通信世界消息(CWW)物联网是“中国制造2025”的核心组成部分,而NB-IoT是目前物联网众多标准技术当中最热门、最被看好的一项技术。窄带物联网(NB-IoT)成为万物互联网络的一个重要分支。NB-IoT构建于蜂窝网络,只消耗大约180kHz的带宽,可直接部署于GSM网络、UMTS网络或LTE网络,以降低部署成本、实现平滑升级。
全球范围内的运营商都在寻找新的应用模式,物联网的迅猛发展给通信产业带来新的生机。与传统的蜂窝通信不同,物联网要求有海量的连接数、低的终端成本、低的终端功耗和超强的覆盖能力。物联网通信能否成功发展的一个关键因素是标准化。这些年来,不同行业和标准组织都制定了一系列物联网通信方面的标准,大的就有LTE
R12和R13的低成本终端Category0及eMTC,小的更是难以计数。但从至今的部署情况来看,无论从终端成本、终端能耗和穿透覆盖等方面,这些技术标准都难以与免授权频谱的LoRA,
Sigfox等技术相竞争。
NB-IoT的出现一下子带来了希望。NB-IoT从2015年9月在3GPP
RAN立项以后,得到全球大多数的运营商、系统设备商、终端厂商的关注和响应。R13的NB-IoT协议于2016年6月冻结,这标志着一个具有巨大商业前景的、世界范围统一的物联网通信标准已经产生,为今后物联网的发展提供了广大的先机。
三位作者针对中国的NB-IoT、乃至物联网的产业链发展会起到积极的作用创作的《窄带物联网:标准与关键技术》对LTE
R13
NB-IoT的整体协议做了比较详尽和全面系统的描述,涉及网络架构、物理层的各类信道、空口控制面、空口用户面、关键过程、射频指标和后续演进。不仅讲述协议中涉及的关键技术,而且对重要的、但未被采纳的候选技术也进行了对比,呈现部分标准化的过程。书中还配有大量的性能分析。
举例说明哈,比如通讯部分,都没定出物联网到底用何种通讯协议那,LORA、NBIOT、WIFI、ZIGBEE什么的一堆,用哪个的都有。至于上层平台、终端设备涉及到的产品、公司就更多了,短期内不太可能有统一标准。
各位在网路打滚多年的科科,或多或少,都可以亲身感受到「长江后浪推前浪,前浪死在沙滩上」的历史轮回。
每隔一段时间,就有排山倒海的业者、分析师和媒体,拼命炒作看似虚无飘渺,但绝对挂保证和商业投机紧紧挂勾的话题,别的不说,像本世纪初的网格运算、刀锋伺服器、云端运算、物联网、机械学习、雾运算、边缘运算、直到最近因众人疯狂炒作数位货币而火红的区块链等等想必各位绝不陌生的关键字,莫名其妙的占据了大量媒体版面之后,不知不觉中,就被更耸动的技术行销名词淹没,「还没开始就结束了」,仅在Google等搜寻引擎,遗留供后人凭吊的历史陈迹。
说穿了,万变不离其宗,近代资讯科学的发展轨迹,受限于单一运算容器终究有其极限,总脱离不了支撑巨量服务的分散式运算,诸多琳琅满目的技术行销名词,事后回顾,仅为瞎子摸象的一隅,被人类的痴愚贪念,蓄意包装后的加工化合物。
「物联网(IoT)」和「区块链(Blockchain)」就此在历史的舞台上站稳的脚跟,几乎无人敢否认,「万物互联」与「去中心化」将构成「NewInter」的基础,只是碍于诸多因素,这2种技术的应用等级,迟迟没有达到世人最初的期待。但当这两者合而为一,那就将开辟另一个崭新的应用领域,足以改变人类的生活与未来。
物联网喊了这么多年,大规模推广却看似原地踏步物联网热潮并非短短几年的事情,然而始终未普遍见于你我身边。这因素很复杂,同时兼具「技术门槛」和「商业模式」的层面,让我们迟迟看不到科幻小说般描述的物联网世界。
技术门槛是什么?
