被認為是未來全球電子業(yè)發(fā)展引擎的物聯(lián)網(wǎng)(IoT)，其發(fā)展正在面臨瓶頸。
目前，IoT的應用范圍極廣，而一個更準確的描述就是：大量的碎片化的應用場景。
而這正是造成目前IoT發(fā)展瓶頸的主要原因。
與此特性相吻合，扮演著傳遞感知物理世界(傳感器)信息的無線連接技術(shù)，在不斷演進的同時，新老技術(shù)都在試圖吞噬市場份額，并主導未來的IoT應用。
從近距離的藍牙，到中遠距離的ZigBee、WiFi、更廣泛的蜂窩通信5G，以及不同的組網(wǎng)架構(gòu)，如NB-IoT、Mesh、LoRa等，都有不同的廠商提供技術(shù)與芯片支持。
那么，哪種或幾種無線技術(shù)會在未來IoT應用中扮演主角?
本文將分析目前幾個主流無線連接技術(shù)的現(xiàn)狀、未來可能的發(fā)展路徑，并最后給出作者的判斷和建議。
1.802.11ac: WiFi向IoT的妥協(xié)?
WiFi是現(xiàn)在最多家庭和消費者常用的無線通信技術(shù)，在消費者用戶中最為普及，也最為熟悉。然而，其功耗、頻段通信干擾和安全性的問題，使得WiFi在物聯(lián)網(wǎng)上的應用，并沒有拷貝在消費類產(chǎn)品上的受歡迎程度。
現(xiàn)在，新推出的802.11ac作了相應的優(yōu)化，力圖適合嵌入式的物聯(lián)網(wǎng)應用。
圖：ABI Research對各種WiFi規(guī)格的出貨數(shù)量預測(March 2017)
首先，802.11ac 做了哪些優(yōu)化?
技術(shù)上來講，802.11ac處于5GHz頻段，可以有更多的頻段同時更少的干擾，擁有80 MHz帶寬256 QAM，連接速度更快。通過動態(tài)頻道管理，可以有效地提升網(wǎng)絡(luò)的通暢率和容量，采用標準化的波束賦形(beam-forming)，實現(xiàn)更好的性能和更廣的覆蓋。
相關(guān)：NB-IOT基站到底是什么?
自從工信部下發(fā)政策文件，要建設(shè)150萬個NB-IOT基站，并大力鋪設(shè)NB-IOT網(wǎng)絡(luò)的消息傳開后，物聯(lián)網(wǎng)業(yè)界頓時突然久旱遇甘露般無不歡呼鼓舞，到底什么NB-IOT基站，網(wǎng)絡(luò)如何組成，數(shù)據(jù)如何傳輸，這些問題小編來一一解答：
NB-IOT網(wǎng)絡(luò)組成
NB-IOT網(wǎng)絡(luò)包括NB-IOT終端，NB-IOT基站，NB-IOT分組核心網(wǎng)，IOT連接管理平臺，和行業(yè)應用服務(wù)器。需要升級現(xiàn)網(wǎng)基站支持NB-IOT業(yè)務(wù)，部署NB-IOT業(yè)務(wù)專用的EPC(CloudEdge)，需要新部署IOT連接管理平臺。IOT連接管理平臺的功能：提供對各種傳感器、SIM卡的數(shù)據(jù)采集、管理功能，同時可以把數(shù)據(jù)開放給第三方應用系統(tǒng)，讓各種應用能快速構(gòu)建自己的物聯(lián)網(wǎng)業(yè)務(wù)。(來源：頭條號/物聯(lián)網(wǎng)那些事)
NB-IOT網(wǎng)絡(luò)
什么是NB-IOT基站
NB-IOT基站是移動通信中組成蜂窩小區(qū)的基本單元，主要完成移動通信網(wǎng)和UE之間的通信和管理功能。即通過運營商網(wǎng)絡(luò)連接的NB-IOT 用戶終端設(shè)備必須在基站信號的覆蓋范圍內(nèi)才能進行通信?；静皇枪铝⒋嬖诘?，屬于網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)中的一部分，是連接移動通信網(wǎng)和UE的橋梁?；疽话阌蓹C房、信號處理設(shè)備、室外的射頻模塊、收發(fā)信號的天線、GPS、各種傳輸線纜等組成。
NB-IOT基站
如何連接NB-IOT基站
通過以下協(xié)議來鏈接
