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移動(dòng)蜂窩廣域網(wǎng)與局域物聯(lián)網(wǎng)的愛(ài)恨情仇

2020-05-29 09:55 物聯(lián)傳媒

導(dǎo)讀:物聯(lián)網(wǎng)通信江湖的哪些事兒~

2G/3G退網(wǎng)的大形勢(shì)下,無(wú)疑給各種物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)帶來(lái)了大量的新機(jī)會(huì),同時(shí)給蜂窩網(wǎng)運(yùn)營(yíng)商帶來(lái)了更多挑戰(zhàn)。在物聯(lián)網(wǎng)高速發(fā)展的今天,蜂窩廣域網(wǎng)技術(shù)與局域網(wǎng)技術(shù)展開(kāi)了各種較量,同時(shí)網(wǎng)絡(luò)安全也提到了更高的高度。那么今后的物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展態(tài)勢(shì)會(huì)如何呢?

工信部文件解讀

5月7日,工信部辦公廳正式發(fā)布了《關(guān)于深入推進(jìn)移動(dòng)物聯(lián)網(wǎng)全面發(fā)展的通知》,這是2020年度專(zhuān)門(mén)針對(duì)物聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)域的首個(gè)文件。

這里我留下了該《通知》的網(wǎng)址:

http://www.miit.gov.cn/n1146295/n1652858/n1652930/n3757020/c7901465/content.html

通知內(nèi)容不多,大家都看得懂通知的內(nèi)容。我這里精簡(jiǎn)一下,就是運(yùn)營(yíng)商2G/3G的業(yè)務(wù)要遷移轉(zhuǎn)網(wǎng),建議轉(zhuǎn)到NB-IoT、4G(包含CAT1)和5G上。工信部又擔(dān)心運(yùn)營(yíng)商做不好,進(jìn)行細(xì)致入微的關(guān)心。

首先國(guó)家工信部最關(guān)心原有用戶的使用情況,如果運(yùn)營(yíng)商2G/3G關(guān)閉,那么原來(lái)的用戶的業(yè)務(wù)怎么辦呢,就要求運(yùn)營(yíng)商盡快把NB-IoT、4G(包含CAT1)和5G的覆蓋服務(wù)做好,不能影響原來(lái)用戶的業(yè)務(wù)發(fā)展;與此同時(shí)作為運(yùn)營(yíng)商親媽的工信部又擔(dān)心運(yùn)營(yíng)商在這次業(yè)務(wù)遷移的過(guò)程中吃虧太多,首先公開(kāi)表示建議原有2G/3G用戶將原有業(yè)務(wù)轉(zhuǎn)到運(yùn)營(yíng)商的其他平臺(tái)上,然后又細(xì)心的指導(dǎo)運(yùn)營(yíng)商應(yīng)該尋找更多的應(yīng)用和配套技術(shù)、降低成本、做好解決方案等。

說(shuō)白了《通知》主要就是兩點(diǎn),一要求運(yùn)營(yíng)商服務(wù)好客戶維護(hù)國(guó)家物聯(lián)網(wǎng)的高速發(fā)展,二是 幫運(yùn)營(yíng)商出主意,好好干、多賺錢(qián)。這里我們通過(guò)高鐵的例子來(lái)類(lèi)比,由于我國(guó)要高速發(fā)展,原有的綠皮鐵路(2G/3G)要淘汰了,現(xiàn)在要換上效率更高的鐵路和諧號(hào)(NB-IoT)、復(fù)興號(hào)(5G),原來(lái)的T字頭特快列車(chē)進(jìn)行下提速(LTE Cat1)。

那么鐵路公司(電信運(yùn)營(yíng)商)就需要有大量的投入。此時(shí)國(guó)家鐵路局(工信部)擔(dān)心了,表示一定要把鐵路修好,不能影響原有旅客的出行,而且不能只修大城市,小城市也要覆蓋,班次頻率不能降低,原有的鐵路網(wǎng)要求全部覆蓋(要求NB-IoT全面覆蓋和深度覆蓋)。

此時(shí)鐵路局又說(shuō)了,票價(jià)也不能太貴,否則原來(lái)的乘客都去坐飛機(jī)、坐汽車(chē)(其他物聯(lián)網(wǎng)技術(shù))了,另外一定要做更多的服務(wù),比如列車(chē)上要提供餐飲、小食,提供按摩座椅,一定讓更多的人過(guò)來(lái)坐火車(chē),盡量少虧錢(qián),否則每天空車(chē)跑來(lái)跑去虧死了(NB-IoT的大量基站處于輕載、空載狀態(tài))

2G/3G退網(wǎng)的大蛋糕何去何從?

