物聯(lián)網(wǎng)（IoT）正在逐步跨越各個(gè)行業(yè)。然而，盡管它的應(yīng)用迅速增長(zhǎng)，我們也聽(tīng)到了各種樂(lè)觀的預(yù)測(cè)，但這場(chǎng)革命還有另一個(gè)令人難以置信的方面。BeechamResearch最近的一份報(bào)告估計(jì)，大約四分之三的物聯(lián)網(wǎng)項(xiàng)目將被視為不成功。同樣，根據(jù)微軟2019年IoT信號(hào)報(bào)告，近三分之一的項(xiàng)目在概念驗(yàn)證階段就已經(jīng)失敗。

那么，出了什么問(wèn)題，為什么？在微軟的同一份報(bào)告中，技術(shù)挑戰(zhàn)和復(fù)雜性位居物聯(lián)網(wǎng)挑戰(zhàn)之首，BeechamResearch的這項(xiàng)研究進(jìn)一步放大了連接限制，特別是在覆蓋、可擴(kuò)展性、可靠性和帶寬方面。從一個(gè)典型的小型部署開(kāi)始，當(dāng)一個(gè)網(wǎng)絡(luò)擴(kuò)展到數(shù)千個(gè)設(shè)備時(shí)，企業(yè)往往會(huì)錯(cuò)過(guò)對(duì)所涉及技術(shù)要求的準(zhǔn)確評(píng)估。

在通信行業(yè)工作多年，以下是我在物聯(lián)網(wǎng)方面遇到的五大網(wǎng)絡(luò)挑戰(zhàn)，以及技術(shù)領(lǐng)導(dǎo)者在考慮多種連接選項(xiàng)時(shí)應(yīng)該知道的事項(xiàng)。

1.有限的可擴(kuò)展性可用于持續(xù)網(wǎng)絡(luò)擴(kuò)展

可擴(kuò)展性問(wèn)題是多方面的，包括通信網(wǎng)絡(luò)的成本、復(fù)雜性和帶寬效率。許多公司實(shí)施連接解決方案后才意識(shí)到，隨著網(wǎng)絡(luò)的增長(zhǎng)，他們無(wú)法跟上維護(hù)和管理開(kāi)銷。

大量連接終端的流線型操作需要極為省電的連接，以實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)單快速的設(shè)備安裝，同時(shí)盡可能減少電池更換和充電。最重要的是，與帶有樹(shù)和側(cè)臂的網(wǎng)格拓?fù)湎啾龋h(yuǎn)程星形拓?fù)涓子跇?gòu)建和管理。使用短程技術(shù)的Mesh網(wǎng)絡(luò)通常需要額外的中繼路由器來(lái)確保足夠的設(shè)備密度和覆蓋范圍，這增加了網(wǎng)絡(luò)配置和管理的復(fù)雜性。

對(duì)于經(jīng)得起未來(lái)考驗(yàn)的物聯(lián)網(wǎng)體系結(jié)構(gòu)來(lái)說(shuō)，同樣重要的是一種帶寬效率高、容量大的通信解決方案，該解決方案可以處理數(shù)百萬(wàn)次的日常傳輸，而不會(huì)影響消息的傳遞能力。這樣，新設(shè)備就可以無(wú)縫地集成到網(wǎng)絡(luò)中，而不會(huì)中斷現(xiàn)有設(shè)備的操作。

2.網(wǎng)絡(luò)占用不穩(wěn)定和不一致

與消費(fèi)類應(yīng)用不同，大多數(shù)工業(yè)部署發(fā)生在地形不對(duì)稱或金屬結(jié)構(gòu)密集環(huán)境的偏遠(yuǎn)地區(qū)，許多無(wú)線解決方案無(wú)法滿足這些環(huán)境。

為了避免蜂窩服務(wù)和其他第三方管理的連接的“盲點(diǎn)”陷阱，值得考慮的是私有部署，在這種情況下，您可以獲得充分的靈活性和對(duì)網(wǎng)絡(luò)覆蓋的控制。此外，在亞千兆赫茲頻段運(yùn)行的無(wú)線技術(shù)，如低功耗廣域網(wǎng)（LPWAN），為高層建筑和結(jié)構(gòu)密集、地理位置分散的工業(yè)園區(qū)提供了廣泛的范圍和出色的穿透能力，可實(shí)現(xiàn)可靠的數(shù)據(jù)連接。

