如何選擇物聯(lián)網(wǎng)（IoT）協(xié)議

選擇正確的物聯(lián)網(wǎng)協(xié)議對(duì)您企業(yè)的物聯(lián)網(wǎng)項(xiàng)目可能意味著一切。

自1982年第一臺(tái)非官方的物聯(lián)網(wǎng)（IoT）設(shè)備——卡內(nèi)基梅隆汽水機(jī)問(wèn)世以來(lái)，已有超過(guò)30年的歷史了。該設(shè)備被改裝成向一群大學(xué)生報(bào)告其飲料余量，這些學(xué)生希望得到冰涼的可樂(lè)，但是他們往往到了汽水機(jī)后發(fā)現(xiàn)飲料沒(méi)有了。幾十年后，物聯(lián)網(wǎng)還沒(méi)有走出發(fā)展階段，也沒(méi)有實(shí)現(xiàn)我們所期待的大規(guī)模潛力。但這即將改變。

在過(guò)去的10年中，物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)變得更加經(jīng)濟(jì)有效。設(shè)備本身成本更低、更節(jié)能、體積更小、并且越來(lái)越優(yōu)化，以填補(bǔ)物聯(lián)網(wǎng)架構(gòu)中的特定角色，從而創(chuàng)造新的業(yè)務(wù)成果。在接下來(lái)的20年里，我們可以將多達(dá)一萬(wàn)億臺(tái)設(shè)備連接到互聯(lián)網(wǎng)。我們連接的設(shè)備數(shù)量越多，我們能夠通過(guò)物聯(lián)網(wǎng)發(fā)現(xiàn)和實(shí)現(xiàn)業(yè)務(wù)改進(jìn)的機(jī)會(huì)就越多。

現(xiàn)在，所需的技術(shù)已接近成熟，功能性物聯(lián)網(wǎng)實(shí)施正在逐漸增加。物聯(lián)網(wǎng)服務(wù)和系統(tǒng)的浪潮已經(jīng)開(kāi)始涌入市場(chǎng)，并充斥著各種各樣的架構(gòu)、功能集和應(yīng)用程序。雖然在投資物聯(lián)網(wǎng)硬件或完整的物聯(lián)網(wǎng)解決方案時(shí)需要考慮許多因素，但要了解物聯(lián)網(wǎng)傳感器可用的協(xié)議，以及具有前瞻性思維的商業(yè)決策者如何做出最佳的協(xié)議選擇，無(wú)論是現(xiàn)在還是以后，都是至關(guān)重要的。

如何選擇物聯(lián)網(wǎng)（IoT）協(xié)議

物聯(lián)網(wǎng)協(xié)議是物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)節(jié)點(diǎn)所使用的網(wǎng)絡(luò)語(yǔ)言，對(duì)部署的整體可行性至關(guān)重要。該協(xié)議規(guī)定了物聯(lián)網(wǎng)解決方案通信的范圍、格式和復(fù)雜性，并在確定成本和功能方面發(fā)揮了主要作用。

因此，如果您對(duì)部署自己的物聯(lián)網(wǎng)感興趣，那么如何選擇合適的協(xié)議—— 一個(gè)符合您需求和規(guī)模的協(xié)議？這里有兩個(gè)主要因素需要考慮：

電源：傳感器是否需要電池電源支持工作數(shù)天、數(shù)月或數(shù)年？它們需要多久報(bào)告一次？是否考慮使用一次性設(shè)備、或者是否可以使用可更換電池或可充電電池？

連接性：通信需要覆蓋的范圍，以及每條消息需要發(fā)送多少數(shù)據(jù)？網(wǎng)絡(luò)提供商是否能夠保證您的連接需求？

如果物聯(lián)網(wǎng)部署的需求隨著實(shí)際應(yīng)用場(chǎng)景而下降，通常會(huì)表明他們應(yīng)該考慮哪些協(xié)議以及預(yù)期的成本。最小且要求最低的物聯(lián)網(wǎng)設(shè)置——用于連網(wǎng)的家庭或辦公室——可以在普通的Wi-Fi網(wǎng)絡(luò)上運(yùn)行，所有組件都可以持續(xù)供電。近距離網(wǎng)絡(luò)連接的其他選擇是Zigbee、Z-Wave和藍(lán)牙。

