2021-03-26 作者:Sunricher 0
很多進入物聯(lián)網(wǎng)的公司目前都面臨著一個艱難的選擇,目前最關(guān)鍵的一個問題是他們需要對無線通信所采用的產(chǎn)品做一個決定。
就最基本的層面而言,物聯(lián)網(wǎng)就是互通互聯(lián)。我們的想法就是智能設備能夠無縫地進行通信,在各個方面將產(chǎn)生巨大的效益,對我們的社會也會產(chǎn)品顯著的影響。然而,現(xiàn)實與構(gòu)想相差甚遠。在市場發(fā)展的初期階段,物聯(lián)網(wǎng)是高度分散的,同時相互可操作性相對缺乏。來自McKinsey Global Institute (McKinsey 全球研究院)的一份調(diào)查報告,預測到2025年,物聯(lián)網(wǎng)的經(jīng)濟影響可能每年達到11.1萬億美元的沖擊,這意味著將占有全球經(jīng)濟的11%。與此同時,她也指出了物聯(lián)網(wǎng)未來之路的幾個阻礙。首先的問題就是各種標準多樣化,這些標準阻礙了設備和系統(tǒng)之間的通信。據(jù)報道,相互互通性需要捕獲大約40%的有價值信息,有某些情況下,在互通應用中可抓取60%的價值信息。相互互通操作性的問題不僅僅只是連接性協(xié)議,還包括缺乏標準的數(shù)據(jù)模式和一些通用的軟件接口。然后,讓智能設備互通和互操作是全球必須要滿足的一個基本需要,必須要使之成為現(xiàn)實。
晟瑞科技(Sunricher)無線物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)圖
許多無線通信技術(shù)試圖主導智能家居和連接樓宇自動化市場,但是到目前為止還沒有明確地看到哪種通信技術(shù)處于主流地位。每種技術(shù)都具有其代表性,并且每種技術(shù)在其挑戰(zhàn)互通互作的過程中有著自己的方式方法。事實上,它們之間的差異往往是最根本的差異,以至于作一個直接的比較幾乎是不可能的?,F(xiàn)在還不確定在各行各業(yè)和環(huán)境是否能通過單一的通用連接方案來解決,所以只有適者生存,成為最終的物聯(lián)網(wǎng)全球標準。這將有利于供應商和用戶一樣,有助于進一步的市場增長和加速大規(guī)模的相關(guān)產(chǎn)品的使用。
這種情況反映了初期的網(wǎng)絡化技術(shù)所面臨的問題和挑戰(zhàn)。當時許多相互競爭的協(xié)議層出不窮,包括IBM的SNA,Xerox 的XNS, Novell的IPX/SPX,Apple的AppleTalk。還有其它的一些協(xié)議,但是后來TCP/IP的出現(xiàn),才成為了大多數(shù)網(wǎng)絡應用程序的首選,最終成為互聯(lián)網(wǎng)的技術(shù)定義。如果沒有協(xié)議和標準,互聯(lián)網(wǎng)將不會是今天這個樣子。
有了物聯(lián)網(wǎng),歷史正在重演,即便是規(guī)模大到無與倫比。最終,物聯(lián)網(wǎng)的“東西”也需要學會相互交流,直到某一天,設備制造商在當前不完全成熟的環(huán)境下投入籌碼,在如此復雜的環(huán)境下,這就產(chǎn)生了一定的風險,同時也有著無限的機會。一些通信技術(shù)隨著時間的推移,不可避免地逐漸消失,迫使一些使用這些通信技術(shù)的公司向其它公司轉(zhuǎn)移,同時也將其產(chǎn)品撤出市場。但是那些押注成功的公司將會在此次變動中獲得技術(shù)領(lǐng)先的所有好處。
