低功耗廣域網(wǎng)絡(luò)將是公共的物聯(lián)網(wǎng)無(wú)線最佳方案，為什么呢?我們不妨從兩個(gè)場(chǎng)景開(kāi)始考察：第一個(gè)場(chǎng)景一個(gè)公共的網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營(yíng)商必需為網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施付費(fèi);第二個(gè)場(chǎng)景是允許公共網(wǎng)絡(luò)供應(yīng)商可以免費(fèi)使用網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施。最后，我們可以看到，低功耗廣域網(wǎng)絡(luò)方案將如何解決這些問(wèn)題。
公共物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)的成功
我們來(lái)看看一個(gè)成功的公共物聯(lián)網(wǎng)方案供應(yīng)商的特點(diǎn)，在各類(lèi)業(yè)務(wù)中，成功的業(yè)務(wù)模式是使用最少資源達(dá)到最大的收益。對(duì)于無(wú)線網(wǎng)絡(luò)方案來(lái)說(shuō)，最大比例的資源花費(fèi)在基礎(chǔ)設(shè)施上(對(duì)于蜂窩網(wǎng)絡(luò)來(lái)說(shuō)，還需購(gòu)買(mǎi)授權(quán)頻譜)。這些基礎(chǔ)設(shè)施的成本包括站址獲取成本、電源、物理接入點(diǎn)安裝、基站部署成本等，此類(lèi)成本隨著網(wǎng)絡(luò)規(guī)模的變化而變化。這些成本是每一個(gè)有志于成為網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營(yíng)商的廠商所要面對(duì)的，雖然具體數(shù)字在不同地區(qū)有所不同，但總體來(lái)說(shuō)差別不大。
場(chǎng)景一：運(yùn)營(yíng)商承擔(dān)網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施成本
建設(shè)一張公網(wǎng)并產(chǎn)生運(yùn)營(yíng)收益并非易事，一般來(lái)說(shuō)，公網(wǎng)是通過(guò)擁有足夠多的付費(fèi)用戶來(lái)攤薄基礎(chǔ)設(shè)施投資來(lái)實(shí)現(xiàn)收益的。對(duì)于物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營(yíng)商來(lái)說(shuō)，付費(fèi)用戶取決于接入的設(shè)備，付費(fèi)的設(shè)備數(shù)量與每個(gè)接入點(diǎn)可用的網(wǎng)絡(luò)容量(或者說(shuō)數(shù)據(jù)吞吐量)密切相關(guān)，即每個(gè)AP的地址空間容量對(duì)于付費(fèi)收入影響很大。一個(gè)有用的容量標(biāo)準(zhǔn)是在給定時(shí)間(一般為1秒鐘)中可以通過(guò)AP傳輸?shù)慕o定單位字符(比如32比特)的數(shù)量。
這些傳輸?shù)娜萘靠筛鶕?jù)設(shè)備對(duì)數(shù)據(jù)需求來(lái)分類(lèi)，有些設(shè)備需要傳輸大容量的數(shù)據(jù)，那么在給定的時(shí)間段內(nèi)只有少數(shù)終端的需求被響應(yīng);如果設(shè)備僅需傳輸極少量的數(shù)據(jù)，那么給定時(shí)間段內(nèi)大量的設(shè)備需求可以被響應(yīng)。對(duì)于任何無(wú)線技術(shù)來(lái)說(shuō)，這是一個(gè)客觀存在的現(xiàn)實(shí)。
每一個(gè)設(shè)備支付一定費(fèi)用即可接入網(wǎng)絡(luò)，因此，容量成為能產(chǎn)生收益公共物聯(lián)網(wǎng)絡(luò)的一個(gè)制約因素，每一基站的容量越大，這一資源所產(chǎn)生的收益越大，每一基站足夠的容量是成功運(yùn)營(yíng)網(wǎng)絡(luò)的必備因素。
從另一個(gè)角度來(lái)看，每一個(gè)接入的設(shè)備都應(yīng)該帶來(lái)一定的收益。由于給定時(shí)間中的數(shù)據(jù)吞吐量有限，每個(gè)基站或AP只能響應(yīng)一定數(shù)量的設(shè)備。因此，每一設(shè)備的收益乘以AP可連接的設(shè)備數(shù)量成為每一AP所能產(chǎn)生的理論最大收益，收益合計(jì)減去成本就是網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營(yíng)的利潤(rùn)。
這樣的場(chǎng)景下，低功耗的公網(wǎng)AP接入容量并不高，帶來(lái)的收入低于AP部署的成本，從而形成一次失敗的網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營(yíng)，最終導(dǎo)致網(wǎng)絡(luò)關(guān)閉。
幸運(yùn)的是，網(wǎng)絡(luò)容量可以通過(guò)足夠的信息計(jì)算出來(lái);不過(guò)，這是一個(gè)非可逆的過(guò)程，運(yùn)營(yíng)失敗后的損失無(wú)法事后彌補(bǔ)。因此，需要新的無(wú)線技術(shù)設(shè)計(jì)(比如新的蜂窩技術(shù))。
場(chǎng)景二：運(yùn)營(yíng)商不需要承擔(dān)網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施成本
