHER-ROSEMOUNT成都秦川科技中国：现场总线技术前十申请人 9 化研究所进一步增加相关专利布局，排名位置从第 4 上升至中国申请人第 3 位。1.4 现场总线专利主要围绕现场总线专利主要围绕 Field Bus 产生创新产生创新 现场总线专利热点技术聚焦于数据采集（RS232、远程监控、Can 总线、数据采集器）、RS485、Field Bus（网络和协议、通信接口和网关）、Field Device 和过程控制，与截止 2017 年底的数据相比，截止 2018 年底，Field Bus 的专利量有所提升，Can 总线专利量有所
25、下降。数据来源：各国知识产权局 数据统计：中国信息通信研究院知识产权中心 图 2-2-4 现场总线技术的热点分布 2.工业以太网工业以太网 2.1 工业工业以太网以太网市场快速增长导致市场快速增长导致申请量持续申请量持续增长增长，未来应，未来应用领域广泛用领域广泛 以太网技术凭借其传输速率高、开放性好、造价便宜等优势，越来越多的在工业领域受到青睐和应用。工业以太网是将以太网应用于工业控 10 制和管理的一系列技术，通过借鉴以太网的帧结构，修改协议和实现方式，实现工业控制信息传输的确定性和实时性。目前主要的工业以太网技术有：PROFINET、Ethernet/IP、HSE、EtherCAT、Po
26、werLink、Modbus-TCP等。工业以太网技术专利全球共计 5776 个专利，3552 个专利族，2018 新增专利多为应用类专利，应用场景较为广泛，包括油田、机器人、农林、工控系统和楼宇等。工业以太网专利量近年仍然呈现增长趋势，因其逐渐克服实时性、环境适应性、总线馈电等问题，应用范围逐渐拓展，专利量增长势头也超过现场总线，工业以太网用于工业现场设备间通信已成趋势，迅速普及到工控系统各级网络。在一些关键领域，工业以太网的普及已经开始反超现场总线。成为主流网络技术。HMS 工业网络有限公司在工业网络市场年度研究报告指出，2018 年初就工厂自动化新安装节点而言，工业以太网市场份额已经超越
27、传统的现场总线。数据来源：各国知识产权局 数据统计：中国信息通信研究院知识产权中心 图 2-2-5 工业以太网技术专利申请趋势 01002003004005006007008009001000工业以太网技术专利申请趋势全球中国 11 2.2 中国中国工业以太网专利占比不断攀升，中国市场步入快车道模式工业以太网专利占比不断攀升，中国市场步入快车道模式 从专利技术地域来看，截止 2018 年，中国工业以太网的专利申请量全球份额占比有所下降，2017 年相对 2016 年的 40%，提升到 67%，2018年下降到 58%，但专利申请量占比仍然全球第一。这充分体现了中国市场规模大且未饱和，新增节点不
28、断增加，应用领域不断拓展。工业以太网的市场在未来几年内预计将以 3040的年复合增长率增长。在中国市场，可能增长率更大，应用前景更加广泛。近些年来，中国工业以太网交换机市场需求量日益倍增，重点应用在了电力和轨道交通领域，市场占有率高达 70%。目前市场活跃的厂商大约 30 家，其中国内企业 16 家左右。数据来源：各国知识产权局 数据统计：中国信息通信研究院知识产权中心 图 2-2-6 工业以太网技术全球专利地域分布 中国中国58%58%美国13%欧洲10%WO7%德国3%日本3%澳大利亚2%韩国2%加拿大1%印度1%工业以太网技术全球专利地域分布 12 2.3 工业以太网专利外企工业以太网专
