关于工业物联网的深度思考

关于工业物联网的深度思考,第1张

工业物联网是指在工业中应用物联网技术,实现工业特有的价值增值的技术模式。

所有物联网都是为了实现万物互联,特别是物与物的互联,但是工业物联网又有其专有属性,原因是与工业物联网相对的消费物联网本身的联网密度、联网的实时性、联网物的异质化要求都不高,而工业物联网的要求主要表现在联网密度、联网实时性及联网异质化三个方面。

思考所有问题都需要从宏观到微观的细化过程,工业物联网也不能例外,我认为对工业物联网进行深度思考,需要从以下五个维度进行分析,否则将会要么带来一叶障目,要么带来好高骛远。

首先需要我们思考的问题是,工业物联网的价值、意义和目的是什么;第二个是工业物联网需要连什么的问题,这是一个范围的概念;第三个需要我们思考的是连入物联网的物的层级问题,也就是深度的问题;第四个需要我们思考的是实现物联的价值成本分析;第五个需要我们思考的是如何建设工业物联网。
互联网实现了计算机与计算机的连接,或者说实现了人与人的连接,这个连接带来了人的交互的便利,在这个基础上涌现出很多全新的、颠覆性的商业模式,例如,电子商务、即时通讯,社交媒体等等;而物联网将实现人与物、物与物的连接,同样我们也期望带来全新的、颠覆性的商业模式,甚至更进一步,期望带来人类生活、生产方式的全新的颠覆性的模式。

作为物联网主战场的工业物联网,人们对其的期许是在工业设计、制造、流通环节带来革命性的变革,为传统工业注入新的活力,提供新的势能,驱动工业在更高维度上发展、创新、乃至变革。随着计算、存储能力的提升,特别是大数据、人工智能的发展,任何行业对数据获取手段都提出了前所未有的要求。对数据获取手段的要求主要表现在四个特征,第一是高效性;第二是准确性;第三是实时性;第四是经济型;在当前技术能力下,能够同时满足这四个特征的就是工业物联网,首先,芯片技术已经发展到一个具有较强计算能力的MCU在美元以下,RFID芯片价格甚至已经到美分这个量级,使得工业物联网有了物质基础,同时满足了经济性要求;近三十年的通讯技术的发展,从模拟到数字,从简单调制到复杂调制技术的商用化,使无线通讯可以很廉价地覆盖几百米甚至数公里的范围,满足了数据获取的密集部署要求,同时由于工业物联网的永久在线的特征,使工业物联网满足数据获取的高效性、实时性要求;微电子技术在近年也发生了突飞猛进的发展,不论在价格上还是在进度上都有了长足的突破,满足了数据获取的准确性。

总而言之,工业物联网的出现是在以下几个条件成熟时涌现出来的不可逆转的趋势:

1、快速变化的市场需要数据支撑,产生了市场对数据获取的急切要求;

2、MCU的发展使得计算能力快速提升;

3、以调制技术为核心的通讯技术发展为联网建立的管道基础;

4、传感技术,特别是以MEMS为标志的微电子技术的发展给予感知世界提供的保证;

工业物联网不是规划出来的,是各种技术与需求发展进化的产物,是生活、生产、经济发展到一定高度后自然而然出现的,是在需求的驱动下,众多行业创新带了的自然产物。

通过工业物联网,可以把传统经济中不可数字化之物数字化,可以把传统不可数字化之行为数字化,可以把传统不可能变为可能,甚至变为容易获得、解决的方案。
这个问题是第一个问题的延续,如果不考虑经济性,那么我们可以说工业物联网连接一切可连接之物,但是,当我们在做一个务实的、有价值的方案时就不能不考虑可行性及经济性,那么工业物联网连什么呢?我们认为这是一个从哪里来到哪里去的问题,我们通过上面对价值、意义和目的分析可知,我们应该从目的反推,一切从目的出发,时刻盯紧企业需要弥补的最关键环节,例如,如果对量化OEE有需求,那么我们就要连接设备状态;如果要减少在制品,那么我们就要对在制品进行追踪;如果能源消耗对企业是重中之重,那么我们就要把能效物联化,等等。世界上不存在同样的两片树叶,同样地,世界上也不存在同样的两个企业,我们只能对企业本身进行深入分析,紧紧聚焦于企业价值,在保证经济性的基础上,确定工业物联网的实施范围方案。联网范围一个核心点是连入物的属性,也就是说我们通过分析连入物的属性与企业建设工业物联网目标的耦合度,决定需要实施工业物联网的广度。
通过分析工业物联网连什么后,我们得到了连入物的内容,接下来需要我们决定是对每个/每类连入物我们该数字化哪些属性,这里遇到工业物联网特有的一个障碍,需要连入工业物联网的物的可连通性问题, 特别是在设备互联时,可连通性表现的特别突出,例如,有的设备具有开放的通讯协议和可用的通讯接口,有的设备不开放协议等等,那么可连通性就是对方案供应商的很大的考验,我们的经验是有四种方案可供选择:

1、使用设备开放的协议;

2、使用设备自带的传感器;

3、添加新的传感器;

4、改变观察侧面及维度,使用全新的采集模式;

其中第四条,改变观察的侧面和维度,使用全新的连接方式是使用第一性原理,避开设备不开放协议或接口的阻碍,避开被设备供应商牵着鼻子走的方向,从本质上获取数据。例如:通过能效检测获得设备的使用状态,通过震动传感分析设备部件的故障、甚至是转速等,只要通过第一性原理从你需要的信息入手,而不是被动地从设备可以提供的数据入手来提供物联解决方案的方式。直接把我们需要的信息做为目标,观察除了直接连接设备外,我们还能够如何获得需要的信息,因为只有我们获得的数据能够与设备提供的数据在信息上能够“同构”即可。例如,我们可以在我们的物联设备上安装一个震动传感器,从传感器获得的数据中,我们即得到了设备是否开机,又得到了是否启动工作,同时还得到设备的转速。如果不用第一性原理,而是硬要跟设备互联,那至少要采集三个数据,并且未必设备能够给你。这就是典型的边缘计算的案例,边缘计算的计算规则一定要具有定制能力,可以说边缘计算一定是一个知识容器,可以方便地把客户、厂家,甚至是第三方的知识融入的容器,我们开发的支持脚本的设备已经具有了初步的边缘计算的功能,我们需要在这个方面继续加大支持力度。

所以,通过分析企业价值和物的可连通性,我们就可以明确定义需要连入物层级,也就明确了连入物的连接深度;

在连入物联网的物的层级中一个重要的概念是管理粒度,对于制造业来说,连入物的管理粒度大概分为如下几个层级:

1、传感级;

2、设备级;

3、产线级;

4、车间级;

5、企业级;

也就是说我们要在经济性可行的前提下定义数据获取的粒度。理论上讲,细粒度一定比粗粒度更好,更有价值,但是当加入成本分析后,可能并不一定粒度越细越好,需要按照各种制约因素找到一个平衡点。
价值成本永远在企业行为中持有权值最高的赞同或者否决的一票,通过前三项分析,我们仅剩下最后一个问题没有解决,这也是关乎价值成本的关键:管理粒度问题,我们到底需要在多细的粒度下进行管理?这带来了一个哲学问题:世界是不是需要黑盒子。什么意思呢?当我们确定一个管理粒度后,比管理粒度更细的信息将被隐藏在黑盒子中,这个黑盒子将成为我们分析深度或者认知深度的制约因素和约束条件。我们可以通过价值成本分析来找到这个平衡点,从而明确黑盒子的大小,并最终确定连入工业物联网的物的特性。
我们的期许是工业物联网建设的价值观,其他一起都是方法论。首先,我们在规划物联网时要本着既要有高瞻远瞩,又要有务实可行的精神。在思考黑盒子的大小时我们要高瞻远瞩,设计方案尽可能地以黑盒子尽量小为目标,而实施方案则按照价值成本分析选择合适的黑盒子的大小,也就是选择合适的管理粒度,从而保证投入收益的平衡,甚至我们可以把黑盒子尽量定义的大些,用以验证工业物联网的可行性,最大可能地降低工业物联网实施的风险。

总之,我们应该从以几个方案来确定工业物联网的建设原则:

1、期望获得什么结果?

2、期望用什么方式获得想要的结果?

3、需要信息基础提供什么?

4、工业物联网是否能够获得这些信息?

5、工业物联网如何获得这些信息?

6、获得这些信息的性价比如何?

7、回归分析,评估预期结果是否符合经济利益?

8、落地实施。

预见2022:《2022年中国工业互联网行业全景图谱》(附市场规模、竞争格局和发展前景等)

行业主要上市公司:中兴通讯(000063),卫士通(002268),东方国信(300166),荣联科技(002642),浪潮信息(000977)等

定义:工业互联网

据信通院的产业范围理解,工业互联网存在着狭义和广义之分。从狭义范围来看,工业互联网核心产业只包含工业互联网平台、新型网络、边缘计算等融合创新带来的全新产业领域。从广义范围来看,工业互联网核心产业基本等同于工业数字化的相关产业,其根植于传统制造支撑体系,又融合数据感知、互联互通、先进计算、智能分析等能力,带来了传统产业的升级和新产业环节的诞生。

工业互联网核心产业体系既包括融合形成的两类全新产业子领域,即工业自动化、工业网络向边缘计算延拓形成的边缘计算子领域,汇聚工业数据、机理模型和创新应用形成的工业互联网平台及软件子领域。也包括工业软件、工业自动化、工业网络、工业装备、工业安全等传统产业的智能化升级部分。