《通知》中明確提出到2020年底移動(dòng)物聯(lián)網(wǎng)連接數(shù)達(dá)到12億的要求,實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)沒(méi)有太大懸念。

2019年通信業(yè)統(tǒng)計(jì)公報(bào)數(shù)據(jù)顯示,截止2019年底移動(dòng)物聯(lián)網(wǎng)連接數(shù)已超過(guò)10.3億,而在2018年底,這一數(shù)字為6.71億。從歷年通信業(yè)統(tǒng)計(jì)公報(bào)數(shù)據(jù)來(lái)看,近年來(lái)移動(dòng)物聯(lián)網(wǎng)連接數(shù)增長(zhǎng)速度是非??斓?。

根據(jù)最新數(shù)據(jù),截止2020年3月底,移動(dòng)物聯(lián)網(wǎng)連接數(shù)已達(dá)到10.78億,一個(gè)季度增長(zhǎng)了4800萬(wàn)。按照這個(gè)速度,到年底突破12億也就一步之遙,移動(dòng)物聯(lián)網(wǎng)連接數(shù)超過(guò)人與人連接數(shù)的“物超人”態(tài)勢(shì)在不久很快就能實(shí)現(xiàn)。

然而,這10億以上的移動(dòng)物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備中,大部分還是基于2G網(wǎng)絡(luò)的連接。在2G退網(wǎng)的大背景下,這一結(jié)構(gòu)并不健康。因此,《通知》在發(fā)展目標(biāo)中也明確提出“建立NB-IoT、4G(含LTE-Cat1)和5G協(xié)同發(fā)展的移動(dòng)物聯(lián)網(wǎng)綜合生態(tài)體系”。

一個(gè)亮點(diǎn)是《通知》中特別強(qiáng)調(diào)Cat1的作用。業(yè)界一致認(rèn)為,未來(lái)幾年中,移動(dòng)物聯(lián)網(wǎng)連接結(jié)構(gòu)中,NB-IoT+4G將成為主流方式,而4G中Cat1占據(jù)絕大部分份額,與NB-IoT一起構(gòu)成中速率和低速率物聯(lián)網(wǎng)連接的主力。

目前,國(guó)內(nèi)Cat1產(chǎn)業(yè)生態(tài)也逐漸完善,以紫光展銳和ASR為代表的芯片廠商平臺(tái)占據(jù)主要份額,各家模組廠商相繼推出Cat1模組,使Cat1成為2020年物聯(lián)網(wǎng)的一個(gè)熱點(diǎn),模組成本也開(kāi)啟了下降的通道。從芯片設(shè)計(jì)的角度看Cat1模組的價(jià)格最終會(huì)和NB-IoT的相當(dāng)。

那么這10億多的移動(dòng)設(shè)備的大蛋糕會(huì)被如何分配呢?在分析這個(gè)問(wèn)題之前,需要看一看原有的2G業(yè)務(wù)的應(yīng)用范疇,現(xiàn)階段使用量最大的2G物聯(lián)網(wǎng)卡主要為POS機(jī),車(chē)載,追蹤器、智能穿戴等,還有大量的電網(wǎng)、工廠管理等固定設(shè)備。

針對(duì)這些需求,可以承接的技術(shù)包括NB-IoT、Cat1以及私有局域網(wǎng)(LoRa和小無(wú)線技術(shù))。對(duì)于網(wǎng)絡(luò)安全和管理的要求,大量的企業(yè)、工廠、園區(qū)都在建設(shè)自己的私有網(wǎng)絡(luò),在2G退網(wǎng)后不會(huì)再繼續(xù)使用移動(dòng)物聯(lián)網(wǎng),而會(huì)使用私有企業(yè)網(wǎng),這一部分約占總量的5%。

剩下的設(shè)備多為移動(dòng)終端設(shè)備,必須使用運(yùn)營(yíng)商網(wǎng)絡(luò),也就是NB-IoT與Cat1的競(jìng)爭(zhēng)。工信部信息通信發(fā)展司副司長(zhǎng)劉郁林曾明確提出NB-IoT市場(chǎng)面臨的三大挑戰(zhàn):

