文章轉載來源《千家網》
由于物聯(lián)網部署的分散性，組織可以從廣泛的物聯(lián)網連接標準中進行選擇。物聯(lián)網能夠創(chuàng)建新的商業(yè)模式、產品提供以及數字轉型。數十億的物聯(lián)網設備可以通過擴展當前的蜂窩網絡連接起來，這將幫助組織保持與客戶的相關性，產生新的收入流，并為客戶提供競爭優(yōu)勢。
盡管物聯(lián)網正在被廣泛應用，連接設備也在迅速增加，但市場環(huán)境仍然是碎片化的。為了提供不斷發(fā)展的物聯(lián)網用例、應用程序和設備類型所需的網絡性能，新業(yè)務模型的連接必須靈活和敏捷。
什么是物聯(lián)網連接?
用于連接物聯(lián)網設備的方法，諸如應用程序、傳感器、跟蹤器、網關和網絡路由器等方法，通常被稱為物聯(lián)網連接。“物聯(lián)網連接”一詞也經常用于物聯(lián)網領域，指能夠支持這種連接形式的特定物聯(lián)網網絡解決方案。這些包括但不限于WiFi、蜂窩網絡和LPWAN。
在未確定哪種最適合企業(yè)時，經常將物聯(lián)網連接選項分為三個因素:帶寬容量(速度)、覆蓋面積和功耗。為物聯(lián)網連接找到優(yōu)先考慮所有三個因素的連接選項可能是具有挑戰(zhàn)性的。因此，在選擇物聯(lián)網連接選項之前，了解連接需求是至關重要的。
物聯(lián)網設備時代
物聯(lián)網使物理世界和數字世界的交互和協(xié)作成為可能；使企業(yè)能夠自動化和簡化其常規(guī)流程，為其提供許多優(yōu)勢。
由于技術的發(fā)展，工作場所正在發(fā)生變化。我們的日常生活中已經包含了數十億個設備。它們互相交談、與企業(yè)數據流通信。此外，它們正在越來越多地實時重塑和控制環(huán)境，以實現幾年前難以想象的結果。
物聯(lián)網(IoT)是指物體之間直接或通過云進行通信，其正在迅速發(fā)展。此外，數據流的排他性越來越低，開放性越來越強，而傳感器技術變得更小、更高效和更經濟。軟件、數據挖掘、機器學習和人工智能(AI)方面的這些發(fā)展，有望加深我們對設施與組織績效之間，以及設施與人績效之間關系的理解。
構建物聯(lián)網生態(tài)系統(tǒng)
為了塑造、管理和商業(yè)化像物聯(lián)網這樣的大型數字平臺，需要由眾多企業(yè)和技術組成的數字生態(tài)系統(tǒng)。像物聯(lián)網這樣的宏觀趨勢不僅僅是由一家企業(yè)或一項發(fā)明推動的。物聯(lián)網生態(tài)系統(tǒng)和平臺提供商之間有著非常協(xié)同的聯(lián)系，各方的整體利益創(chuàng)造了新的機會。
連接設備產生的海量數據（預計到2021年將達到137億），已經在數字領域留下了持久的印記，并推動了對5G高速移動網絡、云端實時數據管理和分析等平臺的需求。
被稱為物聯(lián)網生態(tài)系統(tǒng)的企業(yè)網絡，為物聯(lián)網商品和服務的開發(fā)和提供提供了動力。隨著物聯(lián)網系統(tǒng)變得越來越復雜和專業(yè)化，物聯(lián)網生態(tài)系統(tǒng)參與者之間的相互依賴關系也變得越來越重要和復雜。
成為強大的物聯(lián)網生態(tài)系統(tǒng)的一部分有很多優(yōu)勢：
協(xié)作使企業(yè)能夠利用合作伙伴的技能和資產，使自己從競爭對手中脫穎而出。例如，向全新的垂直行業(yè)銷售，這在其他情況下是不可能的。
第三方產品可以解決產品組合的差距，提高企業(yè)更快推出物聯(lián)網系統(tǒng)的能力，降低風險，并通過將投資分散到各個市場參與者來降低前期資本支出。
由于每個合作伙伴都帶來了一組獨特的消費者關系，因此合作伙伴關系通常會擴大市場覆蓋率和采用率。建立正確的聯(lián)盟還可以節(jié)省時間和資金，用于推進物聯(lián)網創(chuàng)新和價值創(chuàng)造。
企業(yè)經常尋求完整的端到端物聯(lián)網解決方案，這就需要眾多行業(yè)參與者的技術和服務的參與和集成。為了在部署新的物聯(lián)網系統(tǒng)時減少IT開銷，許多重大的物聯(lián)網部署可能需要跨一個或多個生態(tài)系統(tǒng)的十多個參與者之間的交互。當戰(zhàn)略上建立了這些合作伙伴生態(tài)系統(tǒng)時，企業(yè)采用和運營全面的物聯(lián)網系統(tǒng)就會容易得多，從而獲得更強的競爭優(yōu)勢。
物聯(lián)網中的數據處理
雖然數據處理周期從輸入階段開始，但我們應該首先考慮期望的結果。換句話說，在物聯(lián)網的幫助下，應該解決哪些問題?我們需要什么樣的數據?