产业发展前景及趋势预测

1、工业互联网发展趋势:步入快速发展阶段

工业互联网作为新一代信息技术与制造业深度融合的产物,通过人、机、物的全面联网,促进制造资源泛在连接、d性供给与高效配置。工业互联网正在推动制造业创新模式、生产方式、组织形式和商业范式的深刻变革。在实体经济、数字经济、软件产业共同发展的新体系中,工业互联网成为我国制造业在中国制造2025目标下、工业40时代的新的发展思路。

工信部、财政部等部委最近密集出台了《工业互联网创新发展行动计划(2021-2023年)》《工业互联网+安全生产”行动计划(2021-2023年)》《工业互联网专项工作组2020年工作计划)》等多项旨在推进工业互联网发展的产业支持政策。业内普遍认为,随着产业支持政策的不断落地,工业互联网应用将进一步普及,产业发展也将进入快速发展期。在政策引导和市场推动的情况下,工业互联网行业仍然是一片蓝海。

我国工业互联网布局不断完善,且我国工业互联网基础设施布局各方面成果初现,但仍有很大进步空间。

2、工业互联网前景预测:工业互联网将随着物联网技术的进步而快速发展

考虑到工业互联网的跨界性质,很多产业可能将会从中受益,尤其是中小软件企业、互联网企业包括大数据、云计算等企业、智能制造企业等。作为物联网中的重要组成部分,工业互联网发展将会随着物联网技术的进步而得到快速发展,芯片、传感器、通信模组网络等行业的技术进步将会带动工业企业的新一轮效率提升,帮助电力、航空、医疗、铁路、能源等行业提高生产率。前瞻根据近年来的相关政策以及年复合增速测算出2027年中国工业互联网核心产业经济规模将达到243万亿元左右,渗透产业经济规模将达539万亿元,合计为782万亿元。这将为智能机器人、新型工业软件等软硬件领域带来发展机遇。

更多本行业研究分析详见前瞻产业研究院《中国工业互联网产业发展前景预测与投资战略规划分析报告》。

2006至2020年,物联网应用从闭环、碎片化走向开放、规模化,智慧城市、工业物联网、车联网等率先突破。中国物联网行业规模不断提升,行业规模保持高速增长,江苏、浙江、广东省行业规模均超千亿元。

截至到2019年,我国物联网市场规模已发展到15万亿元。未来巨大的市场需求将为物联网带来难得的发展机遇和广阔的发展空间。

近年来,我国政府出台各类政策大力发展物联网行业,不少地方政府也出台物联网专项规划、行动方案和发展意见,从土地使用、基础设施配套、税收优惠、核心技术和应用领域等多个方面为物联网产业的发展提供政策支持。在工业自动控制、环境保护、医疗卫生、公共安全等领域开展了一系列应用试点和示范,并取得了初步进展。

目前我国物联网行业规模已达万亿元。中国物联网行业规模超预期增长,网络建设和应用推广成效突出。在网络强国、新基建等国家战略的推动下,中国加快推动IPv6、NB-IoT、5G等网络建设,消费物联网和产业物联网逐步开始规模化应用,5G、车联网等领域发展取得突破。

政策推动我国物联网高速发展

自2013年《物联网发展专项行动计划》印发以来,国家鼓励应用物联网技术来促进生产生活和社会管理方式向智能化、精细化、网络化方向转变,对于提高国民经济和社会生活信息化水平,提升社会管理和公共服务水平,带动相关学科发展和技术创新能力增强,推动产业结构调整和发展方式转变具有重要意义。

以数字化、网络化、智能化为本质特征的第四次工业革命正在兴起。物联网作为新一代信息技术与制造业深度融合的产物,通过对人、机、物的全面互联,构建起全要素、全产业链、全价值链全面连接的新型生产制造和服务体系,是数字化转型的实现途径,是实现新旧动能转换的关键力量。

我国物联网行业呈高速增长状态 未来将有更广阔的空间

自2013年以来我国物联网行业规模保持高速增长,增速一直维持在15%以上,江苏、浙江、广东省行业规模均超千亿元。中国通信工业协会的数据表明,随着物联网信息处理和应用服务等产业的发展,中国物联网行业规模已经从2013年的4896亿元增长至2019年的15万亿元。

虽然我国物联网发展显著,但我国物联网行业仍处于成长期的早中期阶段。目前中国物联网及相关企业超过3万家,其中中小企业占比超过85%,创新活力突出,对产业发展推动作用巨大。

物联网作为中国新一代信息技术自主创新突破的重点方向,蕴含着巨大的创新空间,在芯片、传感器、近距离传输、海量数据处理以及综合集成、应用等领域,创新活动日趋活跃,创新要素不断积聚。