01、NB-IoT應(yīng)用有待進(jìn)一步普及。目前我國(guó)大部分NB-IoT連接集中在少數(shù)城市,在全國(guó)范圍內(nèi)得到普及的程度還有所欠缺,大量基站處于輕載、空載狀態(tài)。

02、NB-IoT網(wǎng)絡(luò)覆蓋還有待進(jìn)一步完善。部分地區(qū)NB-IoT網(wǎng)絡(luò)覆蓋水平還不能完全滿足承載2G連接遷移的要求,在局部覆蓋深度方面還需加強(qiáng)。

03、采用先進(jìn)移動(dòng)技術(shù)的比例有待進(jìn)一步提升?,F(xiàn)有存量物聯(lián)網(wǎng)連接中,2G、3G連接仍占較大份額,需要加快形成以4G、5G技術(shù)梯次承接各類(lèi)物聯(lián)網(wǎng)連接的發(fā)展格局。

同時(shí),針對(duì)重點(diǎn)應(yīng)用場(chǎng)景需求,進(jìn)一步完善優(yōu)化NB-IoT網(wǎng)絡(luò)質(zhì)量,加強(qiáng)深度覆蓋,有力支撐各類(lèi)應(yīng)用繼續(xù)上量發(fā)展。相對(duì)于連接數(shù),物聯(lián)網(wǎng)連接結(jié)構(gòu)分布的目標(biāo)更為重要,加速淘汰落后產(chǎn)能,以最先進(jìn)和主流的技術(shù)來(lái)支撐形成從低速到高速、從高時(shí)延到低時(shí)延的多層次合理結(jié)構(gòu)的物聯(lián)網(wǎng)連接格局,才能在支撐下一個(gè)十年各行業(yè)數(shù)字化轉(zhuǎn)型過(guò)程中承擔(dān)“新基建”作用。

對(duì)比NB-IoT技術(shù)和Cat1技術(shù)與2G技術(shù)的相似性,Cat1技術(shù)相似性更強(qiáng),其速率完全兼容原2G需求。然而NB-IoT技術(shù)的更低功耗和更遠(yuǎn)距離對(duì)于原有2G的業(yè)務(wù)沒(méi)有任何優(yōu)勢(shì),其優(yōu)勢(shì)的表計(jì)和煙感都是這兩年開(kāi)發(fā)的新業(yè)務(wù),都不是2G的原有業(yè)務(wù),而助動(dòng)車(chē)管理等一些追蹤類(lèi)型的應(yīng)用,NB-IoT技術(shù)對(duì)于Cat1也沒(méi)有任何優(yōu)勢(shì),加上Cat1的網(wǎng)絡(luò)升級(jí)和覆蓋更快速,后續(xù)此類(lèi)應(yīng)用NB-IoT一定也處于下風(fēng)。綜合考慮大概有10%的原有2G業(yè)務(wù)會(huì)切換到NB-IoT業(yè)務(wù),剩下的85%的業(yè)務(wù)會(huì)切換到CAT1。

總結(jié)一下原有的2G業(yè)務(wù)切換,5%為私有網(wǎng)絡(luò),10%為NB-IoT網(wǎng)絡(luò),85%為4G(包含CAT1)。

局域物聯(lián)網(wǎng)與蜂窩移動(dòng)物聯(lián)網(wǎng)的恩怨情仇

隨著運(yùn)營(yíng)商的手機(jī)用戶飽和,將工作重心轉(zhuǎn)移到物聯(lián)網(wǎng)市場(chǎng),于此同時(shí),局域網(wǎng)技術(shù)也在物聯(lián)網(wǎng)市場(chǎng)進(jìn)行快速發(fā)展,從而形成了授權(quán)頻段和非授權(quán)頻段的技術(shù)之爭(zhēng)。授權(quán)頻段的移動(dòng)蜂窩網(wǎng)技術(shù)為NB-IoT、4G(包含CAT1)和5G,而局域物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)有Wi-Fi、ZigBee、LoRa等。

其中最早吹響戰(zhàn)斗號(hào)角的是5G對(duì)Wi-Fi的攻擊,號(hào)稱(chēng)5G商業(yè)運(yùn)營(yíng)之后就不會(huì)再有Wi-Fi的市場(chǎng)了,5G會(huì)搶占之前Wi-Fi的市場(chǎng),再之后就是NB-IoT對(duì)LoRa發(fā)起長(zhǎng)期的攻擊。結(jié)果如何呢Wi-Fi和LoRa依然發(fā)展的很好,Wi-Fi推出了Wi-Fi6,而越來(lái)越多的國(guó)內(nèi)項(xiàng)目都使用LoRa進(jìn)行私有、專(zhuān)有的布網(wǎng)。

