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NB-IoT和WiFi之外,探尋下一代網絡的可能性

2020-02-03 10:46 腦極體
關鍵詞:NB-IoTWiFi

導讀:總體來看,“下一代通信網絡”從來不是某一種技術的專屬,它將是簡化、高效、安全的代名詞,在潛移默化之中顛覆著我們早已習以為常的各種存在。

沒有人會否認,城市的便利生活一大部分都要來自無線網的加持,現(xiàn)代人的命都是WiFi給的。

至于智慧城市、自動化工廠、車聯(lián)網、AIoT……這些炫酷的概念名詞想要真正進駐產業(yè),也離不開對通訊網絡的仰賴。

說到底,智能生活的希望還要靠下一代通信網絡。在過去的一年里,我們沒少聽到這個名詞,但“下一代通信”到底長什么模樣,又將如何顛覆和重塑網絡,想必大多數人都模棱兩可。

與此同時,也有更多的疑惑在醞釀:我們習以為常的WiFi究竟有何弱點?5G會是打開萬物智聯(lián)的突破口嗎?AIoT需要的到底是怎樣的網絡?今天我們不妨就來嘗試打開腦洞……

昔日王者:WiFi和NB-IoT為何落選?

在此之前,有必要回答一個問題:IoT通訊的核心邏輯是什么?這個問題并不難,就是實現(xiàn)各種邊緣設備(尤其是各類傳感器)與互聯(lián)網的連接。

其中用到的協(xié)議和解決方案很多,比如短距離傳輸可以使用藍牙、Zigbee、Z-Wave、WiFi等,長距離如NB-IoT、LoRa、Sigfax等,我們熟悉的有線網絡如以太網、光纖網絡也并不罕見。

最常見的技術之一,就是NB-IoT。伴隨著2G網絡信號逐漸退網, NB-IoT方案在功耗和價格上優(yōu)勢逐漸凸顯。自從2016年標準凍結之后,NB-IoT僅用了3年就成功大規(guī)模商用。截止到2019年中,中國的NB-IoT芯片廠商已經達到14家,應用終端企業(yè)更是高達1000多家,成為IoT應用的主導技術。

當然,WiFi也不遑多讓,作為唯一一個能夠提供高速數據傳輸的協(xié)議,一直以來,它都以高性能、低延遲等特性,成為家庭和辦公場所的主要網絡,而在新時代中,WiFi也被賦予了新的使命,比如應用在雷達系統(tǒng)、雙重身份驗證系統(tǒng)中。根據Gartner的預測,2020年WiFi芯片的出貨量將超過15億顆。



那么,這二者為什么無法擔綱“下一代網絡”的重任呢?主要有來自三個方面的限制:

1.云網一體化。越來越多的物聯(lián)網設備需要接入各種云平臺,但從邊緣到云的端到端解決方案,需要與運營商合作開展大量的現(xiàn)場測試和支持精力,而NB-IoT廠商大部分研發(fā)能力受限,很容易在當下遭遇并發(fā)延遲、資料上傳成功率低的難題。

2.協(xié)同性。智能物聯(lián)的另一個特征是垂直產業(yè)化,這也意味著服務商需要滿足不同產業(yè)的應用廠商的差異化需求,因此單一的通訊技術無法滿足IoT的應用需求。但在最需要被智能化的工業(yè)領域,NB-IoT和WiFi的能力都相對受限制。WiFi的范圍只有200米左右,工作頻率2.4-5赫茲,意味著無法穿透一些特殊結構,而工業(yè)生產需要的是短距離、長距離以及有線通訊技術的相互搭配,才能建立起一個順暢無礙的IoT網絡,單一技術的應用顯然還不夠。

3.性價比。限制WiFi大規(guī)模應用的另一個原因,是錢。在工業(yè)領域中,需要被聯(lián)網的往往是高密度、低成本的設備,比如抽水站的水位感測器,城市里的雨量感測器,亦或是氣象傳感器,它們的規(guī)模化、永不下線,意味著點滴功耗都是成本,而WiFi的接入會消耗大量電力,成為企業(yè)的不可承受之輕。

總而言之,靠單一通訊技術控制單獨的微控制器來處理通訊協(xié)議的時代,正在成為過去式。

當混搭已成潮流:下一代網絡的“樂高”雛形

提到物聯(lián)網,難免會遭遇一個“月經帖”——5G呢?5G呢?你TM不會5G嗎?

確實,5G通訊網絡被市場賦予的野心很大,尤其是支持大量機器間的通訊(即M2M),難道不是拯救網絡的天選之子嗎?