在功耗、范圍和成本方面，每種方法都有不同的優(yōu)點(diǎn)和缺點(diǎn)。

對(duì)于需要少量數(shù)據(jù)傳輸?shù)霓r(nóng)場(chǎng)、校園或城市等較大的區(qū)域來(lái)說(shuō)，獨(dú)立的低功耗廣域網(wǎng)（LPWAN）是完美的解決方案——LoRaWAN和SigFox是兩種最受歡迎的LPWAN。當(dāng)談到覆蓋區(qū)域和跨越邊界時(shí)，像NB-IoT或Cat-M這樣的蜂窩協(xié)議可能看起來(lái)更實(shí)用。

讓我們來(lái)看看LPWAN的具體實(shí)例，以及蜂窩物聯(lián)網(wǎng)部署，以幫助了解哪些選項(xiàng)有助于未來(lái)的物聯(lián)網(wǎng)優(yōu)勢(shì)和成長(zhǎng)。

使用LPWAN運(yùn)行優(yōu)化區(qū)域網(wǎng)絡(luò)

如果您管理大型項(xiàng)目，如建筑項(xiàng)目、煉油廠、或任何需要在廣闊的區(qū)域上跟蹤人員、設(shè)備和危險(xiǎn)條件的類似操作，您可能已經(jīng)考慮過(guò)啟動(dòng)自己的物聯(lián)網(wǎng)部署。也許您經(jīng)營(yíng)著一家工廠或倉(cāng)庫(kù)；也許您負(fù)責(zé)監(jiān)管牧場(chǎng)或其他農(nóng)業(yè)區(qū)；也許您維護(hù)一個(gè)大型學(xué)校或政府園區(qū)。所有這些都是物聯(lián)網(wǎng)似乎有望產(chǎn)生持久業(yè)務(wù)影響的行業(yè)——?jiǎng)?chuàng)造更高效的流程、節(jié)省資金并創(chuàng)造新的收入。對(duì)于連接面積大于單個(gè)小型建筑物的網(wǎng)絡(luò)，LPWAN通常是最有意義的。

如果您部署像LoRaWAN這樣的LPWAN而不是連接到蜂窩式物聯(lián)網(wǎng)，那么您很可能會(huì)支付相同或更少的費(fèi)用，并且您將在部署中擁有更多元素。雖然成本效益模型會(huì)根據(jù)您的業(yè)務(wù)模式而有所不同，但LPWAN通常會(huì)為您提供所需覆蓋區(qū)域的專有區(qū)域網(wǎng)絡(luò)：您擁有所有設(shè)備、網(wǎng)絡(luò)和通過(guò)網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)臄?shù)據(jù)。

如果您搭建自己的LPWAN，您將負(fù)責(zé)監(jiān)控、支持、維護(hù)和維修所出現(xiàn)的故障，您還必須確定如何防護(hù)您的網(wǎng)絡(luò)安全。出于這些原因，強(qiáng)烈建議您部署包含整個(gè)解決方案的LPWAN。這意味著由一家公司創(chuàng)建傳感器、網(wǎng)關(guān)、云和應(yīng)用程序，而不是零散地組裝在一起。其優(yōu)點(diǎn)在于，一切都是預(yù)先集成的，旨在安全地協(xié)同工作，而且當(dāng)您需要支持和維護(hù)時(shí)，您將始終知道該打電話給誰(shuí)。

另一個(gè)顯著的區(qū)別是，與蜂窩數(shù)據(jù)包不同，LPWAN傳輸并不總是等待接收確認(rèn)。這可能是一種好處，也是一種負(fù)擔(dān)：您可以在沒(méi)有確認(rèn)的情況下在系統(tǒng)上獲得更多流量，但有時(shí)您會(huì)因網(wǎng)絡(luò)擁塞而丟失數(shù)據(jù)。

兩種最流行的LPWAN協(xié)議是LoRaWAN和SigFox。其中，LoRaWAN和LoRa技術(shù)近年來(lái)增長(zhǎng)最快，并且未來(lái)五年的增長(zhǎng)潛力巨大。但這并不能低估SigFox，它主要在歐洲啟動(dòng)和運(yùn)行，而且每臺(tái)設(shè)備的功耗比要LoRaWAN低。SigFox的數(shù)據(jù)有效負(fù)載也比LoRaWAN小，使得更低的功耗成為可能，但也限制了SigFox用戶使用LoRa技術(shù)所提供的某些行業(yè)和關(guān)鍵功能，如支持執(zhí)行器和現(xiàn)場(chǎng)更新。