舉個例子，每當制造機器的溫度超過閾值限制時，就能接收警報。
一旦確定了想要的結果，就必須想辦法實現。為了轉化成所需要的信息，傳感器設備收集到的數據需要以合適的格式存儲。
例如，當機器運行時，可以定期接收數據，如每10分鐘接收一次。我們可能希望利用該信息來確定自上次機器維修后已過去多久。通過觀察這些數據的趨勢，如果消耗量保持不變，便可預測何時達到某個小時數。
由于傳感器捕獲的數據量可能非常龐大，故需要一個可擴展的云服務，以便能夠存儲數據。且還須制定數據保留策略，并承認無限保留所有物聯(lián)網數據是不合邏輯的。隨著數據的積累和保存時間的延長，存儲數據的成本也隨之增加。另一方面，更少的數據等于更少的歷史典故和見解。因此，必須設定優(yōu)先級，并在要存儲的數據量和預算之間取得平衡。
在實現數據處理之前，確定資源使用和更新頻率(如計算能力、功率)之間的適當平衡是至關重要的。物聯(lián)網用例明確規(guī)定了什么是“良好的平衡”。
在某些使用場景中，立即了解收集的數據如何影響結果是至關重要的。為此，物聯(lián)網中的實時數據處理是必要的。但是，這可能是相當密集型的資源。例如，在某些其他用例中，每天只處理一次收集的數據就足夠了。
到目前為止，我們已經使用傳感器設備收集數據，使用網絡解決方案將數據傳輸到云服務，使用數據轉換流程將數據轉換為可用的信息?，F在是向用戶展示結果的時候了。
物聯(lián)網連接示例
企業(yè)構建的物聯(lián)網連接類型將決定新物聯(lián)網項目的成敗。當企業(yè)需要物聯(lián)網連接機制時，電池壽命、網絡覆蓋和成本等因素都會發(fā)揮作用。
物聯(lián)網連接技術
沒有連接，物聯(lián)網(IoT)就不可能實現。物聯(lián)網生態(tài)系統(tǒng)中的設備只有在連接到其他設備和物聯(lián)網技術時才能發(fā)揮作用，就像水槽連接到水管或電燈插入插座一樣。幸運的是，有多種物聯(lián)網連接技術可用。故此，了解對帶寬、范圍和功耗的需求，將助于做出最佳的選擇。
讓我們來一起探索最流行的物聯(lián)網連接技術和應用案例。
固定連接以太網
以太網連接是企業(yè)用來將物聯(lián)網設備連接到網絡的最早技術之一。對于不需要從固定位置移動的笨重設備來說，這仍然是一個不錯的選擇。通過使用以太網電源可以減少有線部署中使用的電纜數量，這是一種通過數據線而不是電源線傳輸電流的技術。
LPWAN支持大量傳感器的能力
在物聯(lián)網中，低功耗廣域網物聯(lián)網協(xié)議用于將少量數據從專用基站無線傳輸到傳感器和設備。
LPWAN技術“LoRa”由芯片制造商Semtech和Sigfox提供支持，最常被企業(yè)使用。LoRa和Sigfox都支持使用未經許可的工業(yè)、科學和醫(yī)療頻段進行雙向通信，其中包括歐洲的868 MHz頻段、北美的915 MHz頻譜和亞洲的433 MHz頻率。
在城市部署中，LoRa和Sigfox提供的實際范圍約為10公里，而在摩天大樓較少的開闊農村地區(qū)，范圍是這個數字的兩倍多。
Sigfox和Semtech都提供了網關，使自己的技術作為專用網絡的部署變得簡單和負擔得起。這些LPWAN技術在商業(yè)建筑和工業(yè)場所的物聯(lián)網部署中得到了廣泛的關注，這些建筑和工業(yè)場所擁有數千個傳感器和其他物聯(lián)網設備。
