隨著信息技術(shù)的快速發(fā)展,物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)與網(wǎng)絡(luò)技術(shù)開(kāi)發(fā)正以前所未有的速度深度融合,深刻改變著社會(huì)生產(chǎn)方式和人們的生活方式。本文將從物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)與網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的融合現(xiàn)狀、典型應(yīng)用場(chǎng)景、面臨的關(guān)鍵技術(shù)挑戰(zhàn)以及未來(lái)發(fā)展趨勢(shì)四個(gè)方面展開(kāi)分析與研究。
一、物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)與網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的融合現(xiàn)狀
物聯(lián)網(wǎng)(IoT)的核心在于通過(guò)信息傳感設(shè)備,按約定的協(xié)議,將任何物品與互聯(lián)網(wǎng)連接起來(lái),進(jìn)行信息交換和通信,以實(shí)現(xiàn)智能化識(shí)別、定位、跟蹤、監(jiān)控和管理。這一目標(biāo)的實(shí)現(xiàn),高度依賴于網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展。當(dāng)前,以5G/6G、低功耗廣域網(wǎng)(LPWAN,如NB-IoT、LoRa)、Wi-Fi 6/7、衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)等為代表的先進(jìn)網(wǎng)絡(luò)技術(shù),為物聯(lián)網(wǎng)提供了高速率、低時(shí)延、廣覆蓋、大連接的通信基礎(chǔ)。網(wǎng)絡(luò)技術(shù)開(kāi)發(fā)的重點(diǎn)正從服務(wù)于人轉(zhuǎn)向服務(wù)于物,并逐步形成“云-管-邊-端”協(xié)同的體系架構(gòu),為海量物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備的數(shù)據(jù)采集、傳輸、處理與應(yīng)用提供了堅(jiān)實(shí)支撐。
二、典型應(yīng)用場(chǎng)景分析
- 智慧城市:通過(guò)部署大量環(huán)境監(jiān)測(cè)、交通監(jiān)控、市政設(shè)施(如智慧路燈、井蓋)傳感器,結(jié)合5G網(wǎng)絡(luò)和城市專網(wǎng),實(shí)現(xiàn)對(duì)城市運(yùn)行狀態(tài)的實(shí)時(shí)感知與智能調(diào)度,提升城市治理效率和居民生活質(zhì)量。
- 工業(yè)互聯(lián)網(wǎng):在制造車間部署工業(yè)傳感器、控制器和機(jī)器視覺(jué)設(shè)備,利用時(shí)間敏感網(wǎng)絡(luò)(TSN)、5G URLLC(超高可靠低時(shí)延通信)等技術(shù),實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)設(shè)備的遠(yuǎn)程監(jiān)控、預(yù)測(cè)性維護(hù)、柔性生產(chǎn),推動(dòng)制造業(yè)向數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化、智能化轉(zhuǎn)型。
- 智能家居與建筑:利用Zigbee、Z-Wave、藍(lán)牙Mesh及Wi-Fi等技術(shù),將家庭或樓宇中的電器、安防、能源設(shè)備聯(lián)網(wǎng),通過(guò)家庭網(wǎng)關(guān)或云平臺(tái)實(shí)現(xiàn)集中控制與智能聯(lián)動(dòng),提升居住的便捷性與能效。
- 智慧農(nóng)業(yè):通過(guò)部署土壤、氣象、作物生長(zhǎng)等傳感器,結(jié)合LPWAN網(wǎng)絡(luò),實(shí)現(xiàn)對(duì)農(nóng)田環(huán)境的精準(zhǔn)監(jiān)測(cè)與自動(dòng)灌溉、施肥,提高農(nóng)業(yè)生產(chǎn)效率與資源利用率。
- 車聯(lián)網(wǎng):借助C-V2X(蜂窩車聯(lián)網(wǎng))和5G網(wǎng)絡(luò),實(shí)現(xiàn)車與車、車與路、車與人、車與云的全面互聯(lián),為自動(dòng)駕駛、智能交通管理、車載信息服務(wù)提供關(guān)鍵通信保障。
三、面臨的關(guān)鍵技術(shù)挑戰(zhàn)