29、利外企占优占优，中国企业，中国企业和科和科研院校积极布局研院校积极布局 数据来源：各国知识产权局 数据统计：中国信息通信研究院知识产权中心 图 2-2-7 工业以太网技术全球和中国专利前十申请人排名 从申请人来看，SIEMENS 非常重视工业以太网技术的专利布局，其全球专利量排名第一，在中国申请的专利排名第二。2018 的排名相对2017排名来说，沈自所在中国的工业以太网领域专利布局有所增加，排名上升，同时科研院校在此领域较为积极布局专利，2018 年，浙江大学、东南大学的中国排名都有提升。2.4 工业以太网工业以太网创新创新聚焦交换机、控制单元、自动化系统和数据采集聚焦交换机、控制单元、自动
30、化系统和数据采集 工业以太网技术专利热点聚焦在工业以太网交换机（层交换机、控制站、电源、网络拓扑）、控制单元（伺服电机、现场设备、数据传输、PLC控制器）、自动化系统、数据采集（远程监控、故障诊断、接口电路、运行状态）、输入输出控制和数据转换。0200400SIEMENSNCR INTERNATIONAL,INC.ROCKWELL INTPHOENIX CONTACTBIOGEN IDEC MA国家电网FTSABB GROUP沈自所ROBERT BOSCH全球：工业以太网技术前十申请人020406080100国家电网SIEMENS沈自所浙江大学东南大学华中科技大学电子六所东土科技PHOENIX
31、 CONTACT上海交通大学中国：工业以太网技术前十申请人 13 数据来源：各国知识产权局 数据统计：中国信息通信研究院知识产权中心 图 2-2-8 工业以太网技术的热点分布 3.OPC/OPC UA 3.1 OPC/OPC UA 技术专利总量较少但未来有增长空间技术专利总量较少但未来有增长空间 OPC/OPC UA（OPC 统一架构）是一套安全、可靠且独立于制造商和平台并适用于工业通讯的数据交互规范,是未来时间敏感网络（TSN）的重要支持技术，2017 年 OPC/OPC UA 技术专利全球共计 652 个专利，516 个专利族，2018 新增专利数量一百余个，总计 763 个，604 个专
32、利族。当前“TSN+OPC-UA”被视为解决工厂内跨厂商、跨系统信息融合和互操作的最佳方案。预计伴随着 TSN 技术的发展，OPC 相关专利未来有望增长。14 数据来源：各国知识产权局 数据统计：中国信息通信研究院知识产权中心 图 2-2-9 OPC/OPC UA 技术专利申请趋势 3.2 中国中国 OPC 应用到多个领域且应用到多个领域且专利专利全球全球份额有所提升份额有所提升 数据来源：各国知识产权局 数据统计：中国信息通信研究院知识产权中心 图 2-2-10 OPC/OPC UA 技术全球专利地域分布 从专利技术地域来看，截止 2018 年，中国的 OPC/OPC UA 技术专利申请量全
33、球占比进一步提高，从截止 2016 年底的 47%、2017 年的 53%，提高到了 2018 年的 57%。2018 年新增专利多在中国申请，并应用在了物020406080100120OPC/OPCUA技术专利申请趋势全球中国中国中国57%57%美国14%欧洲8%WO7%韩国4%德国4%日本2%印度2%加拿大1%澳大利亚1%OPC/OPC UA技术全球专利地域分布 15 联网、电网、汽车生产、污染治理、监测、包装等领域。这是由于越来越多的中国用户开始关注 OPC、越来越多的中国企业对 OPC 应用提出了具体需求，并将该技术应用到了具体生产中。3.3 外企外企在在 OPC/OPC UA 领域领
34、域专利专利布局占优布局占优 数据来源：各国知识产权局 数据统计：中国信息通信研究院知识产权中心 图 2-2-11 OPC/OPC UA 技术全球和中国专利前十申请人排名 目前 Siemens、ABB、ROCKWELL 等外企把持 OPC/OPC UA 专利并且全球排名靠前。SIEMENS 仍然稳稳占据全球和中国的 OPC/OPC UA 专利量排名第一位置。由于 2018 新增专利数量较少且分散在较多专利权人手中，因此全球和中国的前十排名位置波动不显著，不过 Honeywell 全球排名有所上升。在中国，沈自所在工业互联网的网络布局方面积极，专利数量较多，目前在中国排名上升到第二。0204060