那么,哪一種通信協(xié)議才是最可靠的呢?哪一個才是供應最大的智能產(chǎn)品制造商,并有最大的潛力生存到最后,最終成為連接物聯(lián)的熱門技術(shù)?這里,我們將嘗試著回答這些問題。我們覺得我們目前學到了一些重要的經(jīng)驗和教訓我們將在這里就這些問題做一些分享。因為我們也同樣要面對相同的困境,也充分意識到我們的決定將產(chǎn)生什么樣的意義。我們所做的所有事情的背后都有無線通信的連接技術(shù),因此我們付出了巨大的努力,以確保我們對可用的可行性方案了如指掌,并且能夠分辨在其特定的應用中的優(yōu)勢和劣勢。
我們的目的不是在于推廣某一種通信協(xié)議,而是使一切可連接,而互通互聯(lián)是實現(xiàn)這一目的的唯一途徑。所以我們接下來陸續(xù)分享的各種無線通信技術(shù)內(nèi)容實際上是互通互聯(lián)操作性指南(無線通信通關(guān)秘籍)。希望這些資源能對那些猶豫不決,不知道該用哪種通信技術(shù)而渴求進入到這個行業(yè)的實力廠家有足夠的價值。
什么是通信協(xié)議?我們?yōu)槭裁匆刮覀兊募彝ズ娃k公室變成智能化?簡單來講,通信協(xié)議是一組預定義的規(guī)則,網(wǎng)絡中的兩個,或者多個設備必須遵循這些規(guī)則來建立可靠的通信,并且成功地在彼此之交過程中能夠交換數(shù)據(jù)。為了使物聯(lián)網(wǎng)成為現(xiàn)實,這些通信很大一部分都是無線的,所以在過去的一些年里出現(xiàn)了各種各樣的由機器到機器的無線連接技術(shù)。他們大多數(shù)的共同特點包括低能耗和低帶寬要求,因此從根本上延長了電池的壽命,并能在有限的空間內(nèi)使用多個設備。由于無線電是一種共享的媒介,所以頻段是非常稀缺的資源。為了在一個既定的頻段中植入更多的設備,對于它們的低帶寬要求就顯得格外重要了。由于許多流行的無線電協(xié)議有許多的重疊的特性,乍一看,它們似乎都在做相同的工作,但正如我們已經(jīng)提到的,它們有著本質(zhì)的區(qū)別。有些無線通信技術(shù)的功能與其它技術(shù)完全不同,它們的發(fā)展目標和設想也不相同。一旦我們了解了它們與OSI reference model的關(guān)系,這一點就變得很清晰了。
國際標準化組織(OSI)早在上世紀80年代就開發(fā)了系統(tǒng)互聯(lián)(OSI)的模型,為通信標準的協(xié)調(diào)提供了一個框架。時至今日,它仍然是網(wǎng)絡通信中的主要參考模型。OSI框架將網(wǎng)絡通信過程分解為七個可管理的層次結(jié)構(gòu),每一個都有其特定的功能,處理明確定義的任務,并與其上下層級進行交互。七層OSI參考如下:
應用,演示,會話,傳輸,網(wǎng)絡,數(shù)據(jù)連接,Physical(物理性的)
每一層的名字都說明了其中提供的服務類型。這些服務和任務,在這一點上,我們不會全部描述; OSI模型已經(jīng)存在很長時間了,而且它的詳細信息遍布互聯(lián)網(wǎng)。不過,我們在本段中將繼續(xù)回到上面的話題,解釋OSI模型上的的特定連接解決方案以及這對廠商和終端用戶所帶來的結(jié)果。那是因為OSI模式是各個協(xié)議之間的根本區(qū)別的來源。
一些希望連接物聯(lián)網(wǎng)的標準只定義了七層OSI的一小部分,同時也依賴于其它可用技術(shù)來處理通信的其它方面。其它的從物理層一直到應用層,就其本身而言,這并不能使它們中的任意一個變得更好,或者更差。這意味著它們通?;谕耆煌脑瓌t,這是人們在試圖回答“哪種技術(shù)最適合我時?”應該注意的。另外一個比較重要的事情是,沒有完美的技術(shù)。不同的應用有不同的要求,沒有絕對的一個方案能解決所有應用。
