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08 Jan 2022

新兴市场中的工业物联网 - 如何选择正确的通信

为新兴市场提供工业物联网通信的解决方案现已面世,并且也可能成为解锁发达市场物联网通信的关键。

近期,在发达市场中,基于云的物联网驱动的消费者和工业物联网 (IIoT) 应用的快速实施已经改变了服务的消费方式,为许多企业开辟了新的收入来源。

在非洲、中东、东南亚和拉丁美洲等发展中市场中,物联网的潜力是无限的;IDC 预测,非洲和中东的物联网在 2018 年将实现 15% 的增长并达到 70 亿美元。此类增长在南非已经显而易见,南非的企业不得不适应物联网带来的新业务模式。

核心厂商正在不断出手,以期利用此增长潜力,部署能够改变客户运营效率和利润的解决方案。但是,这些国家及其发展中的基础设施之间的通信分散性仍然是实现有效且广泛的 IIoT 应用的重大障碍。

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在新兴市场中实施物联网的挑战

在新兴市场中,当前的蜂窝通信和无线网络并不可靠,因此用户可以更容易做出正确的通信选择,即选择高效的低功耗广域网 (LPWAN)。目前,即使是在技术最先进的国家/地区,语音和数据网络仍在主要城镇以外的地区继续存在,因此,克服新兴市场中分散的农村通信问题远非一日之功。

虽然许多新兴市场中的蜂窝连接仍然有限,但其仍然比由无许可的供应商提供的其他 LPEAN 更为普遍;此类网络仍需要连接到蜂窝网络以与更广泛的物联网生态系统进行通信。

因此,此类企业需要一种具有成本效益、可靠、安全且低功耗的选项,以提供无处不在的通信,并充分利用发展中市场的现有基础设施。

此类国家中的工程和运输之类的许多重要行业采用的蜂窝通信或无许可技术严重限制了 IIoT 应用的部署,其主要原因是缺乏漫游覆盖能力。

举例来说,当蜂窝通信或无线网络失效时,希望跨境和在农村地区追踪资产的组织无法充分了解其货物的状态。同样,对于覆盖面不足的农村地区的固定位置服务,使用蜂窝通信网络定期向云发送数据并非始终可行。如果可用,跨越边界时产生的漫游费用可能会非常昂贵。

利用基于 GSM 的低功耗通信

在通信方面,当今最普及的网络是语音网络,其是 GSM 电信系统的一部分。GSM 是一个成熟的网络,遍布于全球 190 多个国家/地区,与蜂窝通信数据(2G、GPRS 和 3G UMTS)相比,其可靠性更高。

只要存在 GSM 通信,物联网设备就可以利用最强大的可用网络,自动连接到相应的 IoT 应用。此方式可避免在切换蜂窝通信运营商时出现中断,从而确保全球通信。因此,利用此网络进行物联网通信非常合理,因为基于蜂窝通信和互联网的其他选项目前无法在成本、可靠性和覆盖范围方面与之竞争。

MQTT-SN - 工业物联网的理想之选

适用于工业物联网数据传输的最可靠、最具成本效益的解决方案是低带宽消息传输,该方案可通过传感器网络消息队列遥测传输协议 (MQTT-SN) 设置实现。此轻量级发布和订阅消息传输协议通过 GSM 网络上提供的简单 USSD 消息传输协议进行通信,可以发送 160 字节或更小的微小数据包,从而为物联网设备提供真正的无处不在的通信。

集成服务质量 (QoS) 的加入增强了该协议的功能。MQTT-SN 协议在低带宽或通信不可靠的领域特别重要,因为该协议能够处理消息的传输和重新传输,从而确保将消息传输到相应的“事物”或应用。根据网络安全和应用逻辑,物联网用户可以完全定制 QoS 级别。

此外,用户可以对物联网传感器进行编程,以传输可通过低带宽信号传输的几乎所有类型的信息(如湿度、温度和压力),从而避免了需要使用多个物联网设备而造成网络进一步堵塞。

设备的工作方式也解决了电源问题。通过仅在需要时发送少量数据,设备的开/关设置可以最大限度地提高电池效率和使用寿命。经过编程,设备的续航时间不仅是数月,而且会达到数年,从而创建真正的 LPWAN,而非在不必要时保持开启状态并传输数据。

在电网供电相对不可靠的新兴市场中,此特点也非常具有优势。由于停电更为常见,因此 MQTT-SN 是适用于低成本、电池供电设备的理想解决方案。借助 MQTT-SN 协议,设备无需定期向脱机服务器发送数据,而是在唤醒后(即参数发生更改时)传送数据。

发展中国家越来越多的工程和建筑项目也证明了此技术的低功耗依赖性。基于小型廉价传感器的物联网设备将支持对设备进行远程状态监控,从而让用户更好地预测维护计划。

GSM 技术的另一个主要优势无疑是安全性。数据实际上不是使用互联网进行通信,因此无需在设备和通信平台之间使用 IP 地址,从而极大地改善了网络安全。此技术有助于提高通信水平和降低成本。

与蜂窝通信和无线选项相比,MQTT Anywhere 等基于 GSM 的通信处于有利位置。对于通过蜂窝通信和无线网络远程连接的设备,安全弥补运营技术与云等 IT 系统之间的“气隙”的问题仍然是安全传输数据的主要挑战。

为新兴市场选择合适的工业物联网通信

基于 GSM 的网络等 LPWAN 的出现迫使新兴市场中的企业改变其物联网部署方式。此类企业必须考虑实际需要设备提供何种数据以及需要数据的频率。如果可以将此类数据包含在 160 字节或更少的字节中,那么又有何必要为实施和运行成本高昂且对外部入侵敞开大门的高能耗蜂窝通信或无线互联网通信付费呢?

在新兴市场中,基于 GSM 的网络是最强大、最可靠的选择,此方案可为物联网设备提供真正的全球通信。使用具有成熟的基础设施的网络在可扩展性、连接性、安全性和成本方面具有巨大优势。

选择此类网络可以提高农业、物流和公用事业等在新兴市场的经济方面具有重要地位的各种部门的效率。此类通信将加速发展中国家的工业物联网项目的建设,有助于建立真正的全球供应链。

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Neil Hamilton

u-blox 产品中心服务部门营销和销售服务

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