物聯(lián)網(wǎng)（IoT）正在逐步跨越各個行業(yè)。然而，盡管它的應用迅速增長，我們也聽到了各種樂觀的預測，但這場革命還有另一個令人難以置信的方面。BeechamResearch最近的一份報告估計，大約四分之三的物聯(lián)網(wǎng)項目將被視為不成功。同樣，根據(jù)微軟2019年IoT信號報告，近三分之一的項目在概念驗證階段就已經(jīng)失敗。
那么，出了什么問題，為什么？在微軟的同一份報告中，技術(shù)挑戰(zhàn)和復雜性位居物聯(lián)網(wǎng)挑戰(zhàn)之首，BeechamResearch的這項研究進一步放大了連接限制，特別是在覆蓋、可擴展性、可靠性和帶寬方面。從一個典型的小型部署開始，當一個網(wǎng)絡擴展到數(shù)千個設備時，企業(yè)往往會錯過對所涉及技術(shù)要求的準確評估。
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)絡挑戰(zhàn)，以及技術(shù)領(lǐng)導者在考慮多種連接選項時應該知道的事項。
1.有限的可擴展性可用于持續(xù)網(wǎng)絡擴展
可擴展性問題是多方面的，包括通信網(wǎng)絡的成本、復雜性和帶寬效率。許多公司實施連接解決方案后才意識到，隨著網(wǎng)絡的增長，他們無法跟上維護和管理開銷。
大量連接終端的流線型操作需要極為省電的連接，以實現(xiàn)簡單快速的設備安裝，同時盡可能減少電池更換和充電。最重要的是，與帶有樹和側(cè)臂的網(wǎng)格拓撲相比，遠程星形拓撲更易于構(gòu)建和管理。使用短程技術(shù)的Mesh網(wǎng)絡通常需要額外的中繼路由器來確保足夠的設備密度和覆蓋范圍，這增加了網(wǎng)絡配置和管理的復雜性。
對于經(jīng)得起未來考驗的物聯(lián)網(wǎng)體系結(jié)構(gòu)來說，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)百萬次的日常傳輸，而不會影響消息的傳遞能力。這樣，新設備就可以無縫地集成到網(wǎng)絡中，而不會中斷現(xiàn)有設備的操作。
2.網(wǎng)絡占用不穩(wěn)定和不一致
與消費類應用不同，大多數(shù)工業(yè)部署發(fā)生在地形不對稱或金屬結(jié)構(gòu)密集環(huán)境的偏遠地區(qū)，許多無線解決方案無法滿足這些環(huán)境。
為了避免蜂窩服務和其他第三方管理的連接的“盲點”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網(wǎng)絡覆蓋的控制。此外，在亞千兆赫茲頻段運行的無線技術(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，可實現(xiàn)可靠的數(shù)據(jù)連接。
3.共存無線網(wǎng)絡間的干擾
由于其免費接入，無許可證頻譜已成為許多無線無線電系統(tǒng)的流行選擇。然而，隨著越來越多的連接設備使用同一個無許可證的頻段，系統(tǒng)間和系統(tǒng)內(nèi)的干擾是一個日益嚴峻的挑戰(zhàn)。
減輕干擾問題的一個簡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頻段通常會因使用Wi-Fi、Bluetooth、Zigbee、Thread、Z-Wave和許多其他技術(shù)的系統(tǒng)過度擁擠。因此，為物聯(lián)網(wǎng)設備操作選擇另一個信道可以減輕該頻帶的壓力，并降低數(shù)據(jù)丟失的風險。除此之外，從長遠來看，具有經(jīng)驗證的內(nèi)置機制的無線技術(shù)對于保障QoS和網(wǎng)絡可靠性至關(guān)重要。
4.克服OT和IT差距
基于工廠總線的超可靠協(xié)議是工廠自動化的重要組成部分。然而，這些協(xié)議從來沒有打算用于企業(yè)IT系統(tǒng)或基于云的應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)之間造成了一個缺口，因為它們彼此之間保持著斷開。
如今，越來越多的工業(yè)傳感器都配備了額外的無線接口，以實現(xiàn)遠程監(jiān)控和診斷的數(shù)據(jù)采集。因此，迫切需要一個通用的中間件，它充當現(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自物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)絡的數(shù)據(jù)，并通過MQTT等開放接口有效地將數(shù)據(jù)重新路由到正確的it后端。同時作為網(wǎng)絡監(jiān)控點的中央設備進行故障診斷和故障排除。
5.長期設備互操作性
物聯(lián)網(wǎng)生態(tài)系統(tǒng)的巨大復雜性意味著需要使用異構(gòu)設備來解決廣泛的連接應用。同時，在技術(shù)進步的不斷和危險的步伐中，物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)絡必須保持靈活性，無縫地集成和利用創(chuàng)新的、優(yōu)化的硬件設計，這些硬件設計正在沿著這條路線發(fā)展。
對于物聯(lián)網(wǎng)基礎設施的長期設備互操作性，企業(yè)應避開供應商鎖定和向后兼容性問題，這些問題通常與硬件驅(qū)動的專有無線解決方案相關(guān)?；蛘撸诳煽繕藴书_發(fā)組織（如ETSI、IEEE、3GPP）批準的可靠標準構(gòu)建的技術(shù)提供了一個透明、通用的框架，在未來幾年內(nèi)促進全球采用和跨供應商支持。
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)基礎設施的即時需求，了解和規(guī)劃未來可能出現(xiàn)的重要技術(shù)要求。物聯(lián)網(wǎng)計劃可能從小處著手，但關(guān)鍵是要大膽思考并在需要時迅速擴展。
