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大规模物联网-以十倍之少做十倍之多 2024-01-12 Svein-Egil Nielsen, Nordic Semiconductor

以十倍之少做十倍之多,这是我们拯救地球的方式,也是许多公共和商业部门生存的方式。而这一切都与大规模物联网有关。

以十倍之少做十倍之多,这是我们拯救地球的方式,也是许多公共和商业部门生存的方式。而这一切都与大规模物联网有关。

大规模物联网尚未真正到来的唯一原因是,此前它在技术上或商业上还不可行。而大规模物联网的优势--通过10倍的智能化以少10倍的成本实现10倍的效益--不可小觑。

未来十年,世界上的每一个商业和公共组织都需要以更少的资源提供更多的服务,以确保其业务和整个地球的生存。可预防的浪费和低效将只存在于大规模物联网实现之前。如今,我们看到了一条通往大规模物联网的可行之路。

在世界各地,许多行业和部门都在试验和探索大规模的物联网项目。电力能源公用事业就是一个例子。向绿色和可再生能源的转变对地球至关重要,但与老式的燃煤发电站相比,这也是向更不可靠、更不可控的发电来源(太阳能、风能、潮汐能)的转变。

为了保证电力供应,能源公司必须在其电网中适应曾经无法想象的变化水平。要成功应对这种变化,不仅需要知道客户正在使用多少电力,还需要知道客户可能希望使用多少电力,甚至需要比客户自己更强的预测直觉。

向绿色能源的转变就是向大规模物联网的转变。其他数百个行业和领域也将如此。大规模物联网即将到来,并将继续存在。因为一旦有几家公司和组织在其运营中成功地开创了大规模物联网,其10倍更多/更少的效益将是如此引人注目,以至于他们的竞争对手和同行会立即想要--甚至被迫--复制。

这就意味着,以我们之前的例子为例,澳大利亚一家具有前瞻性的能源公用事业公司可能会率先向全世界--无论是发达国家还是发展中国家--展示如何真正实现可靠的绿色能源供应。

绊脚石

大规模物联网是指任何机器对机器(M2M)通信装置,其规模可扩展到数百万、数十亿,甚至数万亿个连接的物联网传感器和设备 "物",密度达到每平方公里一百万个设备。这些 "物 "是小巧的产品,通常由电池供电,能源、计算和内存资源有限。这使得它们的连接要求具有挑战性和独特性。

如此大规模的物联网必然会进入海量数据的世界。这将不可避免地进入人工智能和边缘计算领域。虽然对许多行业来说,这些都是相当新的概念,但我相信,只要适当地将其整合到设计良好的用户界面和设备管理平台中,它们就不会成为绊脚石。

直到现在,连接物联网传感器和收集海量物联网数据的设备所需的物理无线连接网络一直是绊脚石。虽然有一些令人钦佩的专有尝试,但我很难看到这些尝试的长期前景,因为如果企业要将未来押注在任何技术上,就必须知道该技术在几十年后仍将存在。

而这需要标准和大型多供应商生态系统。任何商业或公共实体都不会投资数百万甚至数十亿美元到只有一家供应商能够提供和支持的技术上。这样做风险很大,甚至可以说是不计后果。

这就是为什么大规模物联网的未来现在掌握在两种互补的 5G 标准无线物联网技术手中,这两种技术从一开始就是为支持大规模物联网低功耗广域 (LPWA) 网络而构建的:蜂窝物联网和 DECT NR+。

蜂窝物联网

蜂窝物联网是以物联网为目标的 LPWA 版本的蜂窝无线技术。从 4G 到现在的 5G,它有两种类型: LTE 机器型通信 (LTE-M) 和窄带物联网 (NB-IoT)。

尽管酝酿已久(由七家电信标准开发组织组成的 3GPP 小组于 2015 年将其纳入第三代蜂窝无线技术标准第 13 版),但这一功率优化版蜂窝技术现已真正到来。它 "开箱即用",几乎覆盖全球,从一开始就专为大规模物联网扩展而设计。

LTE-M和NB-IoT提供了与全球蜂窝网络相同的可靠性和安全性,但在长距离耗电量水平上,可以支持小重量电池多年运行,这是传统蜂窝网络无法比拟的。这意味着现在几乎任何东西都可以连接到全球蜂窝网络,而无需网关。

例如,在工业物联网中,这意味着能够监控一切,从运输集装箱和关键工业资产的位置和内容,到工厂机械的运行状况和发生故障的可能性(例如,从振动的微小变化判断)。

蜂窝物联网的 "缺点 "在于,接入一个无处不在、安全可靠的全球网络并不是免费的。安全性和可靠性的一个重要部分是,您的设备必须经过认证才能在网络上运行。您发送的数据必须通过既定的运营商发送。所有这些都意味着成本和一定程度的复杂性。但成本和复杂性一直在下降。我相信,未来蜂窝物联网将成为需要全球连接的大规模物联网的主流。

DECT NR+

4G 为蜂窝物联网提供了一个平台,而 5G 则是第一个为真正大规模物联网而定义的无线电标准。DECT New Radio (NR)+(原名 "DECT-2020 NR")是世界上第一个成为完整 5G 标准的非蜂窝无线技术(根据国际电信联盟的 2020 年国际移动通信 5G 文件)。

DECT NR+ 是一种全新的无线技术,由 DECT 论坛推出。DECT 论坛是一个致力于开发和改进 DECT 的组织,DECT 是 "数字增强型无绳通信 "的缩写,反映了其起源于 20 世纪 90 年代初的 DECT 电话世界。

在我看来,DECT NR+ 填补了 LPWA 网络市场的空白,而在此之前,专有替代产品已经解决了这一问题。也就是说:如果您不需要全球运营,而只需要在一个地理区域内运营,那么企业物联网和公共客户现在就可以建立自己的 "私有 "网络,支持低成本数据。用例包括资产跟踪、智能城市和智能能源。

DECT NR+ 的 1.9 GHz 工作频率是全球免许可证频谱分配(目前日本、印度和中国除外)。它形成了一个单一、安全、可靠的无线电标准,面向未来并可扩展。此外,由于免许可证,DECT NR+ 无需支付数据费用,因此其运行成本低于同类许可产品。

通过 DECT NR+,用户可以部署自己的专用网络。这些专用网络使用了一些经过验证的技术,这些技术是高度安全和超可靠的全球蜂窝基础设施的基础。因此,该技术有望使 5G 无线技术平民化,让大规模物联网部署具备蜂窝网络的所有优势,但成本却低得多。

管理大规模物联网

总而言之,我预测在未来十年中,超过1亿台的物联网部署将在全球范围内成为常态。

而 "别无选择 "正是大规模物联网在未来十年内对数百甚至数千个行业的无数应用所带来的影响。大规模物联网将以我们今天难以想象的方式彻底改变我们的生活、工作和娱乐方式。这样,它将使世界变得更美好、更安全、更环保、更健康,最终成为一个更适合居住的地方。

Svein-Egil Nielsen 是Nordic半导体公司的首席技术官/研发执行副总裁,Nordic Semiconductor是蓝牙、蜂窝物联网、Wi-Fi 和 DECT NR+ 芯片的领先供应商。

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