Wi-Fi是手機(jī)和智能家居的標(biāo)配,幾乎每個(gè)家庭和企業(yè)都有自己的Wi-Fi局域網(wǎng);而LoRa是智慧樓宇智慧社區(qū)、智慧工廠的標(biāo)配,招商、萬(wàn)科等房地產(chǎn)企業(yè)都在使用LoRa進(jìn)行樓宇社區(qū)覆蓋,騰訊、阿里等大量的企業(yè)都使用LoRa對(duì)其園區(qū)進(jìn)行覆蓋。顯然沒(méi)有因?yàn)槭艿竭\(yùn)營(yíng)商的網(wǎng)絡(luò)炮彈后有所退縮,反而發(fā)展的更好。

當(dāng)時(shí)埃隆馬斯克還號(hào)稱(chēng)他的衛(wèi)星聯(lián)網(wǎng)方案可以干掉電信運(yùn)營(yíng)商呢。我們還用剛剛的鐵路案例做類(lèi)比,運(yùn)營(yíng)商的網(wǎng)絡(luò)就相當(dāng)于軌道交通,衛(wèi)星通訊相當(dāng)于飛機(jī),而其他局域網(wǎng)通信相當(dāng)于汽車(chē),運(yùn)營(yíng)商說(shuō)大家都來(lái)用火車(chē)、地鐵(5G和NB-IoT)不要開(kāi)汽車(chē)(Wi-Fi、LoRa)了,埃隆馬斯克說(shuō)今后大家出門(mén)都別做地鐵和火車(chē)(5G和NB-IoT),都坐飛機(jī)(衛(wèi)星通信)。

這是不可能的,是經(jīng)濟(jì)成本決定的,在傳輸同樣數(shù)據(jù)量和區(qū)域覆蓋的總體成本,衛(wèi)星通信是蜂窩移動(dòng)網(wǎng)的100倍,蜂窩移動(dòng)網(wǎng)是局域網(wǎng)的10倍左右。也就是說(shuō)如果一戶家庭對(duì)比使用5G和Wi-Fi做同樣的網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用,實(shí)際產(chǎn)生的社會(huì)資源總體成本5G要比Wi-Fi高10倍,這是由物理原理決定的。

同理如果計(jì)算平均每個(gè)終端設(shè)備背后的NB-IoT基站折舊和維護(hù)費(fèi)用是LoRa終端的10倍左右。大家現(xiàn)在看到的NB-IoT成本與LoRa相當(dāng)只是因?yàn)檎a(bǔ)貼導(dǎo)致的,2019年補(bǔ)貼后NB-IoT的物聯(lián)網(wǎng)卡每年的流量費(fèi)1元不到,對(duì)此工信部專(zhuān)門(mén)出文要求整改不得惡意補(bǔ)貼。2020年運(yùn)營(yíng)商的NB-IoT的物聯(lián)網(wǎng)卡大幅漲價(jià)(現(xiàn)在已經(jīng)漲價(jià)為5元/年),不少此前批量上了NB-IoT產(chǎn)品的企業(yè)后悔不已。

其實(shí)私有網(wǎng)絡(luò)和運(yùn)營(yíng)商公有網(wǎng)絡(luò)各有其特點(diǎn),私有網(wǎng)絡(luò)的優(yōu)勢(shì)是按需建網(wǎng),投入成本低,維護(hù)靈活,而運(yùn)營(yíng)商的網(wǎng)絡(luò)投入較大,且服務(wù)無(wú)法快速及時(shí)。不過(guò)運(yùn)營(yíng)商的蜂窩網(wǎng)具有廣覆蓋和統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)的優(yōu)勢(shì),用戶可以再大范圍進(jìn)行漫游使用。

所以私有網(wǎng)絡(luò)僅僅適合一個(gè)區(qū)域內(nèi)的網(wǎng)絡(luò),無(wú)法實(shí)現(xiàn)廣域的覆蓋。每個(gè)用戶的Wi-Fi的覆蓋僅限于家庭和辦公室內(nèi),而每個(gè)用戶的LoRa覆蓋為一戶、一棟樓、或者一個(gè)園區(qū)。私有網(wǎng)絡(luò)與運(yùn)營(yíng)商蜂窩網(wǎng)是相輔相成互相支持的。