物联网在各行各业的应用不断深化,将催生大量的新技术、新产品、新应用、新模式。未来巨大的市场需求将为物联网带来难得的发展机遇和广阔的发展空间。

在政策、经济、社会、技术等因素的驱动下,2020年GSMA移动经济发展报告预测,2019-2025年复合增长率为9%左右,2020年中国物联网行业规模目标16亿元,按照目前物联网行业的发展态势,十三五规划的目标有望超预期完成;预计到2025年,中国物联网行业规模将超过27万亿元。

未来物联网行业将向着多元方向发展

标准化是物联网发展面临的最大挑战之一,它是希望在早期主导市场的行业领导者之间的一场斗争。目前我国物联网行业百家争鸣,还未有一个统一的标准出现。因此在未来可能通过不断竞争将会出现限数量的供应商主导市场,类似于现在使用的Windows、Mac和Linux *** 作系统。

合规化同样是当下物联网面临的问题之一,特别是数据隐私问题。目前数据隐私已成为网络社会的一个关键词,各种用户数据泄露或被滥用的事件频发,特别是Facebook的丑闻引发了全球担忧。

因此在未来,我国各种立法和监管机构将提出更加严格的用户数据保护规定,,用户的敏感数据可能会随着时间的推移而受到更严格的监管。

安全化是指预防物联网软件遭受网络黑客攻击,在未来,以安全为重点的物联网设施将受到更多的关注,特别是某些特定的基础行业,如医疗健康、安全安防、金融等领域。

多重技术推动物联网技术创新

从技术创新趋势来看,物联网行业发展的内生动力正在不断增强。连接技术不断突破,NB-Iot、eMTC、Lora等低功耗广域网全球商用化进程不断加速;物联网平台迅速增长,服务支撑能力迅速提升;

区块链、边缘计算、人工智能等新技术题材不断注入物联网,为物联网带来新的创新活力。受技术和产业成熟度的综合驱动,物联网呈现“边缘的智能化、连接的泛在化、服务的平台化、数据的延伸化”等特点。

—— 以上数据来源于前瞻产业研究院《中国物联网行业应用领域市场需求与投资预测分析报告》

第一次工业革命:机械化

时间:18世纪60年代至19时间中期(大概是1760年至1850年)

特点:瓦特改良了蒸汽机,从而开创了以机器代替人工的工业浪潮。第一次工业革命使用的机器都是以蒸汽或者水力作为动力驱动,首次用机器代替人工,具有非常重要的划时代的意义。

1765年,织工哈格里夫斯发明“珍妮纺织机”,揭开了工业革命的序幕。

1785年,瓦特制成的改良型蒸汽机投入使用,提供了更加便利的动力,推动了机器的普及和发展。人类社会由此进入了“蒸汽时代”。

工厂出现,成为工业化生产的最主要组织形式,发挥着日益重要的作用。

1807年,美国人富尔顿制成以蒸汽为动力的汽船试航成功。

1814年,英国人史蒂芬孙发明了“蒸汽汽车”。

1825年,史蒂芬孙亲自驾驶着一列托有34节小车厢的火车试车成功。从此人类的交通运输业进入一个以蒸汽为动力的时代。

1840年,英国成为世界上第一个工业国家。

第二次工业革命:电气化

时间:19世纪70年代至20世纪初(大概是1870年到1900年)

特点:第一次工业革命中,使用蒸汽和水力的机器满足不了人类社会高速发展的需求,新的能源动力和机器引导了第二次工业革命的发生。得益于内燃机的发明和电的应用,电器得到了广泛的使用。此时的机器有着足够的动力,汽车、轮船、飞机等交通工具得到了飞速发展,机器的功能也变得更加多样化。由于电话机的发展,人类之间的通讯变得简单快捷,信息在人类之间的传播为第三次工业革命奠定了基础。

1866年,德国人西门子制成了发电机,到70年代,实际可用的发电机问世。

19世纪七八十年代,进入电气时代,三轮汽车、四轮汽车、电灯、自动电报记录机、电话、放映机等相继出现。

内燃机的发明,推动了石油开采业的发展和石油化工工业的生产。1870年至1900年,作为新能源的石油,产量从80万吨大幅增长至2000万吨。

第三次工业革命:自动化

时间:二十世纪五十年代至今(大概是1950年到今天)

特点:第三次工业革命相对于第二次工业革命发生了更加巨大的变化。不再局限于简单机械,原子能、航天技术、电子计算机、人工材料、遗传工程等具有高度科技含量的产品和技术得到了日益精进的发展。以互联网为信息技术的发展和应用几乎把地球上的每个人都联系了起来,工业中的生产出现了各种各样的机器人。人类在这个时代的“野心”不再局限于放眼所及的地球,而是星辰大海,并且在航天技术的高速发展下得到了实现。