在LPWAN技術方面，LoRa處于領先地位，部分原因是一家名為Helium的初創(chuàng)企業(yè)在北美和歐洲推出了基于LoRaWAN技術的DIY物聯(lián)網網絡。
物聯(lián)網蜂窩連接
物聯(lián)網蜂窩連接在全球獲得了巨大的吸引力，2G和3G支持多種開創(chuàng)性的物聯(lián)網應用。有了4G服務，每個單元有更多的設備可能會帶來更大的帶寬、更低的延遲和更高的設備密度。5G網絡的引入最初是由5G新無線電(NR)標準實現的，將通過支持超可靠低延遲通信(URLLC)進一步改進這些網絡，這將支持越來越多的關鍵應用。
因此，蜂窩物聯(lián)網既能滿足大規(guī)模物聯(lián)網市場相對簡單的需求，又能滿足復雜環(huán)境和應用中高度獨特、微妙的需求。
除了移動網絡運營商之外，蜂窩物聯(lián)網生態(tài)系統(tǒng)也在快速增長，并得到越來越多的設備、芯片組、模塊和網絡基礎設施供應商的支持。其建立在世界3GPP標準之上。在無與倫比的全球覆蓋、服務質量、可擴展性、安全性以及處理各種用例的不同需求的靈活性方面，其比其他低功率廣域(LPWA)網絡技術表現得更好。
衛(wèi)星可以訪問難以接近的區(qū)域
對于物聯(lián)網設備，衛(wèi)星提供了真正無所不在的覆蓋，因為其可以連接到幾乎沒有地面物聯(lián)網連接的設備。如果企業(yè)需要在海洋中覆蓋物聯(lián)網，則需要衛(wèi)星連接。物聯(lián)網設備已經可以使用在地球上空23,000英里的軌道上運行的地球靜止衛(wèi)星在全球范圍內連接。隨著SpaceX等企業(yè)開始發(fā)射瞄針對聯(lián)網領域的巨大微型衛(wèi)星星座，低地球軌道衛(wèi)星也同樣變得越來越受歡迎。
企業(yè)Wifi
WiFi是家庭和企業(yè)的傳感器、安全攝像頭、物聯(lián)網設備等物聯(lián)網設備的連接方式。
全球使用最廣泛的無線網絡之一是WiFi?，F實世界中，未經許可的2.4 GHz和5 GHz頻段在距離接入點約410英尺處達到峰值。2.4 GHz的連接能夠實現150mbps的數據速率，并提高了穿過墻壁等固體物體的吞吐量。對于辦公室或其他結構中的物聯(lián)網設備，企業(yè)將使用2.4 GHz。通過5 GHz鏈路可以支持約1Gbps的數據速度。除非企業(yè)加強5 GHz頻段的信號，否則WiFi信號的范圍會減少約50%。
對于2.4 GHz或5 GHz頻段，典型的WiFi電池壽命為8到9小時。辦公室電腦和智能手機可以使用這種電池壽命，但傳感器和物聯(lián)網(IoT)設備需要數周、數月甚至數年的電池壽命。
物聯(lián)網連接協(xié)議
在構建支持物聯(lián)網生態(tài)系統(tǒng)的網絡時，技術專業(yè)人員有多種通信協(xié)議可供選擇。以下是最典型的。
藍牙和BLE
短波、超高頻無線電波被用于被稱為藍牙的短距離無線技術。盡管其最初主要用于音頻流媒體，但后來發(fā)展成為無線和連接設備的關鍵支持器。因此，物聯(lián)網安裝和個人區(qū)域網絡經常使用這種低功耗、短距離的物聯(lián)網連接選項。
最適合物聯(lián)網連接的新形式的藍牙是低功耗藍牙，也被稱為藍牙LE或BLE。顧名思義，BLE的耗電量比標準藍牙要低，這使得其在許多情況下特別具有吸引力，包括為消費者提供的智能家居、健康和健身追蹤器，以及為企業(yè)提供的店內導航。
