2021-03-26 作者:Sunricher 0
很多進(jìn)入物聯(lián)網(wǎng)的公司目前都面臨著一個艱難的選擇，目前最關(guān)鍵的一個問題是他們需要對無線通信所采用的產(chǎn)品做一個決定。
就最基本的層面而言，物聯(lián)網(wǎng)就是互通互聯(lián)。我們的想法就是智能設(shè)備能夠無縫地進(jìn)行通信，在各個方面將產(chǎn)生巨大的效益，對我們的社會也會產(chǎn)品顯著的影響。然而，現(xiàn)實與構(gòu)想相差甚遠(yuǎn)。在市場發(fā)展的初期階段，物聯(lián)網(wǎng)是高度分散的，同時相互可操作性相對缺乏。來自McKinsey Global Institute (McKinsey 全球研究院)的一份調(diào)查報告，預(yù)測到2025年，物聯(lián)網(wǎng)的經(jīng)濟(jì)影響可能每年達(dá)到11.1萬億美元的沖擊，這意味著將占有全球經(jīng)濟(jì)的11%。與此同時，她也指出了物聯(lián)網(wǎng)未來之路的幾個阻礙。首先的問題就是各種標(biāo)準(zhǔn)多樣化，這些標(biāo)準(zhǔn)阻礙了設(shè)備和系統(tǒng)之間的通信。據(jù)報道，相互互通性需要捕獲大約40%的有價值信息，有某些情況下，在互通應(yīng)用中可抓取60%的價值信息。相互互通操作性的問題不僅僅只是連接性協(xié)議，還包括缺乏標(biāo)準(zhǔn)的數(shù)據(jù)模式和一些通用的軟件接口。然后，讓智能設(shè)備互通和互操作是全球必須要滿足的一個基本需要，必須要使之成為現(xiàn)實。
晟瑞科技（Sunricher）無線物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)圖
許多無線通信技術(shù)試圖主導(dǎo)智能家居和連接樓宇自動化市場，但是到目前為止還沒有明確地看到哪種通信技術(shù)處于主流地位。每種技術(shù)都具有其代表性，并且每種技術(shù)在其挑戰(zhàn)互通互作的過程中有著自己的方式方法。事實上，它們之間的差異往往是最根本的差異，以至于作一個直接的比較幾乎是不可能的。現(xiàn)在還不確定在各行各業(yè)和環(huán)境是否能通過單一的通用連接方案來解決，所以只有適者生存，成為最終的物聯(lián)網(wǎng)全球標(biāo)準(zhǔn)。這將有利于供應(yīng)商和用戶一樣，有助于進(jìn)一步的市場增長和加速大規(guī)模的相關(guān)產(chǎn)品的使用。
這種情況反映了初期的網(wǎng)絡(luò)化技術(shù)所面臨的問題和挑戰(zhàn)。當(dāng)時許多相互競爭的協(xié)議層出不窮，包括IBM的SNA，Xerox 的XNS, Novell的IPX/SPX，Apple的AppleTalk。還有其它的一些協(xié)議，但是后來TCP/IP的出現(xiàn)，才成為了大多數(shù)網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用程序的首選，最終成為互聯(lián)網(wǎng)的技術(shù)定義。如果沒有協(xié)議和標(biāo)準(zhǔn)，互聯(lián)網(wǎng)將不會是今天這個樣子。
有了物聯(lián)網(wǎng)，歷史正在重演，即便是規(guī)模大到無與倫比。最終，物聯(lián)網(wǎng)的“東西”也需要學(xué)會相互交流，直到某一天，設(shè)備制造商在當(dāng)前不完全成熟的環(huán)境下投入籌碼，在如此復(fù)雜的環(huán)境下，這就產(chǎn)生了一定的風(fēng)險，同時也有著無限的機(jī)會。一些通信技術(shù)隨著時間的推移，不可避免地逐漸消失，迫使一些使用這些通信技術(shù)的公司向其它公司轉(zhuǎn)移，同時也將其產(chǎn)品撤出市場。但是那些押注成功的公司將會在此次變動中獲得技術(shù)領(lǐng)先的所有好處。