3.共存無(wú)線網(wǎng)絡(luò)間的干擾

由于其免費(fèi)接入，無(wú)許可證頻譜已成為許多無(wú)線無(wú)線電系統(tǒng)的流行選擇。然而，隨著越來(lái)越多的連接設(shè)備使用同一個(gè)無(wú)許可證的頻段，系統(tǒng)間和系統(tǒng)內(nèi)的干擾是一個(gè)日益嚴(yán)峻的挑戰(zhàn)。

減輕干擾問(wèn)題的一個(gè)簡(jiǎn)單方法是避免使用已經(jīng)飽和的信道。例如，在工業(yè)環(huán)境中，2.4GHz頻段通常會(huì)因使用Wi-Fi、Bluetooth、Zigbee、Thread、Z-Wave和許多其他技術(shù)的系統(tǒng)過(guò)度擁擠。因此，為物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備操作選擇另一個(gè)信道可以減輕該頻帶的壓力，并降低數(shù)據(jù)丟失的風(fēng)險(xiǎn)。除此之外，從長(zhǎng)遠(yuǎn)來(lái)看，具有經(jīng)驗(yàn)證的內(nèi)置機(jī)制的無(wú)線技術(shù)對(duì)于保障QoS和網(wǎng)絡(luò)可靠性至關(guān)重要。

4.克服OT和IT差距

基于工廠總線的超可靠協(xié)議是工廠自動(dòng)化的重要組成部分。然而，這些協(xié)議從來(lái)沒(méi)有打算用于企業(yè)IT系統(tǒng)或基于云的應(yīng)用程序的車間之外的數(shù)據(jù)連接。這不可避免地在OT和IT系統(tǒng)之間造成了一個(gè)缺口，因?yàn)樗鼈儽舜酥g保持著斷開(kāi)。

如今，越來(lái)越多的工業(yè)傳感器都配備了額外的無(wú)線接口，以實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程監(jiān)控和診斷的數(shù)據(jù)采集。因此，迫切需要一個(gè)通用的中間件，它充當(dāng)現(xiàn)有OT和IT系統(tǒng)之間的橋梁，并且可以根據(jù)用戶的需要靈活地部署在內(nèi)部或外部。中間件在車間整理來(lái)自物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)，并通過(guò)MQTT等開(kāi)放接口有效地將數(shù)據(jù)重新路由到正確的it后端。同時(shí)作為網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控點(diǎn)的中央設(shè)備進(jìn)行故障診斷和故障排除。

5.長(zhǎng)期設(shè)備互操作性

物聯(lián)網(wǎng)生態(tài)系統(tǒng)的巨大復(fù)雜性意味著需要使用異構(gòu)設(shè)備來(lái)解決廣泛的連接應(yīng)用。同時(shí)，在技術(shù)進(jìn)步的不斷和危險(xiǎn)的步伐中，物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)必須保持靈活性，無(wú)縫地集成和利用創(chuàng)新的、優(yōu)化的硬件設(shè)計(jì)，這些硬件設(shè)計(jì)正在沿著這條路線發(fā)展。

對(duì)于物聯(lián)網(wǎng)基礎(chǔ)設(shè)施的長(zhǎng)期設(shè)備互操作性，企業(yè)應(yīng)避開(kāi)供應(yīng)商鎖定和向后兼容性問(wèn)題，這些問(wèn)題通常與硬件驅(qū)動(dòng)的專有無(wú)線解決方案相關(guān)。或者，基于可靠標(biāo)準(zhǔn)開(kāi)發(fā)組織（如ETSI、IEEE、3GPP）批準(zhǔn)的可靠標(biāo)準(zhǔn)構(gòu)建的技術(shù)提供了一個(gè)透明、通用的框架，在未來(lái)幾年內(nèi)促進(jìn)全球采用和跨供應(yīng)商支持。

最后的想法

為了確保物聯(lián)網(wǎng)的成功，最重要的是要超越聯(lián)網(wǎng)基礎(chǔ)設(shè)施的即時(shí)需求，了解和規(guī)劃未來(lái)可能出現(xiàn)的重要技術(shù)要求。物聯(lián)網(wǎng)計(jì)劃可能從小處著手，但關(guān)鍵是要大膽思考并在需要時(shí)迅速擴(kuò)展。
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