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NB-IoT和WiFi之外,探寻下一代网络的可能性

2020-02-14 11:56:15 54

没有人会否认,城市的便利生活一大部分都要来自无线网的加持,现代人的生活都是建立在WiFi之上的。

至于智慧城市、自动化工厂、车联网、AIoT……这些炫酷的概念名词想要真正进驻产业,也离不开对通讯网络的仰赖。

说到底,智能生活的希望还要靠下一代通信网络。在过去的一年里,我们没少听到这个名词,但“下一代通信”到底长什么模样,又将如何颠覆和重塑网络,想必大多数人都模棱两可。

与此同时,也有更多的疑惑在酝酿:我们习以为常的WiFi究竟有何弱点?5G会是打开万物智联的突破口吗?AIoT需要的到底是怎样的网络?今天我们不妨就来尝试打开脑洞……

昔日王者:WiFi和NB-IoT为何落选?

在此之前,有必要回答一个问题:IoT通讯的核心逻辑是什么?这个问题并不难,就是实现各种边缘设备(尤其是各类传感器0与互联网的连接

其中用到的协议和解决方案很多,比如短距离传输可以使用蓝牙、Zigbee、Z-Wave、WiFi等,长距离如NB-IoT、LoRa、Sigfax等,我们熟悉的有线网络如以太网、光纤网络也并不罕见。

最常见的技术之一,就是NB-IoT。伴随着2G网络信号逐渐退网, NB-IoT方案在功耗和价格上优势逐渐凸显。自从2016年标准冻结之后,NB-IoT仅用了3年就成功大规模商用。截止到2019年,中国的NB-IoT芯片厂商已经达到14家,应用终端企业更是高达1000多家,成为IoT应用的主导技术。

当然,WiFi也不遑多让,作为唯一一个能够提供高速数据传输的协议,一直以来,它都以高性能、低延迟等特性,成为家庭和办公场所的主要网络,而在新时代中,WiFi也被赋予了新的使命,比如应用在雷达系统、双重身份验证系统中。根据Gartner的预测,2020年WiFi芯片的出货量将超过15亿颗。

那么,这二者为什么无法担纲“下一代网络”的重任呢?

主要有来自三个方面的限制:

1、云网一体化。越来越多的物联网设备需要接入各种云平台,但从边缘到云的端到端解决方案,需要与运营商合作开展大量的现场测试和支持精力,而NB-IoT厂商大部分研发能力受限,很容易在当下遭遇并发延迟、资料上传成功率低的难题。

2、协同性。智能物联的另一个特征是垂直产业化,这也意味着服务商需要满足不同产业的应用厂商的差异化需求,因此单一的通讯技术无法满足IoT的应用需求。但在最需要被智能化的工业领域,NB-IoT和WiFi的能力都相对受限制。WiFi的范围只有200米左右,工作频率2.4-5赫兹,意味着无法穿透一些特殊结构,而工业生产需要的是短距离、长距离以及有线通讯技术的相互搭配,才能建立起一个顺畅无碍的IoT网络,单一技术的应用显然还不够。

3、性价比。限制WiFi大规模应用的另一个原因,是钱。在工业领域中,需要被联网的往往是高密度、低成本的设备,比如抽水站的水位感测器,城市里的雨量感测器,亦或是气象传感器,它们的规模化、永不下线,意味着点滴功耗都是成本,而WiFi的接入会消耗大量电力,成为企业的不可承受之轻。

总而言之,靠单一通讯技术控制单独的微控制器来处理通讯协议的时代,正在成为过去式。

5G与物联网关联有多大?

提到物联网,难免会遭遇一个“月经帖”——5G呢?5G呢?你不会5G吗?

确实,5G通讯网络被市场赋予的野心很大,尤其是支持大量机器间的通讯(即M2M),难道不是拯救网络的天选之子吗?

遗憾的是,这样的期待恐怕还需要时间来一一实现:

首先,5G从2019年才开始部署,即使按照“中国速度”也需要三五年来成熟化。对于工厂、机场等需要高性价比网络的大型场所,它可以作为WiFi的补充方案,来提供可靠的即时通讯,或是应用在一些对实时性要求很高的领域,比如车联网、无人机等等,但全面铺开还比较遥远。

另外,5G规模化应用需要统一的技术标准来支撑,目前3GPP正在加紧制定相关规范,比如针对低延迟工业领域应用需求的Release 16.就预计将在明年冻结相关规范细节,届时芯片厂商才方便进行产品研发,一晃又是一两年过去了。

那么,物联应该向何处去?

复合型的IoT网络也承载着更为多元的需求,比如需要通过手机查看和控制IoT设备,蓝牙必不可少,要传送工厂设备,以太网络也无法退役,部分低时延需求,就需要高速率的5G担纲。此外,WiFi、光纤、xDSL等技术也各有优势。一个完整的下一代“IoT网络”,必须在单一芯片中堆叠多项无线技术,以满足市场需求。

这也对终端厂商的研发与创造能力,提出了新的挑战。

因为不同的芯片供应商都有着不同的软件与开发工具,终端设备厂商必须根据这些不同的开发环境在自家产品上整合不同的技术,这无疑会大大影响产品原本的面试速度。

而基于物联网终端往往是定制化、少量多样的,能够整合开发软件生态,帮助终端厂商快速度过网络升级阵痛期的上游厂商,也将更有优势来招揽更多的开发者,迎来高速发展的生命周期与增长机遇。

在IoT网络中,多种系统和通讯技术的交织,叠加上数据传输的密集度,也会造就无数个可能的“攻击点”,进而衍生出对网络安全的疑虑和担忧。因此,IoT网络的部署也必须从整个生态系统的角度去考量,除了芯片自我保护、安全通道的建立,以及认证体系的搭建等等,甚至还可能需要考量政治风险,来实现相对的物联安全

总体来看,“下一代通信网络”从来不是某一种技术的专属,它将是简化、高效、安全的代名词,在潜移默化之中颠覆着我们早已习以为常的各种存在。它会在新一年的春风化雨中生长出怎样的枝丫,不妨一起期待吧。

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