35、80100SIEMENSABB AGROCKWELLGENERAL ELECTRICHONEYWELL INC.Robert Bosch沈自所FISHER-ROSEMOUNTSYSTEMS INC东北大学METSO AUTOMATIONOY全球：OPC/OPC UA技术前十申请人05101520SIEMENS沈自所东北大学ABB GROUP上海远动科技重庆邮电大学江南大学江苏大学中国神华中国石油中国：OPC/OPC UA技术前十申请人 16 3.4 OPC 技术热点多分布在客户端、过程控制、技术热点多分布在客户端、过程控制、OPC 服务器服务器 OPC 技术热点多分布在客户端（现场设备、PLC
36、 控制、数据采集、标准协议）、过程控制（PLC、数据单元、通信协议、工业控制系统、客户端）、OPC 服务器（实时数据处理、现场设备）、OPC UA（服务器服务、服务呼叫、OPC UA 节点和 Graphics）。数据来源：各国知识产权局 数据统计：中国信息通信研究院知识产权中心 图 2-2-12 OPC/OPC UA 技术的热点分布 4.时间敏感网络时间敏感网络 TSN TSN 是数据链路层的协议簇，从底层架构改变以太网不确定性，还将改变工业物联网底层架构。TSN 是一种具有有界传输时延、低传输抖动和极低数据丢失率的高质量实时传输网络。TSN 重点是打通数据通道，最终用户能基于通用网络架构联通
37、工厂所有节点，真正做到数据中心化。TSN 目前发展到技术定型测试阶段，主要解决产品互通性和稳定性。越来越多工业供应商、IT 商和芯片商共同推进落地。TSN 的出现，拓展了 17 标准以太网组件的应用范畴，使得工业以太网标准与背后支持的技术服务提供商解耦，打通了人为制造的割据势力。TSN 能实现 IT 跟 OT(运营技术)的融合，淡化了现场层、控制层、管理层的层级划分。2011 年在 IEEE 802.1，802.3，802.11 等工作组的共同努力下，TSN发布了基础版本，并在汽车电子领域由宝马等企业应用得到了初步验证。2016-2017 年，TSN 应用于工业物联网领域的核心功能逐步完善，第
38、一批 TSN 工业产品已经可供用户选择，其中包括美国国家仪器仪表 NI 公司的控制器，Intel、Broadcom、Marvel 的 TSN 芯片，以及思科、Hirschmann等公司支持 TSN 的交换机。2019-2020 年，TSN 标准完成并实现商业化。根据预测，TSN 市场规模到 2024 年将超过 6 亿美元，年均复合增长率 53.8%。交换机将成为引领 TSN 发展的重要单品。工业物联网中越来越多的实时通信需求将成为推动 TSN 市场发展的主要动力。数据来源：各国知识产权局 数据统计：中国信息通信研究院知识产权中心 图 2-2-13 TSN 技术专利申请趋势 截止 2018 年，
39、TSN 全球专利数量达到 536 个，283 个专利族。总体来说专利量还不太多，还有很大上升空间。而且中国的相关专利数量也较0204060801001202009201020112012201320142015201620172018TSN专利申请趋势全球中国 18 少，源于该技术尚在标准推进和测试验证阶段所致。4.2 TSN 专利大多布局在美国和中国专利大多布局在美国和中国 TSN 专利的全球布局地域主要分布在美国和中国。其中美国占比最多，达到 33%，其次较多 PCT 专利申请，中国的 TSN 专利占比在 19%。在美国，业界合作推动 IIoT 和工业 4.0 应用的互操作性。美国工业互联