大家可以設(shè)想一下,如果你使用的運(yùn)營(yíng)商網(wǎng)絡(luò),當(dāng)信號(hào)不好時(shí),你打電話給運(yùn)營(yíng)商,運(yùn)營(yíng)商是否馬上來(lái)幫你做網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化,當(dāng)網(wǎng)絡(luò)設(shè)備出現(xiàn)故障或干擾時(shí),運(yùn)營(yíng)商能否及時(shí)幫用戶解決問(wèn)題,我相信答案一定是否定的。

但是使用私有網(wǎng)絡(luò)不存在這個(gè)問(wèn)題,如果這里信號(hào)不好,就增加一個(gè)Wi-Fi路由器或增加一個(gè)LoRa網(wǎng)關(guān)即可,設(shè)備故障信號(hào)干擾容量超載都可以快速的處理。而公有網(wǎng)絡(luò)就很難處理,很可能還存在退網(wǎng)的風(fēng)險(xiǎn),所以越來(lái)越多的企業(yè)都在架設(shè)自己的私有網(wǎng)絡(luò)。

實(shí)際上運(yùn)營(yíng)商在實(shí)際的網(wǎng)絡(luò)部署上也采用了建設(shè)私有網(wǎng)絡(luò)的按需部署方式,比如NB-IoT的項(xiàng)目在做了一些城市的室外覆蓋后,網(wǎng)絡(luò)架設(shè)的速度很慢,只有在有具體項(xiàng)目的時(shí)候才會(huì)去做深度覆蓋,沒(méi)有項(xiàng)目就不做深度覆蓋,這也是《通知》中強(qiáng)調(diào)的問(wèn)題點(diǎn)。

而現(xiàn)在各大運(yùn)營(yíng)商的5G項(xiàng)目都是幫助一些國(guó)有大企業(yè)做5G專(zhuān)網(wǎng)。這樣運(yùn)營(yíng)商才能少許的投入產(chǎn)出比,其他的項(xiàng)目建網(wǎng)投入很大而收入甚微。運(yùn)營(yíng)商網(wǎng)絡(luò)覆蓋活脫脫的變成了私有局域網(wǎng)的樣子,真的非常惋惜。

針對(duì)區(qū)域范圍的物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用,從成本考慮,私有網(wǎng)絡(luò)更具有優(yōu)勢(shì)。運(yùn)營(yíng)商由于5G和NB-IoT的建設(shè)投入非常大,而收入甚微,工信部信息通信發(fā)展司劉郁林副司長(zhǎng)也說(shuō)了,大量的NB-IoT基站都處于空載狀態(tài),經(jīng)過(guò)統(tǒng)計(jì)平均一個(gè)NB-IoT基站一年的收入還不如一個(gè)高端4G手機(jī)用戶,連電費(fèi)都支撐不起來(lái)。這也是NB-IoT有項(xiàng)目才布網(wǎng)的苦衷。

安全討論

運(yùn)營(yíng)商的網(wǎng)絡(luò)和私有網(wǎng)絡(luò)到底哪個(gè)更安全呢?安全問(wèn)題一直是運(yùn)營(yíng)商攻擊私有網(wǎng)絡(luò)的口號(hào),但是事實(shí)上是私有網(wǎng)絡(luò)更安全,運(yùn)營(yíng)商的網(wǎng)絡(luò)很不安全。我們可以從市場(chǎng)和技術(shù)兩個(gè)層面進(jìn)行分析。

首先看市場(chǎng),軍隊(duì)的網(wǎng)絡(luò)覆蓋都沒(méi)有采用運(yùn)營(yíng)商網(wǎng)絡(luò);公安在各個(gè)城市的安全網(wǎng)絡(luò)都是自己獨(dú)立部署的包括對(duì)講系統(tǒng)、通信系統(tǒng)等;國(guó)家電網(wǎng)也是采用自己的協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)大力的建設(shè)自己的私有網(wǎng)絡(luò),從專(zhuān)網(wǎng)光纖到230MHz網(wǎng)絡(luò),每一步都是要盡快脫離運(yùn)營(yíng)商網(wǎng)絡(luò)。