LORA和LORAWAN
遠程通信能力通過被稱為LoRa的非蜂窩無線技術提供，也被稱為遠程通信。對于M2M和物聯(lián)網部署，其具有低功耗、數據傳輸安全的特點。LORA目前是Semtech射頻平臺的一部分，是一項專利技術。Semtech是LoRa聯(lián)盟的創(chuàng)始成員之一，該聯(lián)盟目前負責監(jiān)管LoRa技術。此外，LoRa聯(lián)盟創(chuàng)建并目前管理LoRaWAN，這是一個開放的基于云的協(xié)議，允許LoRa在物聯(lián)網設備之間進行通信。
WiFi
WiFi是一種流行的物聯(lián)網協(xié)議，因為其廣泛應用于住宅、商業(yè)和工業(yè)設施。WiFi可以分析大量的數據，并允許快速的數據傳輸。由于中短距離，局域網的情況特別適合WiFi。此外，WiFi有許多標準，其中最流行的是802.11n，這為技術人員提供了不同的部署方案。
對于各種物聯(lián)網用例，特別是那些涉及低功耗/電池供電設備的情況，許多WiFi標準，包括在家庭中經常使用的WiFi標準，都會消耗過多的功率。因此，WiFi并非適用于所有部署。WiFi的低范圍和較差的可擴展性是額外因素，使其在許多物聯(lián)網部署中使用不切實際。
蜂窩
蜂窩是物聯(lián)網應用中最流行和最常用的解決方案之一。其也是通信跨越更遠距離的最佳部署方案之一。目前，傳統(tǒng)的2G和3G標準正在逐漸被淘汰，同時由于通信企業(yè)的努力，新的高速標準4G/LTE和5G的覆蓋范圍正在迅速擴大。蜂窩網絡提供了高帶寬和可靠的通信。其能夠發(fā)送大量數據，這對許多物聯(lián)網部署至關重要。然而，這些功能比其他選擇更昂貴，且消耗更多的能源。
COAP
受限應用協(xié)議(CoAP)是由互聯(lián)網工程任務小組受限RESTful環(huán)境工作組于2013年推出的，此前其被開發(fā)用于基于HTTP的物聯(lián)網系統(tǒng)。CoAP使用用戶數據報協(xié)議創(chuàng)建安全連接，并允許多個站點之間的數據傳輸。CoAP使受限制的設備能夠加入物聯(lián)網環(huán)境，即使存在低帶寬、低可用性和低能源設備，也經常用于機器對機器(M2M)應用。
AMQP
AMQP是Advanced Message Queuing Protocol的縮寫，即高級消息隊列協(xié)議，這是一種開放的標準協(xié)議，用于更面向消息的中間件。因此，其獨立于所使用的消息代理或平臺，促進了系統(tǒng)之間的消息傳遞兼容性。即使跨距離或通過低于標準的網絡，也能提供穩(wěn)定性、安全性和互操作性。即使在系統(tǒng)不能同時可用的情況下，也能促進通信。
LWM2M
根據OMA SpecWorks的說法，LWM2M(輕量級M2M)是“一種為傳感器網絡和M2M環(huán)境的需求設計的設備管理協(xié)議”。這種通信協(xié)議是處理和存儲能力受限的低功耗設備的可行選擇，因為其是專門為物聯(lián)網環(huán)境和其他M2M應用中的遠程設備管理和遙測而創(chuàng)建的。
MQTT
其最初創(chuàng)建于1999年，名為消息隊列遙測傳輸，現在簡稱為MQTT。此協(xié)議不再使用消息隊列。MQTT使用發(fā)布-訂閱體系結構來支持M2M通信。其直接的消息傳遞架構促進了眾多設備之間的通信，并在受限的硬件上運行。