遺憾的是,這樣的期待恐怕還需要時間來一一實現(xiàn):

首先,5G從2019年才開始部署,即使按照“中國速度”也需要三五年來成熟化。對于工廠、機場等需要高性價比網絡的大型場所,它可以作為WiFi的補充方案,來提供可靠的即時通訊,或是應用在一些對實時性要求很高的領域,比如車聯(lián)網、無人機等等,但全面鋪開還比較遙遠。

另外,5G規(guī)?;瘧眯枰y(tǒng)一的技術標準來支撐,目前3GPP正在加緊制定相關規(guī)范,比如針對低延遲工業(yè)領域應用需求的Release 16.就預計將在明年凍結相關規(guī)范細節(jié),屆時芯片廠商才方便進行產品研發(fā),一晃又是一兩年過去了。



(5G發(fā)展路線圖)

那么,工業(yè)物聯(lián)應該向何處去?答案或許藏在樂高積木里。

搭建一個完整的積木需要眾多形態(tài)各異的組件,同樣,復合型的IoT網絡也承載著更為多元的需求,比如需要通過手機查看和控制IoT設備,藍牙必不可少,要傳送工廠設備,以太網絡也無法退役,部分低時延需求,就需要高速率的5G擔綱。此外,WiFi、光纖、xDSL等技術也各有優(yōu)勢。一個完整的下一代“IoT網絡”,必須在單一芯片中堆疊多項無線技術,以滿足市場需求。

這也對終端廠商的研發(fā)與創(chuàng)造能力,提出了新的挑戰(zhàn)。

因為不同的芯片供應商都有著不同的軟件與開發(fā)工具,終端設備廠商必須根據這些不同的開發(fā)環(huán)境在自家產品上整合不同的技術,這無疑會大大影響產品原本的面試速度。

而基于物聯(lián)網IoT終端往往是定制化、少量多樣的,能夠整合開發(fā)軟件生態(tài),幫助終端廠商快速度過網絡升級陣痛期的上游廠商,也將更有優(yōu)勢來招攬更多的開發(fā)者,迎來高速發(fā)展的生命周期與增長機遇。



一個成功的樂高積木,也必須擁有嚴絲合縫、完整結實的受力結構,以保證其造型的穩(wěn)固。反映到IoT網絡中,多種系統(tǒng)和通訊技術的交織,疊加上數據傳輸的密集度,也會造就無數個可能的“攻擊點”,進而衍生出對網絡安全的疑慮和擔憂。因此,IoT網絡的部署也必須從整個生態(tài)系統(tǒng)的角度去考量,除了芯片自我保護、安全通道的建立,以及認證體系的搭建等等,甚至還可能需要考量政治風險,來實現(xiàn)相對的物聯(lián)安全。

全面顛覆:下一代工業(yè)通訊的產業(yè)富礦

想必從前面的趨勢中,敏銳的朋友已經洞察到不少產業(yè)商機。比如集成型的IoT芯片,統(tǒng)一的物聯(lián)網開發(fā)平臺等等,但這些高技術門檻的商機,往往都是產業(yè)鏈上游玩家的機會。

對于眾多中小微服務上來說,能在哪些領域借助這場通訊顛覆浪潮得以起飛呢?

目前看來,有三個改變值得注意:

1.實時網絡的工業(yè)應用。新一代網絡的應用,意味著從存儲轉發(fā)的信息流轉向實時信息流,因此工業(yè)物聯(lián)網更快地向可預測、實時性、高帶寬的網絡發(fā)展,這意味著許多高清數據的傳輸成為可能,也就進一步打開了圖像、音頻等現(xiàn)實交互技術在工業(yè)端的場景想象,讓遠程輔助、實時響應的可視化操作變成現(xiàn)實。

2.車聯(lián)網的實質變革。無論目前搭載自動駕駛模組的車輛,還是向全自動駕駛靠攏的無人車技術,汽車控制系統(tǒng)變得越來越復雜已成事實,無論是整車的通訊系統(tǒng),還是車載娛樂網絡,都需要低延時、實時傳輸、高安全性來保證統(tǒng)一管理,通過復合系統(tǒng)保證穩(wěn)定的數據交換,將重新為車聯(lián)網奠定安全標準。

3.工業(yè)物聯(lián)的管理服務。通信方式的改變,也將讓物聯(lián)網管理從面向設備轉變?yōu)橐圆呗詾橹?,這就要求IoT網絡需要具有足夠的智能,能夠面向不同的B端用戶,提供先進的嵌入式管理工具,以及能夠連續(xù)進行故障診斷、性能監(jiān)視和自動化故障處理等,能夠率先實現(xiàn)“零管理”的云服務商,將有希望最大限度地攫取到企業(yè)級服務的富礦。

總體來看,“下一代通信網絡”從來不是某一種技術的專屬,它將是簡化、高效、安全的代名詞,在潛移默化之中顛覆著我們早已習以為常的各種存在。它會在新一年的春風化雨中生長出怎樣的枝丫,不妨一起期待吧。