(空间技术的利用和发展)

1957年,苏联发射了世界上第一颗人造地球卫星,开创了空间技术发展的新纪元。

1958年,美国发射了人造地球卫星。

1959年,苏联发射的“月球”2号卫星成为最先把物体送上月球的卫星。

1961年,苏联宇航员加加林乘坐飞船率先进入太空。

1969年,美国人尼尔·阿姆斯特朗实现了人类登月的梦想。70年代以来,空间活动由近地空间为主转向飞出太阳系。

1970年,中国发射第一颗人造卫星,中国宇航空间技术迅速发展,现已跻身于世界宇航大国之列。

1981年,美国第一个可以连续使用的哥伦比亚航天飞机试飞成功,并于2天后安全降落。它身兼火箭、飞船、飞机等3种特性,是宇航事业的重大突破。

(原子能技术的利用和发展)

1945年,美国成功试制原子d。

1954年,苏联建成第一个原子能电站。

(电子计算机技术的利用和发展)

1946年,出现第一代计算机为电子管计算机。

1959年,出现第二代计算机为晶体管计算机。

1964年,出现第三代计算机为集成电路计算机。

1970年,发展为第四代计算机为大规模集成电路机。

第四次工业革命:智能化

时间:第四次工业革命的时间比较模糊,2010年7月,德国政府通过了《高技术战略2020》,把工业确定为十大未来项目之一,到今日,第四次工业革命的成就并没有覆盖第三次工业革命的规模。我们现如今应处于第三次工业革命到第四次工业革命的的过渡期。

特点:在《高技术战略2020》中,德国政府希望在未来10-15年的时间里,最大程度地实现生产的自动化。物联网技术和大数据在第四次工业革命中承担核心技术支持,越来越多的机器人会代替人工,甚至是完全替代,实现“无人工厂”。虽然第四次工业革命对人工的解放做到了极致,但是有关于高度智能的机器人在具有“思维”后会对人类产生不利企图的担忧也随之而来。

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Wi-Fi是最成功的无线技术之一,成功的同时也需要创新。Wi-Fi 6的升级版Wi-Fi 6E刚刚推出,在带宽频段和速率上均有明显提升。

当我们正在惊叹它的极速之时,作为下一代的Wi-Fi 7已经崭露头角,延续了20多年前推出的这项技术令人印象深刻的演变。Wi-Fi 7将提供哪些新功能?谁会需要Wi-Fi 7?

Wi-Fi 6标准在2019年中正式发布,电气电子工程师学会为其定义的名称为IEEE 80211ax,负责商业认证的Wi-Fi联盟为了方便宣传而称作Wi-Fi 6。Wi-Fi 6名称的诞生,让它与5G一样成为了浅显易懂的 科技 名词。

从性能上来看,Wi-Fi 6标准同时支持24GHz/5GHz频段,拥有8 8 MU-MIMO,可以同时向8个终端共享上行、下行的MU-MIMO数据包。

2019年第三季度开始,一些主流厂商陆续进入Wi-Fi 6市场,首批Wi-Fi 6产品2019年第三季度销售规模为470万美元。IDC《中国WLAN市场季度跟踪报告,2020年第四季度》报告显示,2020年,WLAN市场总体规模已经达到87亿美元,其中Wi-Fi 6占比312%,规模达27亿美元,Wi-Fi 6疫情期间逆势上涨的最主要原因是网络成为各数字化远程项目中的必要支持。IDC预测,2021年,Wi-Fi 6将继续扩大市场份额,中国市场将接近47亿美元的市场规模。

与Wi-Fi 6相比,Wi-Fi 6E不属于Wi-Fi的新版本,而属于Wi-Fi 6的升级版。Wi-Fi 6E除了支持Wi-Fi 6原本使用的24GHz/5GHz频段外,还拓展了一个6GHz频段。需指出的是,目前只有美国、韩国和智利等少数国家已经明确将6GHz频段开放给Wi-Fi使用,欧洲预计在2021年6月底之前开放。

Wi-Fi 6E来了,Wi-Fi 7离我们还有多远?近期,IEEE8021标准委员会一个工作小组公布了80211be标准(即Wi-Fi 7)细节,表示已经在下一代WLAN规格标准订定上取得不错的进展,Wi-Fi 7预计2024年底问世。

关于下一代Wi-Fi技术(80211be,即Wi-Fi 7)Wi-Fi 联盟早在2018年5月就开始初始建组,并于2019年初进入立项组,目前协议组对其的命名是IEEE 80211 EHT(Extremely High Throughput,极高吞吐量),可见其在吞吐上将会有巨大的优势