40、网联盟（IIC）、Avnu1联盟和 OPC 基金会与 IT-OT 行业领导者合作，以推进工业设备的互操作性，并在 TSN 中引入 OPC UA，在推向市场的过程中这些企业已承诺确保工业设备的互操作性。AVnu 联盟和 OPC 基金会之间已建立联络协议，并在 TSN 设备上提供一致性测试和 OPC UA 认证。AVnu 提供与基础通信水平，包括半导体和基础设施相应的一致性测试。数据来源：各国知识产权局 数据统计：中国信息通信研究院知识产权中心 图 2-2-14 TSN 技术专利布局地域 1 Avnu Alliance 是一个由汽车，消费电子和工业制造公司组成的联盟，致力于建立和认证开放式音频视频
41、桥接（AVB）和时间敏感网络（TSN）标准的互操作性。该联盟与其成员公司合作，对 AVB 和 TSN 产品进行互操作性认证。美国,121,33%WO,75,20%中国,72,19%日本,38,10%EP,33,9%德国,21,6%其他,12,3%TSN技术全球专利地域分布 19 4.3 TSN 专利申请人以国外知名自动化专利申请人以国外知名自动化厂商厂商及及 IT 企业企业为主为主 数据来源：各国知识产权局 数据统计：中国信息通信研究院知识产权中心 图 2-2-15 TSN 技术全球和中国专利前十申请人排名 TSN 市场目前的主要参与者有 Cisco、NXP、Marvell、Microsemi
42、、Intel、National Instruments、ADI、Broadcom、Belden、Renesas 和 TTTech。在 2018 年汉诺威工博会上，工业互联网产业联盟、边缘计算产业联盟、华为、施耐德等超过 20 家国际组织和业界知名厂商，联合发布了包含六大工业互联场景的 TSN+OPC UA 智能制造测试床。从 TSN 专利申请人排名也可看出，目前全球范围内 Cisco 和 SIEMENS、National Instruments相关 TSN 专利较多。在国内，华为积极推动面向制造业应用场景的 TSN技术，沈自所和一些科研高校也提出了 TSN 专利申请。4.4 TSN 技术热点以
43、帧结构、信号和业务流控制为主技术热点以帧结构、信号和业务流控制为主 TSN 专利目前主要聚焦于网络节点、帧抢占、数据信号、时隙控制、业务流控制、流量计划增强、路径控制与预约等。通过 TSN 在工业上的应用，可以避免专用的实时通信协议和网关瓶颈，机器人可以通过 TSN实现全球同步，控制数据网能够实现网络综合。-401060CISCO SYSTEMSSIEMENSNATIONAL INSTRUMENTSPANASONIC华为INTELGENERAL ELECTRICROBERT BOSCH GMBHVALENS SEMICONBROADCOM全球：TSN技术前十申请人0246810华为PANASO
44、NICSIEMENS西安电子科技大学锐捷网络中国联通重庆邮电大学CISCO SYSTEMS京信通信CORNING CABLE SYST中国：TSN技术前十申请人 20 数据来源：各国知识产权局 数据统计：中国信息通信研究院知识产权中心 图 2-2-16 TSN 技术的热点分布(三三)网络标识解析关键技术专利分析网络标识解析关键技术专利分析 1.对象名解析服务对象名解析服务 ONS 1.1 ONS 技术全球专利创新放缓，中国专利数量较少技术全球专利创新放缓，中国专利数量较少 ONS 系统属于对现有互联网 DNS 进行改进来实现标识解析的改良方案。截止 2018 年，ONS 技术全球共申请专利 4
45、57 件，合并同族后有295 件。2005 年是申请高峰期，随后开始逐年减少，逐步进入技术成熟期。ONS 技术在华申请专利较少，共有 87 件，2012 年前申请数量较为平均，2012 年、2013 年申请数量出现上涨。21 数据来源：各国知识产权局 数据统计：中国信息通信研究院知识产权中心 图 2-3-1 ONS 技术全球专利申请趋势 1.2 ONS 技术专利主要集中在美国技术专利主要集中在美国 美国是工业互联网的发源地，美国五家行业龙头企业 GE、英特尔、思科、AT&T、IBM 等联合发起组建了工业互联网联盟(IIC)，合力推广工业互联网，因此美国成为 ONS 最大专利原产地区，45%的专