其并不在乎每年幾千萬(wàn)的通信費(fèi),更在乎的是安全;同樣國(guó)內(nèi)大量的企業(yè)和房地產(chǎn)公司都使用自己的私有網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行覆蓋,近距離的一般采用Wi-Fi,長(zhǎng)距離的采用LoRa。這些市場(chǎng)現(xiàn)象都表明私有網(wǎng)絡(luò)更加安全。

在網(wǎng)絡(luò)攻擊上,在深圳華強(qiáng)北都可以買(mǎi)到偽基站,可以收集一定范圍內(nèi)用戶的數(shù)據(jù)并可以群發(fā)短信,曾經(jīng)不少犯罪分子使用它進(jìn)行詐騙。這也是《通知》中強(qiáng)調(diào)的問(wèn)題點(diǎn),工信部要求運(yùn)營(yíng)商對(duì)移動(dòng)物聯(lián)網(wǎng)安全防護(hù)和數(shù)據(jù)保護(hù),從側(cè)面也說(shuō)明了運(yùn)營(yíng)商的網(wǎng)絡(luò)安全漏洞問(wèn)題一直是工信部頭痛的問(wèn)題。

安全對(duì)比可見(jiàn)一斑。這也是為什么國(guó)內(nèi)的大企業(yè)都在建設(shè)自己私有的5G專(zhuān)網(wǎng)的原因,這些5G專(zhuān)網(wǎng)也是運(yùn)營(yíng)商積極推動(dòng)的產(chǎn)物,既然公網(wǎng)和私網(wǎng)的5G網(wǎng)絡(luò)服務(wù)質(zhì)量一樣,為什么這些大企業(yè)還要建設(shè)自己的5G專(zhuān)網(wǎng)呢,是因?yàn)樗骄W(wǎng)更安全。

在分析技術(shù)安全性之前,這里有一點(diǎn)需要補(bǔ)充,LoRa其實(shí)是一個(gè)物理層的通信技術(shù),相當(dāng)于FSK、ASK、PSK的調(diào)制技術(shù),運(yùn)營(yíng)商的NB-IoT、4G、5G以及WI-Fi藍(lán)牙等無(wú)線通訊技術(shù)都是采用這三種FSK、ASK、PSK這三種調(diào)制技術(shù)進(jìn)行通信的。

LoRa生態(tài)在國(guó)外是運(yùn)營(yíng)商使用的LPWAN技術(shù)LoRaWAN,而在國(guó)內(nèi)LoRa的推廣一直是作為一種局域網(wǎng)無(wú)線技術(shù)使用,被稱(chēng)之為“長(zhǎng)Wi-Fi”,使用方式和Wi-Fi完全相同,只是工作距離遠(yuǎn)、功耗低、傳輸速率小而已。

根據(jù)物聯(lián)傳媒的LoRa白皮書(shū)調(diào)研報(bào)告,中國(guó)只有5%的LoRa產(chǎn)品采用LoRaWAN協(xié)議,剩下的95%都采用私有局域網(wǎng)協(xié)議。而國(guó)內(nèi)的運(yùn)營(yíng)商一直沒(méi)有搞清楚LoRa是什么,一直覺(jué)得是NB-IoT的對(duì)手都是爭(zhēng)奪LPWAN市場(chǎng)的,其實(shí)不然,LoRa在國(guó)外和國(guó)內(nèi)完全不同。LoRa現(xiàn)在國(guó)內(nèi)的重點(diǎn)是室內(nèi)應(yīng)用,最大的對(duì)手是ZigBee。

技術(shù)分析一個(gè)數(shù)據(jù)是否安全,可以通過(guò)射頻物理層分析、數(shù)據(jù)傳輸過(guò)程分析和安全加密方算法三個(gè)方向進(jìn)行分析。

從物理層分析,數(shù)據(jù)的安全性主要為該信號(hào)的隱蔽性強(qiáng),隱蔽性強(qiáng)又叫做可檢性低(LPI---Low Probability of Intercept),不容易被偵破,對(duì)各種窄帶通信系統(tǒng)的干擾很小 。如圖所示,擴(kuò)頻前數(shù)據(jù)高于噪聲基底,其信號(hào)非常容易被檢測(cè)。當(dāng)信號(hào)被擴(kuò)頻后,信號(hào)完全在噪聲基底之下,無(wú)法通過(guò)能量強(qiáng)度的方式檢測(cè)出來(lái)。這也是軍工行業(yè)一直使用擴(kuò)頻技術(shù)作為通信手段的原因。