并且现在高通也已经在进行Wi-Fi 7的相关研发,网络速度会相较Wi-Fi 6再增加一倍。此外,Wi-Fi 7也可以结合多个频谱,因此在影音上也会提供更高画质的体验。除了高通之外,博通、联发科等网络芯片大厂也在积极研发Wi-Fi 7芯片。

不过想要看到Wi-Fi 7实际产品,则现在还言之过早,也许再过2年到3年才有机会看到Wi-Fi 7。由于Wi-Fi 7设备标准IEEE 80211be的最终版本将于2024年上半年发布,基于Wi-Fi 7的产品可能会在2024年下半年在终端市场上架。

虽然Wi-Fi 7还没有推出,很多新功能仍在定义中,但新标准的进展向我们展示了Wi-Fi技术发展的轨迹 —— Wi-Fi将走向何方,我们可以期待它带来什么,以及变化的速度将会如何。

Wi-Fi 6标志着Wi-Fi 5向前迈进了一大步,Wi-Fi 6的改进让吞吐量大大增加。它从根本上改变了Wi-Fi传输和管理流量的方式,这提高了技术的整体质量、可靠性和安全性。

Wi-Fi 7将在同样的方向上进一步推动Wi-Fi的发展。例如在技术规格上,80211ax(Wi-Fi 6)标准使用的是1024-QAM调制,最大频宽支持160MHz,理论最高速率为96Gbps,而80211be(Wi-Fi 7)预计将进一步升级调制方式,直接使用4096-QAM调制,由于物理层的提升,极大地扩充了传输数据容量。

与80211ax比较,80211be将会有以下改进:
MIMO增强

相比Wi-Fi 6的8个数据流同时工作的多用户多输出(MU-MIMO),Wi-Fi 7将升级至支持最高(Tx:16,Rx:16)数据流,可大幅提升无线频宽和客户端支持数据,同时引入了更加先进的CMU-MIMO。其中,C代表Coordinated(协同),意为16条数据流可以不由一个接入点提供,而是可由多部无线路由器同时提供,这正好用于近年普及的Mesh WiFi网络,让终端同时连接多部Mesh无线路由器。也就是说,未来Wi-Fi 7时代,天线的数量会有更多的增加。

新增6GHz频谱,三频同时工作

Wi-Fi 6标准使用了24GHz和5GHz两个频段,不久前升级版的Wi-Fi 6E引入了新的6GHz频谱。Wi-Fi 7将继续支持6GHz频段,三个频段可以同时连接工作,将单个信道的宽度从Wi-Fi 6的160MHz扩展到320MHz。Wi-Fi 7还将支持160+160MHz、240+180MHZ和160+80MHz信道以组合非连续频谱块,也意味着能提供更高质量的网络连接。

升级至4096-QAM

在线技术中,信号调制极为重要,Wi-Fi 6标准使用的是1024-QAM调制技术,而WiFi 7预计将升级调制方式,直接使用4096-QAM,4096QAM能带来更大的数据容量。所以Wi-Fi 7最终速度可以达到30Gbps,是目前推出的最快Wi-Fi 6速度96Gbps的三倍。

更低的延迟

通过引入多链路 *** 作(MLO)、多AP协调、320MHz带宽通道等技术,可以大大降低Wi-Fi 7的延迟,并提高可靠性。其中,多链路 *** 作(MLO)使设备能够同时跨不同频段和通道,进行传输和接收。Wi-Fi 7可通过增加吞吐量来增强这些链接,吞吐量是本地网络(LAN)中设备之间的测量数据。MLO还将降低延迟,并提高可靠性。

Wi-Fi 7与其前几代标准很大的不同,将会是Wi-Fi传感功能的引入。据悉通过Wi-Fi 7,可以在没有任何传感器的情况下,检测人们在不同房间移动的情况。据IEEE主席保罗·尼古利奇(Paul Nikolich)透露,该项技术还足够灵敏,甚至可以检测到用户的呼吸频率,“因为当他们呼吸时,会改变射频特性和信道特性。”

我们可以想象,这项技术可以用在不同的应用场景,比如企业内的安全和环境控制器、房间灯的唤醒与关闭、手势控制、婴儿或者老人的 健康 监控等等。如果真的加入,其想象空间将非常大。举例来说,这样的系统可以用来自动开门。当你回家时,家庭互联网会检测到你的存在,并将这些数据与你戴着的设备或摄像头系统发出的信号结合起来,在你走上楼时,它就会自动打开门锁。

Multi-AP coordination(多AP协作优化),这点可能是Wi-Fi 7中的一个重点。关于多AP的协作问题。目前在80211的工作模式下,AP与AP之间实际上是没有协作的。存在的一些厂家定义的协作也仅仅是优化信道的选择,从而避免AP间的冲突。而AP协作所带来的最大的好处就是AP间构成的分布式MIMO,可以由两个不同的AP针对于一个节点提供MIMO的传输功能,这可以大大提高空间复用的工作效率。