對(duì)于LoRa和LoRaWAN來(lái)說(shuō)，最簡(jiǎn)單的例證是它們的廣泛支持、多功能性和前景。超過(guò)500家領(lǐng)先的科技公司加入了LoRa聯(lián)盟。LoRa技術(shù)不斷發(fā)展，以滿足不斷變化的物聯(lián)網(wǎng)方法和新應(yīng)用實(shí)例。

利用蜂窩協(xié)議駕馭遠(yuǎn)程物聯(lián)網(wǎng)

想象一下，您負(fù)責(zé)為全市或全省范圍的醫(yī)院、零售商、機(jī)場(chǎng)或其他企業(yè)提供服務(wù)，并且可以從一致的清晰視圖中獲益；或者想象一下，您參與了備災(zāi)或環(huán)境監(jiān)測(cè)，需要分析來(lái)自跨區(qū)域傳感器和數(shù)據(jù)源的信息；也許您經(jīng)營(yíng)一家租賃公司，可以使用一種方法在不可預(yù)測(cè)的廣闊空間內(nèi)緊密跟蹤您的設(shè)備和車輛。對(duì)于那些在廣闊地域中經(jīng)營(yíng)，或者在他們無(wú)法合法地建立網(wǎng)關(guān)的領(lǐng)域，蜂窩協(xié)議將是首要選擇。

雖然可能會(huì)出現(xiàn)其他技術(shù)，并在仍在發(fā)展中的市場(chǎng)中占有一席之地，但似乎占市場(chǎng)份額最大的兩個(gè)協(xié)議是CAT-M和NB-IOT。

在這兩者中，窄帶物聯(lián)網(wǎng)（NB-IoT）的電池效率更高，并且可能以較低的訂閱價(jià)格提供。它提供了低功耗的通信和與LoRa配置文件更緊密匹配的數(shù)據(jù)大小，從而簡(jiǎn)化了希望涵蓋LPWAN和蜂窩使用案例的物聯(lián)網(wǎng)提供商的跨傳感器的兼容性。

相反，Cat-M將允許更高的數(shù)據(jù)速率和低延遲通信，如果用戶需要從他或她的物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備收集大型文件或?qū)⒋罅扛峦扑偷轿锫?lián)網(wǎng)端點(diǎn)，這可能是至關(guān)重要的。Cat-M將允許低質(zhì)量語(yǔ)音，并將更多地用于真正的實(shí)時(shí)應(yīng)用，如智能車輛。

蜂窩物聯(lián)網(wǎng)協(xié)議提供了一種在區(qū)域、全國(guó)甚至跨大陸范圍內(nèi)利用物聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)的方法，而無(wú)需預(yù)先建立網(wǎng)關(guān)來(lái)創(chuàng)建覆蓋區(qū)域。相反，可以利用供應(yīng)商現(xiàn)有的基站傳輸物聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)。這也意味著您的物聯(lián)網(wǎng)將具有與蜂窩網(wǎng)絡(luò)相同的盲點(diǎn)，并且如果網(wǎng)絡(luò)連接中斷（出于維護(hù)、訂閱限制、緊急情況或其他原因），您的物聯(lián)網(wǎng)也將中斷。盡管如此，部署的便利性和覆蓋范圍往往超過(guò)了依賴蜂窩網(wǎng)提供商的成本和局限性。

期待

NB-IoT和Cat-M協(xié)議的普及程度還有待觀察。兩者的推出都是相對(duì)較新的，而且還在不斷增長(zhǎng)，兩者的可用性在很大程度上更依賴于蜂窩供應(yīng)商的計(jì)劃。最終，NB-IoT的低功耗通信將以適當(dāng)?shù)某杀緸榇蠖鄶?shù)人所青睞，并最終使其他蜂窩協(xié)議相形見(jiàn)絀。但是，LPWAN和LoRaWAN仍然會(huì)存在，特別是那些想要覆蓋大面積或擁有專有網(wǎng)絡(luò)的公司。

也許我們會(huì)看到更多的物聯(lián)網(wǎng)公司轉(zhuǎn)向與協(xié)議無(wú)關(guān)的模式，在這種模式下，您無(wú)需選擇某個(gè)協(xié)議來(lái)部署哪個(gè)物聯(lián)網(wǎng)解決方案。您的傳感器可以支持多協(xié)議。當(dāng)您考慮部署物聯(lián)網(wǎng)并著眼于未來(lái)的兼容性時(shí)，請(qǐng)注意您可以考慮哪些協(xié)議，并選擇一個(gè)對(duì)您的規(guī)模、功耗和連接需求以及技術(shù)的未來(lái)更有意義的協(xié)議。