那么，哪一種通信協(xié)議才是最可靠的呢？哪一個才是供應(yīng)最大的智能產(chǎn)品制造商，并有最大的潛力生存到最后，最終成為連接物聯(lián)的熱門技術(shù)？這里，我們將嘗試著回答這些問題。我們覺得我們目前學(xué)到了一些重要的經(jīng)驗和教訓(xùn)我們將在這里就這些問題做一些分享。因為我們也同樣要面對相同的困境，也充分意識到我們的決定將產(chǎn)生什么樣的意義。我們所做的所有事情的背后都有無線通信的連接技術(shù)，因此我們付出了巨大的努力，以確保我們對可用的可行性方案了如指掌，并且能夠分辨在其特定的應(yīng)用中的優(yōu)勢和劣勢。
我們的目的不是在于推廣某一種通信協(xié)議，而是使一切可連接，而互通互聯(lián)是實現(xiàn)這一目的的唯一途徑。所以我們接下來陸續(xù)分享的各種無線通信技術(shù)內(nèi)容實際上是互通互聯(lián)操作性指南（無線通信通關(guān)秘籍）。希望這些資源能對那些猶豫不決，不知道該用哪種通信技術(shù)而渴求進(jìn)入到這個行業(yè)的實力廠家有足夠的價值。
什么是通信協(xié)議？我們?yōu)槭裁匆刮覀兊募彝ズ娃k公室變成智能化？簡單來講，通信協(xié)議是一組預(yù)定義的規(guī)則，網(wǎng)絡(luò)中的兩個，或者多個設(shè)備必須遵循這些規(guī)則來建立可靠的通信，并且成功地在彼此之交過程中能夠交換數(shù)據(jù)。為了使物聯(lián)網(wǎng)成為現(xiàn)實，這些通信很大一部分都是無線的，所以在過去的一些年里出現(xiàn)了各種各樣的由機(jī)器到機(jī)器的無線連接技術(shù)。他們大多數(shù)的共同特點包括低能耗和低帶寬要求，因此從根本上延長了電池的壽命，并能在有限的空間內(nèi)使用多個設(shè)備。由于無線電是一種共享的媒介，所以頻段是非常稀缺的資源。為了在一個既定的頻段中植入更多的設(shè)備，對于它們的低帶寬要求就顯得格外重要了。由于許多流行的無線電協(xié)議有許多的重疊的特性，乍一看，它們似乎都在做相同的工作，但正如我們已經(jīng)提到的，它們有著本質(zhì)的區(qū)別。有些無線通信技術(shù)的功能與其它技術(shù)完全不同，它們的發(fā)展目標(biāo)和設(shè)想也不相同。一旦我們了解了它們與OSI reference model的關(guān)系，這一點就變得很清晰了。
國際標(biāo)準(zhǔn)化組織(OSI)早在上世紀(jì)80年代就開發(fā)了系統(tǒng)互聯(lián)(OSI)的模型，為通信標(biāo)準(zhǔn)的協(xié)調(diào)提供了一個框架。時至今日，它仍然是網(wǎng)絡(luò)通信中的主要參考模型。OSI框架將網(wǎng)絡(luò)通信過程分解為七個可管理的層次結(jié)構(gòu)，每一個都有其特定的功能，處理明確定義的任務(wù)，并與其上下層級進(jìn)行交互。七層OSI參考如下:
應(yīng)用，演示，會話，傳輸，網(wǎng)絡(luò)，數(shù)據(jù)連接，Physical(物理性的)
每一層的名字都說明了其中提供的服務(wù)類型。這些服務(wù)和任務(wù)，在這一點上，我們不會全部描述; OSI模型已經(jīng)存在很長時間了，而且它的詳細(xì)信息遍布互聯(lián)網(wǎng)。不過，我們在本段中將繼續(xù)回到上面的話題，解釋OSI模型上的的特定連接解決方案以及這對廠商和終端用戶所帶來的結(jié)果。那是因為OSI模式是各個協(xié)議之間的根本區(qū)別的來源。
一些希望連接物聯(lián)網(wǎng)的標(biāo)準(zhǔn)只定義了七層OSI的一小部分，同時也依賴于其它可用技術(shù)來處理通信的其它方面。其它的從物理層一直到應(yīng)用層，就其本身而言，這并不能使它們中的任意一個變得更好，或者更差。這意味著它們通常基于完全不同的原則，這是人們在試圖回答“哪種技術(shù)最適合我時？”應(yīng)該注意的。另外一個比較重要的事情是，沒有完美的技術(shù)。不同的應(yīng)用有不同的要求，沒有絕對的一個方案能解決所有應(yīng)用。