由于擴(kuò)頻信號(hào)在相對(duì)較寬的頻帶上被擴(kuò)展了,單位頻帶內(nèi)的功率很小,信號(hào)湮沒(méi)在噪聲里,一般不容易被發(fā)現(xiàn),而想進(jìn)一步檢測(cè)信號(hào)的參數(shù)如隨機(jī)加密就更加困難,因此說(shuō)其隱蔽性好。再者,由于擴(kuò)頻信號(hào)具有很低的功率譜密度,它對(duì)使用的各種窄帶通信系統(tǒng)的干擾很小。在安全性上LoRa技術(shù)也繼承了擴(kuò)頻技術(shù)的優(yōu)點(diǎn),一般設(shè)備很難偵破和干擾到LoRa信號(hào)。

在所有上述討論的物聯(lián)網(wǎng)通信技術(shù)中,LoRa技術(shù)可以在噪聲下25dB解調(diào),而其他的物聯(lián)網(wǎng)通信技術(shù)必須高于噪聲一定強(qiáng)度才能實(shí)現(xiàn)解調(diào)。

其他的物聯(lián)網(wǎng)通信技術(shù)的波形可以使用頻譜儀設(shè)備輕松抓到數(shù)據(jù)并進(jìn)行很容易被干擾。當(dāng)然Wi-Fi等技術(shù)由于工作距離近,不容易被遠(yuǎn)距離較近,不容易泄露信號(hào)到較遠(yuǎn)距離。相比之下,移動(dòng)蜂窩網(wǎng)絡(luò)由于工作距離較遠(yuǎn),且不具有LoRa擴(kuò)頻的優(yōu)點(diǎn),在物理層安全方面不如局域網(wǎng)物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)。

從數(shù)據(jù)傳輸過(guò)程分析,使用公網(wǎng)技術(shù)的終端設(shè)備的數(shù)據(jù)先到達(dá)基站,再到達(dá)移動(dòng)交換中心,最后到達(dá)運(yùn)營(yíng)商的云端,再將最終的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)給客戶應(yīng)用端或客戶的云端。而使用私網(wǎng)的數(shù)據(jù)是不需要到達(dá)運(yùn)營(yíng)商的云端這一步驟的。

私網(wǎng)的Wi-Fi和LoRa數(shù)據(jù)直接在本地就完成采集和計(jì)算,數(shù)據(jù)甚至不會(huì)離開(kāi)這個(gè)園區(qū)的范圍。數(shù)據(jù)傳輸越遠(yuǎn),中轉(zhuǎn)次數(shù)越多,安全性越差,而采用私網(wǎng)技術(shù)數(shù)據(jù)可以完全存儲(chǔ)在本地,數(shù)據(jù)一直掌握在自己手中才是真正的安全。

許多政企的網(wǎng)絡(luò)都是內(nèi)網(wǎng)外網(wǎng)做隔離的,這個(gè)隔離就是為了網(wǎng)絡(luò)安全,如果采用私網(wǎng)可以直接對(duì)接原有政企的內(nèi)網(wǎng),安全級(jí)別非常高;如采用公網(wǎng)技術(shù),則只能通過(guò)外網(wǎng),此時(shí)如果要把數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)移到內(nèi)網(wǎng),安全性會(huì)大打折扣。

這也是前面提到的國(guó)內(nèi)的大企業(yè)都在建設(shè)自己私有5G專(zhuān)網(wǎng)的原因,這些5G專(zhuān)網(wǎng)會(huì)在基站本地處理并直接交付用戶本地服務(wù)器。從數(shù)據(jù)傳輸過(guò)程分析移動(dòng)蜂窩網(wǎng)技術(shù)代表的公網(wǎng)完敗于局域網(wǎng)物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)代表的私網(wǎng)。

從數(shù)據(jù)加密方法分析,移動(dòng)蜂窩網(wǎng)技術(shù)代表的公網(wǎng)由于為了方便和效率,采用相同的加密方法,其即使具有一定的加密等級(jí),也很容易被攻破。畢竟不能為了安全而犧牲效率和便捷性,因?yàn)楣W(wǎng)傳播的數(shù)據(jù)安全級(jí)別要求不同,絕大多數(shù)的數(shù)據(jù)都不需要較高的安全性,為了少數(shù)的安全性犧牲大多數(shù)的效率是得不償失的。