MQTT是為在低帶寬環(huán)境中運行而創(chuàng)建的，包括那些傳感器和移動設備連接到不穩(wěn)定網絡的環(huán)境。由于其能夠連接小代碼設備，因此經常被選擇用于因帶寬限制或不穩(wěn)定連接，而帶來不同程度延遲的無線網絡。將物聯(lián)網和工業(yè)物聯(lián)網設備連接在一起的最流行的開源協(xié)議是MQTT，其最初是作為一個專有協(xié)議存在的。
DDS
數據分發(fā)服務是由對象管理組(OMG)為實時系統(tǒng)創(chuàng)建的。DDS是一種用于以數據為中心的通信的中間件協(xié)議和API標準，OMG將其描述為“將系統(tǒng)的組件集成在一起，提供業(yè)務和關鍵任務IoT應用所需的低延遲數據連接、極高的可靠性和可擴展的架構?！痹揗2M標準使用發(fā)布-訂閱結構，提供高性能和高度可擴展的實時數據通信。
XMPP
可擴展消息傳遞和呈現協(xié)議(XMPP)最初由開源Jabber社區(qū)于21世紀初開發(fā)，用于實時人與人之間的對話，目前被用于輕量級中間件中的M2M通信和XML數據路由。XMPP最常用于以消費者為中心的物聯(lián)網實現，如智能設備，并促進網絡上眾多實體之間結構化但可擴展的數據的實時交換。XMPP標準基金會支持其作為開源。
Zigbee
Zigbee是物聯(lián)網環(huán)境中使用最廣泛的網狀網絡協(xié)議之一，是為建筑和家庭自動化而創(chuàng)建的。Zigbee是一種低功耗、短距離協(xié)議，可用于在多個設備上傳播通信。雖然其數據速率低于BLE，但范圍大于BLE。Zigbee提供靈活的自組織的網格、超低功耗和一系列應用程序，并由Zigbee聯(lián)盟管理。
Z-Wave
Z-Wave是一種基于低功耗射頻技術的無線網狀網絡通信協(xié)議，是另一種獨家選擇。與藍牙和WiFi一樣，Z-Wave支持智能設備之間的加密通信，為物聯(lián)網部署增加了一層安全保障。其經常用于商業(yè)應用，包括能源管理技術、家庭自動化產品和安全系統(tǒng)。在美國，其使用908.42兆赫的無線電頻率，盡管其頻率因國而異。Z-Wave聯(lián)盟是一個致力于提高使用Z-Wave的設備的技術和互操作性的成員聯(lián)盟，其支持Z-Wave。
物聯(lián)網連接選項
由于選擇如此之多且種類繁多，不斷變化的物聯(lián)網連接格局目前集中于滿足消費者和工業(yè)物聯(lián)網應用中數據密集型環(huán)境的需求。理想的通用物聯(lián)網連接解決方案應具有極低的設備功耗，能夠遠距離快速傳輸大量數據，并以允許智能企業(yè)繼續(xù)盈利的成本提供。
可悲的現實是，鑒于物聯(lián)網內用例的內在異構性，當前或不久的將來，都無法在不對上述基本物聯(lián)網連接因素做出任何妥協(xié)的情況下，容納所有潛在的智能應用程序。
因此，為了確定一個特定項目的最佳解決方案，總是有必要在三個基本連接因素之間妥協(xié)，即范圍、帶寬和功耗。為了智能組織選擇理想的連接網絡，必須能夠識別項目部署的每個階段的需求，并對物聯(lián)網用例的細節(jié)有全面的了解。為了幫助了解最常見的網絡技術所提供的權衡，這里列出了物聯(lián)網中使用最廣泛的連接解決方案。
如何選擇正確的物聯(lián)網選項?