晟瑞科技(Sunricher)無線物聯(lián)網(wǎng)應用案例(日本)
回到OSI,為了更好地可視化這個七層概念以及協(xié)議如何適合這個模式,您可以將其定義為人與人之間通信的框架。它可能不是我們過于關(guān)注的東西,而是在明確的規(guī)則下兩個想要相互交流的人,就像協(xié)議一樣。與OSI模式類似,這些規(guī)則也可以輕松地分解成若干層級。從最底層開始,即物理層,人類還需要一個可以稱為物理性的基礎(chǔ)設備的東西來進行通信。除了口頭的交流,通常還包括一些語音或者聲音等媒介。人類的語言器官也是位于OSI轉(zhuǎn)低層級的部分,隨著我們向上層移動,我們的通信規(guī)則將變得更狹窄,比如電話,音位,多義詞,語法結(jié)構(gòu)等等。OSI的頂層結(jié)構(gòu)是應用層,應用我們靈活的言語交際及隱含意義,應用層級是上下文差異化發(fā)生的地方。正是對我們是誰,我們在哪里,我們在做什么等等的意識,使得上下文交流和信息交流能以這樣一種方式進行,即參與過程的雙方對給定信息的理解完全相同,并且能夠在沒有任何理解意義差異的情況下進一步傳遞信息,或者根據(jù)對方的信息采集采取一些相關(guān)的行動。這正是我們?yōu)榱送ㄐ藕蛿?shù)據(jù)交換而將設備相互配對時想達到的目的。要實現(xiàn)這種上下文的對話,智能設備還需要知道它們是什么,它們會做什么樣的反應或者行為,能處于什么狀態(tài),如何調(diào)整等等。
晟瑞科技(Sunricher)無線物聯(lián)網(wǎng)應用案例(意大利)
每一個層級都很重要,每一層都定義了作為通信過程中所組成部分的任務。它們通過必要的網(wǎng)絡管理和維護,安全,數(shù)據(jù)交換等來實現(xiàn)同一協(xié)議下的設備之間的通信。不過,應用層是互通互聯(lián)的關(guān)鍵。如果沒有定義應用層,設備就不會知道通信的上下文,也永遠不會理解彼此,除非某些特定的產(chǎn)品供應商之間達成某種協(xié)議進行互通。這就解釋了為什么互通互聯(lián)操作性問題在兩個不同的協(xié)議下面是不能進行交流的。問題是,即使他們是在同一個協(xié)議下,如果特定的協(xié)議沒有定義OSI模式的最頂層,它們?nèi)匀皇菬o法進行通信的。
現(xiàn)參與進來的制造商,越來越意識到應用層在克服物聯(lián)網(wǎng)目前所面臨的互操作挑戰(zhàn)的重要性。這幾年出現(xiàn)了一些旨在解決OSI頂層問題的方案參與者,其中包括LoTivity或AllJoyn(現(xiàn)合并在開放連接基金會領(lǐng)導的一個項目下),傳輸層不可知的框架,這些框架位于現(xiàn)有的無線技術(shù)之上,能夠?qū)崿F(xiàn)跨越產(chǎn)品品牌,平臺或連接類型的通信?,F(xiàn)在討論這種方法是否正確還為時尚早,特別是考慮到目前現(xiàn)有的這些方案還在開發(fā)中。我們肯定會在某一點上會考慮到他們,但是首先我們需要看看當今物聯(lián)網(wǎng)最常見的無線通信標準。
接下來我們會陸續(xù)分享WiFi, Z-Wave, Zigbee, Thread, BLE等物聯(lián)網(wǎng)無線通信技術(shù)的優(yōu)缺點,敬請期待。
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