所以即使在有國(guó)家執(zhí)法機(jī)關(guān)的全力支持下,依然有大量的偽基站設(shè)備出現(xiàn),這個(gè)是無(wú)法避免的。因?yàn)楣W(wǎng)的普遍性,無(wú)法針對(duì)安全做太多的定制服務(wù),其必須在兩者之間做平衡。而私有網(wǎng)絡(luò)則完全不同,它們可以根據(jù)客戶的需求武裝成為“裝甲車(chē)”,數(shù)據(jù)的安全加密算法和手段可以盡其所能,為了安全可以犧牲數(shù)據(jù)率,也可以犧牲成本,這是公網(wǎng)所完全不具備的。

尤其LoRa技術(shù),只是一個(gè)物理層的透?jìng)骷夹g(shù),用戶可以在其網(wǎng)絡(luò)層鏈路層架設(shè)自己的安全引擎,可以進(jìn)行最深度的定制,還可以加入硬加密芯片,如國(guó)民技術(shù)就開(kāi)發(fā)了LoRa的安全芯片,具有比U盾還高的安全級(jí)別。從數(shù)據(jù)加密方法分析公網(wǎng)技術(shù)再次完敗。

近日,國(guó)家互聯(lián)網(wǎng)信息辦公室、國(guó)家發(fā)改委等12個(gè)部門(mén)聯(lián)合發(fā)布了《網(wǎng)絡(luò)安全審查辦法》(以下簡(jiǎn)稱(chēng)《辦法》)。國(guó)家互聯(lián)網(wǎng)信息辦公室有關(guān)負(fù)責(zé)人就《辦法》相關(guān)問(wèn)題回答了記者的提問(wèn)。具體鏈接如下:

http://www.gov.cn/zhengce/2020-05/07/content_5509544.htm。

針對(duì)網(wǎng)絡(luò)安全審查是否會(huì)限制或歧視國(guó)外產(chǎn)品和服務(wù)的問(wèn)題,官方給出了準(zhǔn)確答復(fù):《辦法》明確規(guī)定了要審查的內(nèi)容,從中可以看出,網(wǎng)絡(luò)安全審查的目的是維護(hù)國(guó)家網(wǎng)絡(luò)安全,不是要限制或歧視國(guó)外產(chǎn)品和服務(wù)。

對(duì)外開(kāi)放是我們的基本國(guó)策,我們歡迎國(guó)外產(chǎn)品和服務(wù)進(jìn)入中國(guó)市場(chǎng)的政策沒(méi)有改變。其實(shí)準(zhǔn)確的說(shuō)來(lái),Wi-Fi、藍(lán)牙、Zigbee、LoRa、2G、3G、4G這些都不是中國(guó)技術(shù),即使5G和NB-IoT也不是100%的中國(guó)技術(shù),從上述技術(shù)的芯片和模組構(gòu)成分析也沒(méi)有100%中國(guó)生產(chǎn)的?!掇k法》中也從未提及建議應(yīng)使用運(yùn)營(yíng)商的公網(wǎng),反而是建議使用更加安全可控的網(wǎng)絡(luò),眾所周知私有網(wǎng)絡(luò)自然是更加安全可控。

這也是電力、水利、廣電、應(yīng)急管理、民航等重要領(lǐng)域都采用私有網(wǎng)絡(luò)的原因,這些部門(mén)也是《辦法》中重點(diǎn)指出的影響或可能影響國(guó)家安全的部門(mén),他們?cè)趪?guó)家的指引下使用私有的專(zhuān)網(wǎng)保證信息安全。事實(shí)上,上述的每個(gè)部門(mén)都有利用LoRa和Wi-Fi技術(shù)實(shí)現(xiàn)其專(zhuān)網(wǎng)的案例,并不斷擴(kuò)大。

結(jié)束語(yǔ)

移動(dòng)蜂窩廣域網(wǎng)與局域物聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展各有特點(diǎn),總的來(lái)說(shuō)是一種相輔相成的關(guān)系,雖然免不了競(jìng)爭(zhēng),但互相配合共同推動(dòng)物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展是歷史的大方向。一個(gè)技術(shù)是否有優(yōu)勢(shì),是否可以取代另外一個(gè)技術(shù),最主要的是看其技術(shù)的特點(diǎn),是否符合市場(chǎng)的需求。政府的各種公告和文件的目的希望看到中國(guó)物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展的大趨勢(shì),一定不會(huì)針對(duì)某個(gè)技術(shù)進(jìn)行打壓,市場(chǎng)會(huì)做合理的調(diào)節(jié)。