我們假設(shè)網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營(yíng)商可以免費(fèi)獲得網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施，同樣的，這一場(chǎng)景的成功也需要每一基站下有足夠多的付費(fèi)用戶接入。
當(dāng)有足夠多的設(shè)備接入后，網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營(yíng)者需要考慮增加總收入;另外，一些大客戶或者具有保密性質(zhì)的客戶可能需要更多的網(wǎng)絡(luò)容量以備其不斷增長(zhǎng)的業(yè)務(wù)對(duì)終端增加的需求。對(duì)此，無(wú)線網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營(yíng)商可能會(huì)建設(shè)更多基站或AP以增加網(wǎng)絡(luò)容量，即“擴(kuò)容”，蜂窩網(wǎng)絡(luò)稱“基站加密”，這對(duì)公網(wǎng)容量非常關(guān)鍵。
然而，很多低功耗廣域網(wǎng)絡(luò)技術(shù)在網(wǎng)絡(luò)超載時(shí)無(wú)法實(shí)現(xiàn)有效的擴(kuò)容，這一問(wèn)題源于其技術(shù)的缺陷。
網(wǎng)絡(luò)擴(kuò)容所需的不僅僅是AP有相關(guān)功能，而且需要智能終端，智能終端能夠獲取傳感器狀況，調(diào)節(jié)發(fā)射功率以及其他功能，這些功能從芯片到固件到網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)以及管理都需新的技術(shù)。如果一張網(wǎng)絡(luò)無(wú)法按需縮放，那么當(dāng)期業(yè)務(wù)增長(zhǎng)時(shí)，網(wǎng)絡(luò)干擾就增加，從而破壞其績(jī)效。
一些低功耗廣域網(wǎng)絡(luò)技術(shù)無(wú)法實(shí)現(xiàn)按需縮放，因?yàn)槠湓谠O(shè)計(jì)時(shí)不支持發(fā)射功率控制，這只是相關(guān)能力中的一種。我們考察一下它是如何影響可伸縮性的：假設(shè)一個(gè)基站Y容量已滿，你在其附近建設(shè)了另一基站Z，可以服務(wù)一些連接到Y(jié)基站的終端節(jié)點(diǎn)。部分低功耗廣域網(wǎng)絡(luò)方案商沒(méi)有有意識(shí)地減少信號(hào)功率，這些終端節(jié)點(diǎn)將繼續(xù)像之前一樣消耗電量來(lái)廣播信號(hào)，形成“噪音”。這樣，基站Y仍然在收發(fā)著所有終端節(jié)點(diǎn)的信號(hào)，就像基站Z部署以前那樣。另外，當(dāng)Z基站有了自己接入的終端節(jié)點(diǎn)，這些終端中有相當(dāng)部分位于Y基站的收發(fā)范圍之內(nèi)，這意味著Y基站之前的接入點(diǎn)不僅和Z基站通信，也可能和Y基站繼續(xù)保持通信。這樣下來(lái)，增加的新的AP并未帶來(lái)網(wǎng)絡(luò)的同步擴(kuò)容，增加新的AP并不能解決這一問(wèn)題。
簡(jiǎn)而言之，連接至新AP的所有新增終端節(jié)點(diǎn)將和舊的AP互相干擾，這是和網(wǎng)絡(luò)擴(kuò)容背道而馳。此類(lèi)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)意味著只要網(wǎng)絡(luò)容量達(dá)到上限，其容量將永遠(yuǎn)無(wú)法再擴(kuò)大;也意味著企業(yè)業(yè)務(wù)增長(zhǎng)時(shí)，需要大量接入更多設(shè)備將無(wú)法實(shí)現(xiàn)，原來(lái)接入到網(wǎng)絡(luò)中的設(shè)備將承受著績(jī)效萎縮的苦果。
如何解決這一困境?
以上兩種情況描述了阻礙物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展的困境，在兩種場(chǎng)景下，網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營(yíng)都失敗了，主要源于其支撐技術(shù)。
正如前文所述，一些根本的原因總是隱藏在表象之下，專(zhuān)用于物聯(lián)網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營(yíng)的成功，需要對(duì)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的重新設(shè)計(jì)。現(xiàn)有一些低功耗廣域網(wǎng)絡(luò)技術(shù)是不錯(cuò)的選擇，這些技術(shù)可以解決兩個(gè)難題：使每個(gè)AP的容量達(dá)到贏利點(diǎn)以上，并保證網(wǎng)絡(luò)是可擴(kuò)容的。
容量達(dá)到贏利點(diǎn)以上以及網(wǎng)絡(luò)可擴(kuò)容需要對(duì)無(wú)線技術(shù)各方面進(jìn)行創(chuàng)新，硬件、固件、網(wǎng)絡(luò)、軟件等多個(gè)層面都需創(chuàng)新，低功耗廣域網(wǎng)絡(luò)將成為支撐物聯(lián)網(wǎng)未來(lái)愿景的核心技術(shù)。
轉(zhuǎn)型的最終目的 -提質(zhì)降本增效
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