晟瑞科技（Sunricher）無線物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用案例（日本）
回到OSI，為了更好地可視化這個七層概念以及協(xié)議如何適合這個模式，您可以將其定義為人與人之間通信的框架。它可能不是我們過于關(guān)注的東西，而是在明確的規(guī)則下兩個想要相互交流的人，就像協(xié)議一樣。與OSI模式類似，這些規(guī)則也可以輕松地分解成若干層級。從最底層開始，即物理層，人類還需要一個可以稱為物理性的基礎(chǔ)設(shè)備的東西來進(jìn)行通信。除了口頭的交流，通常還包括一些語音或者聲音等媒介。人類的語言器官也是位于OSI轉(zhuǎn)低層級的部分，隨著我們向上層移動，我們的通信規(guī)則將變得更狹窄，比如電話，音位，多義詞，語法結(jié)構(gòu)等等。OSI的頂層結(jié)構(gòu)是應(yīng)用層，應(yīng)用我們靈活的言語交際及隱含意義，應(yīng)用層級是上下文差異化發(fā)生的地方。正是對我們是誰，我們在哪里，我們在做什么等等的意識，使得上下文交流和信息交流能以這樣一種方式進(jìn)行，即參與過程的雙方對給定信息的理解完全相同，并且能夠在沒有任何理解意義差異的情況下進(jìn)一步傳遞信息，或者根據(jù)對方的信息采集采取一些相關(guān)的行動。這正是我們?yōu)榱送ㄐ藕蛿?shù)據(jù)交換而將設(shè)備相互配對時想達(dá)到的目的。要實現(xiàn)這種上下文的對話，智能設(shè)備還需要知道它們是什么，它們會做什么樣的反應(yīng)或者行為，能處于什么狀態(tài)，如何調(diào)整等等。
晟瑞科技（Sunricher）無線物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用案例（意大利）
每一個層級都很重要，每一層都定義了作為通信過程中所組成部分的任務(wù)。它們通過必要的網(wǎng)絡(luò)管理和維護(hù)，安全，數(shù)據(jù)交換等來實現(xiàn)同一協(xié)議下的設(shè)備之間的通信。不過，應(yīng)用層是互通互聯(lián)的關(guān)鍵。如果沒有定義應(yīng)用層，設(shè)備就不會知道通信的上下文，也永遠(yuǎn)不會理解彼此，除非某些特定的產(chǎn)品供應(yīng)商之間達(dá)成某種協(xié)議進(jìn)行互通。這就解釋了為什么互通互聯(lián)操作性問題在兩個不同的協(xié)議下面是不能進(jìn)行交流的。問題是，即使他們是在同一個協(xié)議下，如果特定的協(xié)議沒有定義OSI模式的最頂層，它們?nèi)匀皇菬o法進(jìn)行通信的。
現(xiàn)參與進(jìn)來的制造商，越來越意識到應(yīng)用層在克服物聯(lián)網(wǎng)目前所面臨的互操作挑戰(zhàn)的重要性。這幾年出現(xiàn)了一些旨在解決OSI頂層問題的方案參與者，其中包括LoTivity或AllJoyn(現(xiàn)合并在開放連接基金會領(lǐng)導(dǎo)的一個項目下)，傳輸層不可知的框架，這些框架位于現(xiàn)有的無線技術(shù)之上，能夠?qū)崿F(xiàn)跨越產(chǎn)品品牌，平臺或連接類型的通信。現(xiàn)在討論這種方法是否正確還為時尚早，特別是考慮到目前現(xiàn)有的這些方案還在開發(fā)中。我們肯定會在某一點上會考慮到他們，但是首先我們需要看看當(dāng)今物聯(lián)網(wǎng)最常見的無線通信標(biāo)準(zhǔn)。
接下來我們會陸續(xù)分享WiFi, Z-Wave, Zigbee, Thread, BLE等物聯(lián)網(wǎng)無線通信技術(shù)的優(yōu)缺點，敬請期待。
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