COAP協(xié)議：MCU(NB設(shè)備)—NB模塊(UE)--eNode—核心網(wǎng)—IOT平臺—APP 服務(wù)器—手機終端app
UDP協(xié)議：MCU(NB設(shè)備)—NB模塊(UE)--eNode—核心網(wǎng)—UDP 服務(wù)器—手機終端
數(shù)據(jù)如何傳輸
數(shù)據(jù)上報是物聯(lián)網(wǎng)業(yè)務(wù)中最基礎(chǔ)的一項，這里先把幾個術(shù)語解釋下。
南向設(shè)備：開發(fā)者自行開發(fā)的終端硬件設(shè)備(包含多個傳感器和MCU)。
北向應用：開發(fā)者自行開發(fā)的服務(wù)端應用(基于華為OceanConnect物聯(lián)網(wǎng)平臺提供的RESTful接口)。
NB-IoT：這不用解釋了吧，窄帶物聯(lián)網(wǎng)，華為等公司主推的物聯(lián)網(wǎng)通訊用蜂巢網(wǎng)絡(luò)。
NB-IoT芯片/模組：類似于3G/4G通信模組，將設(shè)備端數(shù)據(jù)打包發(fā)送到指定平臺的硬件模塊。
SoftRadio：用于模擬NB-IOT模組、基站、核心網(wǎng)的PC端軟件，可用于在缺乏NB模組和NB實網(wǎng)環(huán)境時的設(shè)備對接調(diào)試。
OceanConnect：物聯(lián)網(wǎng)全聯(lián)接平臺，南向設(shè)備和北向應用通過該平臺交換數(shù)據(jù)和信令。
設(shè)備Profile文件：描述設(shè)備“是什么”、“能干什么”的json格式文件，上傳到OceanConnect平臺(上傳時是zip包格式)，設(shè)備綁定平臺和提供服務(wù)的關(guān)鍵配置文件。
編解碼插件：用來對NB設(shè)備上報的數(shù)據(jù)進行解碼，同時對下發(fā)給NB設(shè)備的信令進行編碼的插件，對接前需上傳到OceanConnect平臺。
終端設(shè)備將需要上報的數(shù)據(jù)通過NB-IoT網(wǎng)絡(luò)發(fā)送到華為物聯(lián)網(wǎng)平臺，而后北向應用通過RESTful接口獲取這些數(shù)據(jù)(或平臺主動推送已訂閱的數(shù)據(jù))。
數(shù)據(jù)上報流程
流程：
1、南向設(shè)備采集數(shù)據(jù)、并將數(shù)據(jù)按自定義規(guī)則進行編碼，例如：將溫濕度實時數(shù)據(jù)編碼成000102;
2、設(shè)備通過串口，以AT命令的形式，發(fā)送已編碼數(shù)據(jù)到NB-IoT模組或SoftRadio模擬器。
3、 NB-IoT芯片/模組或SoftRadio模擬器，接收到AT命令后，將payload后，自動封裝為CoAP協(xié)議的消息，并發(fā)送給事先配置的物聯(lián)網(wǎng)平臺;
4、物聯(lián)網(wǎng)平臺收到數(shù)據(jù)后，自動解析CoAP協(xié)議包，根據(jù)設(shè)備profile文件，找到匹配的編解碼插件，對payload進行解析，解析為與設(shè)備profile中描述的service匹配的json數(shù)據(jù)，并存于平臺之上;
5、 應用服務(wù)器通過北向數(shù)據(jù)查詢接口(RESTful)獲取平臺上的數(shù)據(jù);同時也可以提前調(diào)用訂閱接口，對數(shù)據(jù)變化進行訂閱，則之后所有的數(shù)據(jù)變化，平臺都會通過POST消息，發(fā)送到制定的服務(wù)器。
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工業(yè)IoT應用的無線要求