物联网不外乎布署大量智慧化的终端装置,但这些终端收集到的资料,最终还要为人类服务,这就引发了人和设备之间的互信疑虑:人类要如何信赖设备,设备要如何取信人类,设备和设备之间如何彼此确认资料是正确、而且不会被窜改。
物联网的资料传递与交换,一出乱子,可是会搞出很多人命的,相信不会有人希望自己家中的物联网装置被骇客入侵乱搞而且「被自杀」,例如晚上睡觉窗户全关所有家电浴室瓦斯炉热水器都开到最大活活搞死你的荒谬场面。
为何需要商业模式?接着,通过物联网取得数据之后,例如我家现在的温度是多少,农地里面的农作物现在生长状况如何,从资料采集、资料分发、资料转化为有意义的资讯,一路到多个主体之间分享资料,就涉及了「所有权」、「使用权」、「价值的分配」,衍生出一系列「信用」和「价值」的议题。
收集到一大堆资料是一回事,你要如何让这些资料产生相对应的价值,并有信用基础、商业模式和生态系统去推动其运行,那又是另一回事。难道这几年下来,做好放在那边却长期乏人问津的「IoT平台」还不够多吗?
当今数位货币的荒谬之处很幸运地区块链就是踢开这2块挡在路上石头的最佳解答,确保资料的可信度与安全性,并赋予资料价值,将其转变为可计价的数位代币(Token),让物联网在实际应用过程中产出的巨大资料,成为此代币的信用基础,而不是仅浪费地球资源虚耗庞大的「挖矿」电力,而且除了数位货币之间的兑换,还没有可以交易的「商品」可买,完全违背了货币本质「降低交易成本」的初衷,这真是数位货币最大的荒谬。
很多技术宅往往对「商业」嗤之以鼻,抱持不屑一顾的轻蔑态度,但请动脑想想,今天像日本动漫画产业与同人商品如此风行全球,背后支撑其发展的,绝对不是关在家里的御宅族,而是推波助澜的「商业化」,天底下所有产业的兴盛,也同样有迹可循,要理解这么简单的道理,真的一点也不难。
区块链技术的4个发展阶段现在谈到区块链,大多数人只会想到比特币和乙太币,但区块链并没那么简单,虽众说纷纭,大致上可定义为以下4个发展阶段。
区块链10:对北极熊不太友善的比特币。区块链20:乙太坊的智慧合约。区块链30:实现炼和炼之间的融合与互通,进而进行跨炼合约。区块链40:打造物联网区块链,数位资产来自实体世界的数据,区块链建立物联网底层的互信,填补资讯使用的信任机制。一方面建立物联网生态,另一方面建立商业模式和经济型态。创造可信任的物联网区块链生态体系。 成功的产品绝非只靠技术就能跃进融合区块链之后,物联网的发展就从此一帆风顺?当然不是,世上任何推广成功的产品与应用,从来就不是单单仰赖「技术」即可功德圆满。
假使三十年前没有OSI七层模型,网际网路的演进,根本不可能如此迅速。缺乏「框架(Framework)」,也就是所谓的国际技术标准,大家都在「多样少量」,没有经济规模,再多的新创公司都会壮烈牺牲。毕竟物联网覆盖了整个世界的资讯交换需求,如果没有一个联盟或生态体系,大家都在单打独斗,无法集中资源,确实的落实应用,只会让深奥幽玄的技术,停滞于天马行空的想像。
少了框架,就像少了设计图的房子,空有砖块和水泥,你还是无法万丈高楼平地起的盖起一栋稳固的高楼。
国际间长达4年的规格之争历经长达4年多的规格战争,2017年底由中国推动、德国与瑞典协助的ISO/IEC30141「IoT参考架构」(IoTReferenceArchitecture),通过了国际标准草案投票(DIS),也正式将中国的「六域模型(six-domainml)」国家标准GB/T33474-2016,拱上了物联网区块链的浪头。而六域模型就扮演着类似三十年前OSI七层架构的角色,对物联网未来的重要性不言可喻。
这种「国际标准」究竟如何成形,美国日本韩国如何拼命阻挡中国的提案,背后暗藏了多少大国私下角力与权力斗争的「国际战争」,很可怕,不要问。
那已经有相对应的实作?2017年五月启动专案、十月通过中国国家工信部区块链技术测试的「SDChain(Six-DomainChain)」是ISO/IEC30141全球第一个实作,基金会设置于新加坡,其数位代币SDA(Six-DomainAsset)在2018年1月8日开放交易。
ISO/IEC30141定义的「六域模型」和SDChain打造的「六域炼」,前者是物联网与各行各业融合的方法论,后者提供更强固的去中心化公有炼底层,并建立实际的应用与社群。
