智能物联网 近年来,物联网技术和应用服务发展迅速。物联网是互联网服务的延伸,它使普通对象能够支持网络功能并形成一个物联网。它的大小可能从几个物体的小物联网到数万或数亿物体的物联网不等。
除了使用有线网络连接之外,物联网通常侧重于无线通信网络。从应用层面来看,物联网应用服务随处可见,包括环境监测、智能工厂、智能交通、智能家居、智能农业、医疗保健、智能生活等。
智能物联网架构通常可分为传感层、网络传输层和应用服务层。传感层是物联网架构中最底层,指的是传感技术和传感组件,如温度传感、压力传感、振动传感等。网络传输层是指物体之间的通信和网络互连技术,例如:NB-IoT、LoRa、Zigbee、Wireless LAN、Bluetooth。应用服务层是物联网应用服务,包括信息存储、管理和分析技术,如网页技术、数据库技术、大数据分析和云计算。
物联网无线通信技术 如果我们看看物联网网络传输层,近年来已经开发了许多用于物联网应用的无线通信技术。,常见物联网无线通信技术有NB-IoT、LoRa、SIGFOX、Zigbee、WiFi、Bluetooth、NFC…等。
2018年电信业者已陆续开放NB-IoT商用服务。NB-IoT(Narrow Band -Internet of Things) 是NB-CIoT和NB-LTE两种标准的结合,是3GPP R13阶段LTE的一项重要增强技术,网络可以直接部署在现有2G/3G/4G网络,具有覆盖广、连接多、速率低、成本低、功耗低、架构优…等特点。虽然NB-IoT技术被提出的时间比较晚,但近一年在全世界发展速度非常快,其中主要关键是电信业者可以不必重新布建基地台,透过在现有4G基地台升级就可以提供NB-IoT服务,大幅降低电信业者建置服务的成本。
LoRa(Long Range)是一种低功耗广域网(Low PowerWide Area Network,LPWAN)通讯技术,Semtech公司于2013年发布的超长距离低功耗数据传输技术。过去,在LPWAN出现之前,我们似乎只能在长距离和低功耗之间做出选择。lora无线技术的出现改变了传输距离和功耗之间的平衡,不仅可以实现远程传输,而且具有低功耗和低成本的优点。lora的传输距离从15到20公里不等。低功耗特性延长了电池寿命、免许可频带、基础设施和节点/终端的低成本。
SIGFOX也是一种低功率广域网通信技术。SIGFOX台湾地区、新加坡营运商台湾优纳比(Unabiz)于2017年获得NCC核发“互联网接取一般二类电信执照”,目前SIGFOX在台湾的合作伙伴包括中兴保全、Obike等50多家厂商,未来可望能发展更多物联网应用。除了上述三种类型的低功率广域网之外,常见的低功率短程物联网无线通信技术包括ZigBee、wifi、蓝牙、NFC等。蓝牙5.0于2016年6月发布,许多底层优化都是针对物联网的。 物联网网络地址需求 不管物联网应用服务选择哪种无线通信技术,最重要的是它将面临对象设备(物联网节点)地址不足的问题,尤其是数万或数亿对象设备。良好的寻址方案将降低网络互连的复杂性和维护管理成本。 由于IPv4地址空间有限,因此许多寻址方案常会采用NAT(Network Address Translation)IP地址分享之解决方案。然而,NAT会破坏网络连接,因此需要双向数据传输的物联网应用程序会出现双向连接问题。虽然还有其他解决方案来处理NAT透明性,但是它们会增加网络复杂性以及维护和管理成本。 IPv6是下一代互联网协定,它被设计用来替代当前互联网IPv4,地址长度从32位增加到128位,IPv6地址空间多达2128个地址。因此,IPv6可以直接解决物联网面临的地址不足的问题,保持网络连接,并且可以以任何形式双向连接目标设备。
结论 物联网应用服务不断发展。无处不在的连接和控制是物联网的基本要素和命题。如何有效地进行网络传输,并在目标设备之间提供无缝通信链路,将是物联网必须克服的挑战。全球范围内,移动网络将在2016年至2021年间支持大约40亿个新的移动连接设备和连接。因此,与IP v4的各种解决方案相比,IPv6仍然是发展物联网应用的最佳解决方案。IPv6可以降低网络互连的复杂性和成本。我相信IPv6将在未来物联网应用的趋势下,在新一代通信协议中发挥重要作用。