不过该技术下,AP与AP间的协作沟通通道是一个需要谨慎设计的内容,目前AP协作的方式都是通过CAPWAP隧道,有线连接到WLC,进一步协作的。这种方式需要AP间都有线连接到一个公共的控制器,然而,如果这样做,那么Wi-Fi 7的使用需要换多台Wi-Fi 7路由才可以生效。所以能不能通过无线手段来做AP间沟通,进而协作产生分布式MIMO,是Wi-Fi 7中需要重点设计的内容。

有一个很有趣的现象,5G的覆盖已经愈发成熟,但与此同时5G与Wi-Fi 6的竞争也持续白热化,甚至有威胁论表明Wi-Fi技术很快会消亡,这里其实也反馈出一个很有意思的问题,即不同连接技术未来的发展是否存在壁垒,如何解决相互融合与协作问题?

纵观移动通信和Wi-Fi的发展,不难发现二者在技术、应用等领域大有融合的趋势或可能,例如近些年在 WLAN 技术中,MU-MIMO(Multi-User Multiple-Input Multiple-Output,多用户多输入多输出)和Mesh无线宽带自组网等,就借鉴了移动通信的技术思路,诸多业内人士甚至断言,下一代连接技术,即6G和Wi-Fi 7将会协同发展,深度融合。未来的无线AP极有可能即承担Wi-Fi的角色,又是 5G/6G信号的微型基站发射器,真正解决网络互融互通的问题。

不过从Wi-Fi 7的协议指定过程中,我们可以看到Wi-Fi的场景将会从单AP逐渐转向多AP化,甚至最终与通信技术融合,打破连接的壁垒。

与此同时,IC厂商推进 Wi-Fi 7布局 —— 从底层解决连接问题有关于Wi-Fi 7的多AP协作优化特性的研究,已经成为行业的共识,包括Intel、思科、联发科、Marvell、索尼、三星、华为、诺基亚等巨头皆已投入到该课题中,而这似乎也的确符合未来 科技 的发展趋势。

未来的移动通信和Wi-Fi等无线连接技术势必会更加紧密结合,我们所担心的室外信号覆盖、信号穿墙的问题都将被一一解决,这个过程中无论是由外向内进攻(5G/6G),还是由内向外进攻(Wi-Fi),可以预见最终的结合将会是趋势,这个过程或许会相对漫长,但前沿技术值得我们持续探究。

不过,上面提到的这些都只是还在规划中的技术,最终是否会被采用,还需要WiFi联盟成员及IEEE的讨论和研究。

Wi-Fi 7在性能和效率的提升令人印象深刻,但我们真的需要它吗?现在的Wi-Fi还不够好吗?Wi-Fi 7的规格是基于对具有严格延迟和可靠性要求的场景而制定的。

Wi-Fi 6满足了当下用户的需求,但Wi-Fi 7的增强将允许Wi-Fi随着采用(以及由此产生的流量密度)的增加和需求的增加而扩大。Wi-Fi 7提供转发路径,保证Wi-Fi可扩展性,以承载不断增长的流量负载,持续满足用户需求。

Wi-Fi 7为正在进行数字化转型的企业带来了更多灵活性和能力。Wi-Fi 7和基于3GPP的5G将共同努力,在新兴的私有无线网络(PWN)中引入边缘计算、分布式和云架构、虚拟化和数字化。更具体地说,Wi-Fi 7将改善对需要确定延迟、高可靠性和服务质量(QoS)的应用程序的支持。

在企业中,这将有利于物联网和工业物联网应用,如工业自动化、监视、远程控制、AV/VR和其他基于视频的应用。消费者可以受益于Wi-Fi 7的 游戏 ,AV/VR和视频应用程序,以及智能家庭服务。

除了特定用例,Wi-Fi 7将继续扩大Wi-Fi的可用性,并以低成本的方式传输企业、公共和住宅环境中的大部分无线流量,进一步提高宝贵频谱资源的使用效率。

物联网时代:物联网的十大应用领域(上)地址: 物联网时代:物联网的十大应用领域(上)

目录:

(上)

一、物联网应用概述

二、物联网应用领域划分

1智能物流

2智能交通

3智能家居

4环境监测

5金融与服务业

(下)

6智慧医疗

7智慧农业

8智慧工业

9智能电网

10国防军事

6智慧医疗

健康 对个人来说非常重要,但人生病是不可避免的,如何使人们少生病、生小病、生病后能及时诊断和治疗成为目前卫生领域的重大课题。

物联网在医疗卫生方面的广泛应用可以解决上述问题。目前可穿戴设备早已出现在市场上,他的出现可以使得人们及时了解自身如呼吸、心跳、血糖等一系列生理参数,这些参数可与正常生理参数相比对,为人们提供 健康 辅助信息与建议;同时这些参数可以上传到医疗信息中心,一来为个人建立一个实时的 健康 参数库,二来可以通过这些参数自动诊断 健康 状况,从而使人们达到少生病、生小病、生病后能及时诊断和医疗的目的。

