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GSA:面向2015~2020年的无线物联网(三):技术、成本与部署考量

一、总体
 
物联网设备约容易得到部署与使用,其总体成本就会越低、用户的业务体验质量就会越好。
 
人们常会提及的俗谚“简洁为美”对于大多数的物联网部署而言都是至关重要的(尤其是在用户体验质量方面)。一些具有良好设计的用户界面/接口以及可提供灵活服务的物联网应用均取得了市场成功。所能提供的用户体验质量必须要考虑到用户隐私、系统入侵、个性化以及用户偏好等所有的细节问题。目前,一些物联网应用场景看起来就像是来自于1984年的老旧事物,无法为用户提供明显的好处,这就不能提供良好的用户体验质量。
 
目前,“成本”正在成为决定物联网设备是否能够部署到所需各种不同应用场景的一大关键因素。此处的“成本”并非仅限于物联网设备(比如:信标服务器、内置于各种可穿戴型设备之中的无线传感器)最初的生产成本。总之,在将来物联网的部署之中,“总体拥有成本”将会扮演着主要的角色。
 
对于基于信标技术以及可穿戴设备技术的各种物联网应用而言,还需要考虑功耗、无线连接能力、移动数据流量使用、无线频谱资源等实际因素,以下进行具体讨论。
 
二、对功耗问题的考量
 
如果一款物联网设备需要频繁地更换新电池或者需要通过有线的方式进行充电,那么,某些物联网应用(尤其是那些消费者领域的物联网应用)就不可能实现快速的市场普及率提升。
 
内置于智慧服饰之中的无线物联网传感器将需要安装完全密封的电池,从而就需要以无线的方式对其充电或者采取其他的能量获取技术。这类传感器要求不能在用户洗衣服时发生脱落现象。从而,很难对这些无线传感器进行更换与充电操作。
 
为了使得相关的可穿戴式物联网应用能够完全地发挥出其市场潜力效应,上述问题以及其他一些问题就需要得到解决。
 
信标技术公司看到了其所在物联网领域的巨大发展潜力,但是一般都依靠蓄电池对相关物联网设备进行供电。目前的信标设备之中,电池所占的原材料比例超过了50%,而且每隔两年就需要更换一次。这样一来,如果成千上万部信标设备每一年或者两年就需要更换电池,人力成本就将会很大。
 
三、对无线网络连接问题的考量
 
物联网设备与移动宽带互联网络的连接方式将会取决于具体的物联网应用类型。
 
智能手表目前还是属于智能手机的一种形态扩展,可以更方便用户对于数据信息的接收等。此外,运动手环也与用户智能手机中所安装的相关应用相连接,以使得其所感知到的心率、血压、血糖等生物参数能够及时地传输给手机进行本地分析处理或者云端分析处理。在这些类型的物联网设备之中,业界通常采取BLE(Bluetooth low energy,低能耗蓝牙)技术进行相互之间的连接。关于智能手机与智能手表,目前也存在应用方面的一些争论,比如,有了智能手表,人们就不用频繁地拿出智能手机来查看所接收到的信息或者拨打/接听电话。
 
此外,对于由智能手机所收集到的数据,信标设备也可以通过低功耗蓝牙进行广播。取决于应用设置的不同,相关处理方式也不同。
 
虽然很多的物联网设备都采取低功耗蓝牙作为无线连接技术,但是在一些应用场景之中,Wi-Fi也具备可行的选择性——例如在智慧家庭网络之中需要传输超高清晰度电视/视频内容之时。此外,高数据流量传输速率类型的相关应用可能对于诸如现有第四代移动通信无线接入网及未来第五代移动通信无线接入网等高级无线宽带数据连接也有着需求。但是,相关缺陷在于功耗较大。目前,市场上已经出现可用于物联网应用场景的低功耗Wi-Fi芯片。
 
总体看来,“蓄电池供电”是目前无线物联网传感器设备最为主流的选择,因此,在连接方面,低能耗的无线电通信技术的部署将会成为市场主流。相关部署至少会延伸至可进行广域无线网络覆盖(既可是固定接入网,也可是蜂窝移动通信无线接入网)的网关。
 
四、对移动数据流量使用问题的考量
 
就目前可以预见的应用场景看来,大多数的无线物联网设备所需传输的移动数据量将会是小量的。一部用于及时/瞬时传输特定广播消息的信标设备,每次的数据传输量仅有数Bytes的大小,而运动手环向用户智能手机应用传输心率、血压等生物传输的数据体量情况也是如此。空气质量传感器在数分钟之内的移动数据传输量可以达到数十Bytes。
 
而另外一个极端是,个人视频物联网照相机或者居家安全监视器需要面向处于任何位置的用户流式地传输高清晰度、高音质的音视频内容。在此种类型的应用场景之中,考虑到QoS(Quality of Service,服务质量)的欠缺问题,低能耗蓝牙技术或者甚至Wi-Fi技术均非理想的无线网络组建方案。
 
于是,这就为移动通信基础网络运营商开启了全新的市场发展机遇:通过部署于用户家中的微小基站来为家庭视频物联网应用提供高QoS级别的无线连接能力。
 
五、对无线频谱资源使用问题的考量
 
虽然目前大多数的无线物联网设备均采取低能耗蓝牙技术来进行移动数据的传输,但是,无线连接所采取的无线频谱资位于非授权型频段之内,而且在复杂的无线电环境之中容易遭受信号干扰问题——如果邻近区域分布着大量采取蓝牙技术的无线连接链路,底噪就会迅速地增大。
 
截至目前,已经有过一些关于为无线物联网应用指配专用物理工作频段的行业讨论,但是,相关频段如果要取得全球或者地区级别的协调,则将还有一段很长的路要走。暂时而言,既有非授权型频段将可能继续得到采用。
 
 
参考文献:
 
[1] GSA. The Internet of Things to 2020[EB/OL].
http://www.gsacom.com/downloads/pdf/GSA_The_Internet_of_Things_to_2020_October_2015.php4, 2015-10-28.
 

本文作者为上海情报服务平台兼职情报分析员


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