至于SDChain项目发起人与ISO/IEC30141规格制定主编辑那「神奇的巧合」,请自行跪求Google大神,在此不便撰述。
物联网的共识演算法,真的非得要区块链不可吗?这是一个高度争议性的话题,尤其当「无区块分散帐本」的IOTA受到众人关注后,区块链与DAG(DirectedAcyclicGraph,有向无环图)之间的优劣,一直不断的被众人关注并评论著。
从帐面上来看,相较于区块链,DAG不受制于区块体积与工作量证明(POW),免交易费,较能节省频宽与耗电,理论上有更强的规模延展性,但也有双重支付确认与缺乏传统意义上的「共识」等疑虑,而被取消的交易费,在实务领域也被视为提升区块炼安全性的重要环节,因此这些特性可能限制其应用范围。历史的教训已经证明,如果学术上已存在争论,那实际应用上问题只会更多,这些都有待时间证明。
此外,受到炒币歪风的不良影响,这年头的舆论已经被扭曲成「谁看起来比较炙手可热,谁的数位货币价格比较高,哪种技术就一定比较先进」,但重点是生态,而不是货币,应由应用场景决定共识算法,能不能「挖矿」就更不值一哂,这对人类一点贡献也没有。
物联网正处于迎接黎明前的黑暗从物联网概念被提出,一路到区块链因比特币而爆红,区块链逐步展现了可解决物联网宿疾的潜力,直到国际标准问世,提供可遵循的总体架构框架,足以帮助各行各业真正厘清物联网是什么,就这样,足足耗费了近二十年的光阴。
看的更远,从三十年前的OSI模型,直到今天的六域模型,这三十年过程是「沟通自动化」转型到「执行自动化」的时代,人和物、物和物之间将会自动沟通,互通有无。我们可预期的「一万亿」联网设备,如何管理?如何改善生活?如何创造财富?这才是当代最大的挑战。
此时此刻踏入物联网产业,并有能力提供完美解答的企业,将有机会成为未来的科技巨头。各位科科也许将有幸躬逢其盛,亲眼见证到物联网改变你我的生活,以及新科技霸权的诞生,在踏出黑暗、准备迎接黎明的当下,值得拭目以待。
把WiFi用于M2M连接的主要优点是使用现有网络、速率高(WiFi的速率大大超过处理遥测所需的数据量)、前后兼容性好。
WiFi现在是一种用得较多的无线技术。除了在笔记本电脑中,目前在许多网络设备(Cisco的所有路由器和交换机)中也增加了处理80211协议的能力,就像处理以太网和IP一样方便。由于WiFi在企业中已经非常普遍,故自然会考虑选用它来提供M2M连接。目前,诸如Airespace、TrapezeNetworks等无线交换机厂商,已经推出能够实时跟踪器具的软件。Intel出资的新兴公司Bluesoft甚至已经在销售基于80211b的RFID标记,一片小小的用电池供电的网络接口卡。
使用WiFi的缺点包括功耗大、成本高、协议开销大、需要接入点。目前在一个器具上增加WiFi至少需要15美元。Bluesoft标记的价格是65美元。虽然成本还会下降,但近期仍只能用于跟踪价值较高的资产。一个仓库可能只会把Bluesoft标记用于它的铲车,而不会用于铲车搬动的箱子。WiFi是一个无中继转发能力的单跳网,器具只能连接到接入点(AP)。AP之间的连接、AP与其它网络的连接往往通过常规的有线以太网。如果已经用于其它以太网业务的同一布线再用作WiFi回传,就需要进行认证或把WiFi无线数据包隔离开。要不,你就不得不安装新的缆线和交换机。
MQTT基于TCP,在做反控设备的时候比UDP更可靠,比如CoAP走3G、4G的时候甚至需要实现CoAP over TCP,否则反控很不稳定甚至无法联通。
MQTT异步Pub/Sub实现,好比发个微信,无需等待对方确认便可以继续,而不像CoAP那样必须等待对方应答才能返回的同步模式。
MQTT为物联网提供了许多体贴的设计,比如QoS,比如“遗言”的设计。
篇幅有限,无法完全枚举MQTT的优越性,建议参考以下文章:
MQTT入门篇
MQTT进阶篇
MQTT安全篇
MQTT实战篇
当然,CoAP在功耗方面有优势,不过随着物联网设备特别是网管的计算能力加强,这点应该不是主要矛盾。
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