46、利在此地区申请。中国、韩国、欧洲属于第二梯队。2018 年 ONS 新增专利主要集中在美国和中国两个国家。数据来源：各国知识产权局 数据统计：中国信息通信研究院知识产权中心 图 2-3-2 ONS 技术全球专利地域分布 05101520253035404550ONS技术专利申请趋势全球中国美国美国45%45%中国14%韩国10%其他10%欧洲9%WO7%澳大利亚5%ONS技术全球专利地域分布 22 1.3 ONS 技术全球专利申请人分布较为分散，中国专利权人以本土为主技术全球专利申请人分布较为分散，中国专利权人以本土为主 数据来源：各国知识产权局 数据统计：中国信息通信研究院知识产权中心 图
47、2-3-3 ONS 技术全球和中国专利前十申请人排名 Cisco 非常重视在物联网和移动互联网领域的发展，推出物理和网络安全、数据分析、管理和自动化以及应用平台等业务，全球申请相关专利88 件，ONS 专利数量排名第一。致力于转型的 IBM 在发展工业互联网方面同样是野心勃勃，2016 年020406080100UNITED PARCEL SERVICE OF AMERICA3MPUSAN NAT UNIV IND COOP FOUNDWal-MartSENSITECHOracleSILVERBROOKImpinjIBMCisco全球：ONS技术前十申请人01234567华南理工大学SAP股份
48、公司北京物资学院中国物品编码中心中国人民解放军国防科学技术大学复旦大学北京合天智汇信息技术有限公司北京哈工大计算机网络及信息安全技术研究陆航程中国科学院计算机网络信息中心中国：ONS技术前十申请人 23 1 月底刚刚完成收购 Weather 公司关键的 B2B、移动网络和动态云数据平台，紧接着 2 月又花费 13 亿美元收购了数据存储公司。IBM 进行了相应的 ONS 专利布局，申请 76 件专利，排名第二。2018 全球新增专利数量非常少，并没有出现某专利权人集中申请的情况。ONS 类技术中国专利中，以本土专利权人为主。相对较为活跃的申请人主要有中国科学院计算网络信息中心、北京哈工大计算机网
49、络与信息安全技术研究中心、北京合天智汇信息技术有限公司、复旦大学、中国人民解放军国防科学技术大学和中国物品编码中心等研究机构。也有其他新兴科技企业参与申请，但是数量都较少。SAP、美国联合包装服务有限公司等也在中国申请了 ONS 类专利。1.4 ONS 专利技术布局广泛专利技术布局广泛 数据来源：各国知识产权局 数据统计：中国信息通信研究院知识产权中心 图 2-3-4 ONS 技术的热点分布 ONS 类专利主要聚焦在 RFID、标签、通道选择、结构类、管理、客户端、存储及处理器、信息读取、物体识别、交流与感知等多个方面。2018年新增专利主要聚焦在连接、识别、性能改进等方面。24 2.Hand
50、le 2.1 Handle 技术全球专利持续创新，动能放技术全球专利持续创新，动能放缓缓 Handle 技术全球共申请专利 224 件，合并同族后有 126 件。1998 年开始出现 Handle 类专利，2015 年是申请高峰，随后数量开始有所减少，创新活动放缓。Handle 方案虽然已经在我国大范围开展，但在专利数量上没有体现，总数仅有 7 件，其中 2018 年新增 18 件，其中中国专利 7 件。数据来源：各国知识产权局 数据统计：中国信息通信研究院知识产权中心 图 2-3-5 Handle 技术专利申请趋势 2.2 Handle 类专利主要分布在美国，中国专利开始增多类专利主要分布在