- 安全與隱私:物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備數(shù)量龐大、部署分散、計(jì)算資源有限,極易成為網(wǎng)絡(luò)攻擊的入口。數(shù)據(jù)在采集、傳輸、存儲(chǔ)過(guò)程中的隱私泄露風(fēng)險(xiǎn)也日益突出。需要開(kāi)發(fā)輕量級(jí)加密、身份認(rèn)證、可信計(jì)算、數(shù)據(jù)脫敏等安全技術(shù)。
- 連接與互操作性:物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備種類繁多,通信協(xié)議和標(biāo)準(zhǔn)各異(如MQTT、CoAP、LoRaWAN等),導(dǎo)致系統(tǒng)間互聯(lián)互通困難。亟需推動(dòng)協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)化和平臺(tái)接口統(tǒng)一。
- 數(shù)據(jù)處理與計(jì)算:海量物聯(lián)網(wǎng)終端產(chǎn)生的數(shù)據(jù)洪流對(duì)網(wǎng)絡(luò)帶寬、云端計(jì)算和存儲(chǔ)造成巨大壓力。邊緣計(jì)算(MEC)與云計(jì)算協(xié)同成為必然選擇,需要在網(wǎng)絡(luò)邊緣部署計(jì)算能力,實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的就近處理與實(shí)時(shí)響應(yīng)。
- 能耗與續(xù)航:許多物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備(如野外傳感器)依賴電池供電,對(duì)低功耗通信技術(shù)和能量收集技術(shù)提出了極高要求。網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的開(kāi)發(fā)需持續(xù)優(yōu)化能效。
- 網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)與服務(wù)質(zhì)量:為滿足不同物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用(如高清視頻監(jiān)控與抄表)差異化的帶寬、時(shí)延和可靠性需求,網(wǎng)絡(luò)需要具備切片能力,提供定制化的虛擬網(wǎng)絡(luò)服務(wù)。
四、未來(lái)發(fā)展趨勢(shì)
- “AI+IoT+Network”深度融合:人工智能技術(shù)將深度嵌入物聯(lián)網(wǎng)終端、邊緣和云端,實(shí)現(xiàn)從感知智能到認(rèn)知決策智能的演進(jìn),網(wǎng)絡(luò)將作為智能輸送的“神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)”進(jìn)行自適應(yīng)優(yōu)化。
- 向確定性網(wǎng)絡(luò)演進(jìn):為滿足工業(yè)控制、遠(yuǎn)程手術(shù)等極致應(yīng)用場(chǎng)景的需求,網(wǎng)絡(luò)技術(shù)將向提供確定性時(shí)延、抖動(dòng)和丟包率保障的方向發(fā)展,如TSN與5G/6G的融合。
- 空天地海一體化網(wǎng)絡(luò):未來(lái)物聯(lián)網(wǎng)的覆蓋將不限于地面,衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)、高空平臺(tái)網(wǎng)絡(luò)將與地面蜂窩網(wǎng)絡(luò)深度融合,為全球無(wú)死角、全場(chǎng)景的物聯(lián)網(wǎng)覆蓋提供可能。
- 內(nèi)生安全與可信物聯(lián)網(wǎng):安全能力將作為原生設(shè)計(jì)內(nèi)置到網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)和物聯(lián)網(wǎng)協(xié)議中,構(gòu)建從芯片、設(shè)備到網(wǎng)絡(luò)、應(yīng)用的全鏈條可信體系。
- 綠色低碳與可持續(xù)發(fā)展:網(wǎng)絡(luò)技術(shù)和物聯(lián)網(wǎng)解決方案的開(kāi)發(fā)將更加注重能效提升,利用綠色能源,助力實(shí)現(xiàn)“雙碳”目標(biāo)。
物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)與網(wǎng)絡(luò)技術(shù)開(kāi)發(fā)的協(xié)同創(chuàng)新,是驅(qū)動(dòng)數(shù)字經(jīng)濟(jì)和社會(huì)智能化發(fā)展的核心引擎。面對(duì)廣闊的應(yīng)用前景與技術(shù)挑戰(zhàn),需要產(chǎn)業(yè)鏈上下游在標(biāo)準(zhǔn)制定、技術(shù)研發(fā)、應(yīng)用創(chuàng)新與安全保障等方面加強(qiáng)合作,共同構(gòu)建一個(gè)更智能、更高效、更安全、更開(kāi)放的萬(wàn)物互聯(lián)新時(shí)代。