NB-IoT和WiFi之外,下一代物聯網的答案可能藏在樂高積木裡

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,現代人的科技都是WiFi給的。至於智慧城市、自動化工廠、車聯網、AIoT……這些炫酷的概念名詞想要真正進駐產業,也離不開對通訊網路的仰賴。說到底,智慧城市的希望還要靠下一代通訊網路。但「下一代通訊」到底長什麼模樣,又將如何顛覆和重塑網路,想必大多數人都模稜兩可。答案,或許藏在樂高積木裡。

 

NB-IoT和WiFi之外,探尋下一代網路的可能性

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麼?這個問題並不難,就是實現各種邊緣設備(尤其是各類感應器)與網際網路的連接。

其中用到的協議和解決方案很多,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,我們熟悉的有線網路如乙太網、光纖網路也並不罕見。

最常見的技術之一,就是NB-IoT。伴隨著2G網路訊號逐漸退出, NB-IoT方案在功耗和價格上優勢逐漸凸顯。自從2016年標準凍結之後,NB-IoT僅用了3年就成功大規模商用。截止到2019年中,中國的NB-IoT晶片廠商已經達到14家,應用終端企業更是高達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路,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、雙重身份驗證系統中。根據Gartner的預測,2020年WiFi晶片的出貨量將超過15億顆。

NB-IoT和WiFi之外,探尋下一代網路的可能性

那麼,這二者為什麼無法擔綱「下一代網路」的重任呢?主要有來自三個方面的限制:

1.雲網一體化。越來越多的物聯網設備需要接入各種雲端平台,但從邊緣到雲端的端到端解決方案,需要與電信商合作開展大量的現場測試和支持精力,而NB-IoT廠商大部分研發能力受限,很容易在當下遭遇並發延遲、資料上傳成功率低的難題。

2.協同性。智慧物聯的另一個特徵是垂直產業化,這也意味著服務商需要滿足不同產業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。但在最需要被智慧化的工業領域,NB-IoT和WiFi的能力都相對受限制。WiFi的範圍只有200公尺左右,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網路,單一技術的應用顯然還不夠。

3.性價比。限制WiFi大規模應用的另一個原因,是錢。在工業領域中,需要被聯網的往往是高密度、低成本的設備,比如抽水站的水位感測器,城市裡的雨量感測器,亦或是氣象感應器,它們的規模化、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議的時代,正在成為過去式。

 

當混搭已成潮流:下一代網路的「樂高」雛形

提到物聯網,最常被問到的問題是——5G呢?

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

遺憾的是,這樣的期待恐怕還需要時間來一一實現:

首先,5G從2019年才開始部署,需要一些時間才能成熟。對於工廠、機場等需要高性價比網路的大型場所,它可以作為WiFi的補充方案,來提供可靠的即時通訊,或是應用在一些對即時性要求很高的領域,比如車聯網、無人機等等,但全面普及還很遙遠。

另外,5G規模化應用需要統一的技術標準來支撐,目前3GPP正在加緊制定相關規範,比如針對低延遲工業領域應用需求的Release 16,就預計將在明年凍結相關規範細節,屆時晶片廠商才方便進行產品研發,一晃又是一兩年過去了。

5G發展路線圖

那麼,工業物聯應該向何處去?答案或許藏在樂高積木裡。

搭建一個完整的積木需要眾多形態各異的組件,同樣,複合型的IoT網路也承載著更為多元的需求,比如需要透過手機查看和控制IoT設備,藍牙必不可少,要傳送工廠設備,乙太網路也無法退役,部分低時延需求,就需要高速率的5G擔綱。此外,WiFi、光纖、xDSL等技術也各有優勢。一個完整的下一代「IoT網路」,必須在單一晶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與創造能力,提出了新的挑戰。

因為不同的晶片供應商都有著不同的軟體與開發工具,終端設備廠商必鬚根據這些不同的開發環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。

而基於物聯網IoT終端往往是定製化、少量多樣的,能夠整合開發軟體生態,幫助終端廠商快速度過網路升級陣痛期的上游廠商,也將更有優勢來招攬更多的開發者,迎來高速發展的生命週期與增長機遇。

NB-IoT和WiFi之外,探尋下一代網路的可能性

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,以保證其造型的穩固。反映到IoT網路中,多種系統和通訊技術的交織,疊加上數據傳輸的密集度,也會造就無數個可能的「攻擊點」,進而衍生出對網路安全的疑慮和擔憂。因此,IoT網路的部署也必須從整個生態系統的角度去考量,除了晶片自我保護、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,來實現相對的物聯安全。

 

全面顛覆:下一代工業通訊的產業富礦

想必從前面的趨勢中,敏銳的朋友已經洞察到不少產業商機。比如整合型的IoT晶片,統一的物聯網開發平台等等,但這些高技術門檻的商機,往往都是產業鏈上遊玩家的機會。

對於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.即時網路的工業應用。新一代網路的應用,意味著從存儲轉發的訊息流轉向即時訊息流,因此工業物聯網更快地向可預測、即時性、高頻寬的網路發展,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、音訊等現實互動技術在工業端的場景想像,讓遠端輔助、即時響應的可視化操作變成現實。

NB-IoT和WiFi之外,探尋下一代網路的可能性

2.車聯網的實質變革。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,汽車控制系統變得越來越複雜已成事實,無論是整車的通訊系統,還是車載娛樂網路,都需要低延時、即時傳輸、高安全性來保證統一管理,通過複合系統保證穩定的數據交換,將重新為車聯網奠定安全標準。

3.工業物聯的管理服務。通訊方式的改變,也將讓物聯網管理從面向設備轉變為以策略為主,這就要求IoT網路需要具有足夠的智慧,能夠面向不同的企業端用戶,提供先進的嵌入式管理工具,以及能夠連續進行故障診斷、性能監視和自動化故障處理等,能夠率先實現「零管理」的云服務商,將有希望最大限度地攫取到企業級服務的富礦。

總體來看,「下一代通訊網路」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。

 

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