目前，大家都在談工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)(Industrial Internet of Things ―IIoT)以及對于工業(yè)傳感器之無線連接能力的關(guān)聯(lián)需求。對工業(yè)界來說，給機器、泵、流水線和軌道車輛等物件裝備傳感器的概念并不新鮮。為特定用途而設(shè)計的傳感器和網(wǎng)絡(luò)已在工業(yè)環(huán)境中激增，從煉油廠到生產(chǎn)線均在其列。
歷史上，這些網(wǎng)絡(luò)在網(wǎng)絡(luò)可靠性和安全性方面遇到了一個很高的門檻，完全無法利用消費類技術(shù)來應對。特別地，這些傳感器實現(xiàn)聯(lián)網(wǎng)的方法決定了在工業(yè)應用特有的嚴苛環(huán)境中是否能夠以安全、牢固和具成本效益的方法來部署傳感器。
首先要考慮的是可靠性和安全性。與消費類應用不同，成本往往是消費類應用中最重要的系統(tǒng)屬性，而工業(yè)應用一般是把可靠性和安全性列為榜首。在OnWorld對工業(yè)無線傳感器網(wǎng)絡(luò)(WSN) 用戶所做的全球性調(diào)查中，可靠性和安全性被受訪者舉出為兩個最重要的問題。如果您考慮到一家公司生產(chǎn)商品的盈利能力、質(zhì)量和效率，以及工人的安全要常常依賴于這些網(wǎng)絡(luò)時，這就沒什么好驚訝的了?？煽啃院?a href=http://www.yizongshi.cn/index.php?m=content&c=index&a=infolist&typeid=1&siteid=1&type=keyword&serachType=2&key=%E5%AE%89%E5%85%A8 style='color:#57A306' target='_blank'>安全性對于工業(yè)無線傳感器網(wǎng)絡(luò)之所以不可或缺，原因即在于此。
工業(yè)IoT并不是由無線技術(shù)專家安裝的。大多數(shù)情況下，已確立的行業(yè)將逐步地在其傳統(tǒng)產(chǎn)品以外增添工業(yè)IoT產(chǎn)品和服務(wù)，而其客戶則將在新和老式設(shè)備混合使用的環(huán)境中進行部署。工業(yè)WSN中所體現(xiàn)的智能必須給工業(yè)IoT產(chǎn)品提供一種易用性，從而使得過渡過程對于現(xiàn)有的現(xiàn)場工作人員而言是無縫的。而且，系統(tǒng)應可供全球部署之用，因為最終用戶對于工業(yè)IoT的廣泛采用常常是遍及全公司，并且要求多地點標準化。
傳感器可安放在任何地方。對于工業(yè)IoT應用而言，傳感器或控制點的精準布設(shè)是至關(guān)緊要的。無線技術(shù)有望實現(xiàn)無線通信，但是如果您需要通過插上電源來給無線節(jié)點供電，或者每隔幾小時或甚至幾個月對其進行再充電，那么部署的成本和不切實際的方法就變得讓人望而生畏了。
網(wǎng)絡(luò)運作的可見性是關(guān)鍵所在。工業(yè)網(wǎng)絡(luò)被要求連續(xù)運行多年，然而不管網(wǎng)絡(luò)有多么堅固，仍然是會出現(xiàn)問題的。在安裝時工作良好的網(wǎng)絡(luò)的質(zhì)量在其工作壽命期間有可能受到諸多環(huán)境因素的影響。IIoT網(wǎng)絡(luò)應擁有自我診斷、自愈以及可在發(fā)生問題時提醒用戶和操作人員的能力。
在業(yè)務(wù)關(guān)鍵型工業(yè)應用中，無線傳感器網(wǎng)絡(luò)必須達到一個針對智能、安全以及多年可靠無線操作的高門檻。這些嚴格的要求可利用現(xiàn)有和新涌現(xiàn)的網(wǎng)格網(wǎng)絡(luò)標準來滿足，它們將是旨在幫助工業(yè)客戶在工業(yè)IoT時代中實現(xiàn)其商業(yè)和服務(wù)變革的重要構(gòu)件。
轉(zhuǎn)型的最終目的 -提質(zhì)降本增效
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