目前,看病难困扰着整个卫生系统,其原因是医疗资源的分配不公。采用物联网技术可以解决医疗资源分配不公的问题。通过物联网采集的病理数据可远程传输给权威医疗机构,专家通过对这些数据的分析可诊断病情,提出医疗方案,在远端的病人可根据医疗方案,由当地医疗人员处置。这样就保障了优良医疗资源的高效应用。

目前有很多精确度很高的手术如一些神经外科手术都需要 *** 作专门的仪器来进行手术, *** 作便是传感层接收的信息,仪器内嵌入的系统根据接收的信息通过特定的程序执行特定的 *** 作。理论上来说,信息可以由仪器本身自带的传感器产生,也可由远程端发送来信息,这样一些难度极大的手术便可由专家通过远程 *** 作来完成。然而现实中由于手术需要的实时性与网络传输信息的延迟性,这一设想还无法实现。5G技术的出现让这一设想成为可能。

物联网的应用还可以减少排队就医的时间,病人可通过物联网终端以及病情的缓急来预约就诊时间,就诊后可用移动支付的手段减少付费的麻烦,附着在药品上的RFID标签可以极大地减少药品的误服率,保障了用药安全。

(值得一提的是,作者所在的团队的项目便是一个智能医疗的项目,是一个关于康复医学的项目,主要用来帮助骨折患者的恢复以及防止二次骨折的可能。)

7智慧农业

物联网在农业上的应用可以使得农业生产更加智慧。在农田里部署的无线传感器网络实时采集田地里的水、肥等与农作物生长有关的参数,及时控制农作物生长所需的各种环境使得农作物的品质更高。

物联网中的大数据分析与数据挖掘技术可以用来指导农户科学地生产、种植,从全局考虑种植与需求,以保证丰产丰收。

在养殖方面,RFID标签可植入动物体内,动物的全生长过程均存于监控之中,这样可以保障动物肉品的全方位可追溯,保障了食品的安全。

(如果有机会的话,我会写一篇一个基于物联网技术的大棚无人种植智能监控系统方案)

8智慧工业

物联网与工业的融合应用产生了智慧工业,工业从大规模的生产逐渐演变成了个性化生产。企业从供应链的角度出发,通过虚拟现实知道用户消费和订购,将用户的个性化需求通过物联网实时传送到企业的生产线上,通过工业的自动控制技术,在一个生产线上可生产不同的个性化的产品,从而提高了企业的竞争力。

物联网与3D打印技术的结合,使得工业生产“可见即可得”。通过各种感知技术将用户想象的个性化产品图形化,图形化的虚拟产品可通过3D打印变成实际产品,这样就加快了产品研发、生产的速度,更快速地响应用户需求,提高企业的效益。

9智能电网

智能电网来源于电力自动化,其目标是在保障电力系统可靠性的同时,以更加经济的方式合理调配电能,使得电力企业和用户获得满意的效益。

电能是由其它如水力、火力、核能等能源转化而成的,它是一个无法存储的能量,因此多发电会产生浪费,少发电则供电不足。采用物联网技术后,电力企业可以通过在每个用户的用电设备上部署传感器,实时获得其用电信息,将该用电信息传送给电力企业,企业就可以及时调整发电量,以保障用电需求。另外,企业也可根据这些信息以及感知到的其他与 社会 生活、生产有关的信息,估算出用电需求量,依据需求量可有计划地安排发电所需的煤、油等发电物料,以保障企业的经济效益。

此外,用户可根据自身经济状况,合理安排用电时间,在用电高峰期时,由于此时电价高,可减少用电,当在用电低谷时,由于电价较低,可加大用电量。采用物联网技术,电力企业和用户可以全面感知用电情况,准确获得用电的高峰和低谷信息,指导企业和用户,使双方均获得较好的经济收益。

10国防军事

物联网在国防军事上有着广泛的应用。全面的感知可获得战场上的全面情况,为合理部署战斗力量提供了保障。现代战争是一个精确打击的战争,感知了全面战场信息就获得了精确打击的对象,火力能有效地打击敌人,保护自己。全面感知还可以有效地调配战斗资源,合理分配各种轻、重及远程火力、战斗人员和后勤保障。

在国防军事上,通过各种地面、空中、海洋、空间感知设备获取全方位的信息,这些信息与武器互连,从而形成了强大的武装网络和战斗力,为我国的国防现代化做出了巨大的贡献。

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