術語“物聯(lián)網連接”是指物聯(lián)網生態(tài)系統(tǒng)的每個組件之間的互連，包括傳感器、網關、路由器、平臺、應用程序和其他系統(tǒng)。其通常是指根據帶寬、范圍和功率需求分類的各種網絡系統(tǒng)。物聯(lián)網項目的需求各不相同，很多項目根據自己的需求使用各種連接方法。
借助這篇物聯(lián)網連接選項的簡要概述，可以更好地定義自身的需求，做出更明智的決定，并以正確的方式啟動智能項目。
選擇正確的物聯(lián)網選項的重要性
物聯(lián)網是一項將數字世界和物理世界結合起來，提供更智能未來的大規(guī)模技術，其潛力無限，不斷吸引著市場參與者和投資。隨著商業(yè)和工業(yè)物聯(lián)網驅動的企業(yè)之間的競爭激增，尋找殺手級市場差異化因素的需求日益增長，這些差異化因素將給競爭對手帶來額外的優(yōu)勢，即使只是輕微的優(yōu)勢。
盡管涉及信息和運營技術融合的物聯(lián)網部署總有改進的空間，但有時連接性似乎被視為理所當然。由于蜂窩、WiFi和藍牙等廣泛使用的無線技術的存在，許多物聯(lián)網參與者忽視了擁有適當的物聯(lián)網連接的重要性。這可能最終導致項目失敗，因為無法控制迅速膨脹的數據泛濫。
因此，仔細選擇合適的物聯(lián)網連接解決方案對任何物聯(lián)網項目的成功都是至關重要的，因為其可以讓用戶完全控制智能數據流。最后，通過有效和可互操作的物聯(lián)網連接解決方案連接資產可能是成功的關鍵因素。
物聯(lián)網連接挑戰(zhàn)
物聯(lián)網已經對人們的生活、互動和開展業(yè)務的方式產生了一些影響。數十億聯(lián)網設備正在把整個地球變成一個巨大的數字中心。物聯(lián)網連接在試圖創(chuàng)建更智能的住宅、辦公室、汽車和其他操作時遇到了許多問題，包括以下內容。
可擴展性
隨著越來越多的設備被連接，底層基礎設施必須是可擴展的。據預測，僅在2021年，全球將安裝358.2億臺物聯(lián)網設備。隨著企業(yè)增加更多的物聯(lián)網連接設備，如傳感器、網關、路由器或攝像頭，物聯(lián)網的增長也引發(fā)了新型數據的海嘯。
擴展問題的多個方面包括成本、復雜性和帶寬效率。根據McKinsey Digital的數據，每秒就有127臺設備首次連接到互聯(lián)網。因此，隨著網絡的擴展，服務提供商、網絡運營商和其他數字推動者需要實施物聯(lián)網連接解決方案來處理維護和管理工作量。
兼容性
隨著物聯(lián)網的發(fā)展，各種解決方案爭相成為標準，使得集成具有挑戰(zhàn)性。多樣化的操作系統(tǒng)、脫節(jié)的云服務以及缺乏標準化的機器對機器(M2M)協(xié)議都可能導致兼容性問題。
為了保持持續(xù)的兼容性，用戶必須更新和修補其設備。例如，當兩個物聯(lián)網設備相互連接并具有不同的軟件版本時，可能會出現性能問題。與此相關，實現物聯(lián)網平臺中各種智能設備之間的數據同步和互操作性具有挑戰(zhàn)性。
安全
能想象一臺普通的物聯(lián)網設備在上線五分鐘后就成為攻擊目標嗎？隨著越來越多的設備連接到互聯(lián)網，預計這一趨勢只會增加。根據Symantec的數據，網絡路由器在針對物聯(lián)網設備的網絡攻擊中占了大多數，每個路由器平均每月受到5200次攻擊。
除了已經強調的可擴展性和互操作性問題之外，典型的網絡安全問題也需要解決，以便物聯(lián)網部署的成功。其中包括訪問控制、分布式拒絕服務(DDoS)攻擊、設備標識、個人數據保護、身份驗證和其他機密性問題。為了提供端到端安全性，必須能夠快速進行調整，以便在被利用之前糾正問題。
總結
物聯(lián)網部署的分散性意味著組織可以從許多物聯(lián)網連接標準中選擇。如何連接物聯(lián)網是物聯(lián)網最重要的決策之一。物聯(lián)網連接的選擇應基于仔細評估每個部署的特點。對于某些非常高的速度，超低延遲連接是必需的。
這可能會導致采用5G或4G蜂窩物聯(lián)網連接，但這一決定必須與這些技術可能的成本和功耗相平衡。對于一些更簡單的部署，需要更小的電池，并實現物聯(lián)網連接的低成本效益、低速連接可能是理想的。
