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IOT A to Z - D 基于授权频谱的物联(工业互联)专网

IOT A to Z - D 基于授权频谱的物联(工业互联)专网

作者: Alexliye | 来源:发表于2019-05-20 01:38 被阅读14次

    在IOT A to Z -C中,我们得出一个初步的结论:客户如要确保在“管”和“云”这两个环节数据安全和通讯服务质量受控,解决方案就是部署“专网”和“私有云”。

    战略层级的考虑往往与技术无关,而与人性相关。“专网”的“专”和任何生活场景里的“专”的内涵是一致的,本质是定位的问题:“专用车位”、“专用通道”...,"专“表明了优先权和100%的保障;“公共汽车”表明了拥挤和座位的无法保证,“公共通道”则表明即使你十万火急位高权重,你也没有优先权通过。英国思想家约翰·洛克有一句名言很好的诠释了“公有”和“专有”的特点:“权力不可以私有,财产不可以共有。”

    以上图片仅作为“专”与”公“在服务质量上的差异,绝非有褒贬之意:专用共用各有适用场景。

    回归我们关于物联或工业互联“专网”的讨论,我们尚未讨论一个非常重要的话题:无线频谱。无线通讯看不见摸不着,但其却扎扎实实有“物理载体”,那就是无线频谱。Last not least, indeed!!

    无线频谱是无比稀缺和珍贵的资源。其珍贵性可与土地相比拟,可用两个经济学名词来概括:稀缺(scarcity)和无替代品(no substitute)。“物以稀为贵”是对“稀缺”的最佳注解,国际上无线频谱是要拍卖的,价格非常昂贵(如下图文字);无替代品则令价格可以没有上限的飞涨,举个土地价格的例子:帝都很多拥有10万元/平米房产的富翁们心里都很明白,10万元里9万8千元本质上都是土地价格(没准儿是几十个家庭和你共享那一块土地,取决于你的居所是多少层楼),你拥有的房子本身每平米只值2000元(这是不以你在二环里或五环外有区别的)。

    笔者有幸认识服务于无线频谱领域的一些专家、学者和官员,他们非常职业、非常专业,他们有些人在国内负责无线资源的管理、规划和监管工作,有些供职于ITU(International Telecommunication Union,国际电信联盟)为我国积极参与国际间的分配和管理全球无线电频谱与卫星轨道资源,制定全球电信标准等工作,每年的5月17日是世界电信日(World Telecommunication Day),此处向他们致敬。

    如果把无线频谱这个重要因素考虑进去,那么物联或工业互联“专网”就会分成两个范畴:基于授权频谱(licensed spectrum)的专网,和使用非授权频谱(license free spectrum)的专网或称之为使用ISM(Industrial Scientific Medical Band)频段的专网。

    ISM频段在百度中的定义是这样的:ISM频段IndustrialScientificMedical Band),中文意思分别是工业的(Industrial)、科学的(Scientific)和医学的(Medical),因此顾名思义ISM频段就是各国挪出某一段频段主要开放给工业科学医学机构使用。应用这些频段无需许可证或费用,只需要遵守一定的发射功率,并且不要对其它频段造成干扰即可。

    顾名思义,用糙话来说,使用授权频谱的专网是100%专网;使用ISM频段的专网是50%专网。因此ISM频段又被称为公共频段,这个"公共"又和我们本文开始提到的概念相呼应:所有公共属性的服务或方案,都会有“公地悲剧”(tragedy of the commons)的窘境。

    因此不言而喻:使用授权频谱的专网是各方面保障最佳的方案。很显然我们的国家电网在这一点上是非常明智的和聪明的,他们十年如一日地、不遗余力地向工信部争取频谱资源恰恰是他的明智之处!笔者有多年的电力教育和从业经历,深为电力人在跨通讯专业上的真知灼见而点赞!

    事实上,上图中的用词“最高等级”更多的是自我认知和自身能力的映射,而非他人所能赋予你的。(此处含有哲理,需读者自行深度思考)

    行文至此,读者会问:既然使用授权频谱的专网是最佳选择,那就拿来用呗!那你需要跨越两个门槛:1,不同授权频谱的申请者是有政策规定的,不是所有人都可以去申请的;2,由于授权频谱非常稀缺,频谱使用效率会有很高的要求;而且产品技术参数必须严格合规。比如说:假如客户只能申请到100KHz带宽的授权频谱,却需要有城市级组网的要求,你的技术是否可以满足。时下非常流行的一个技术宣称可以,但事实上一组网至少占用1MHz的带宽,别说授权频段了,连ISM频段都不让他组网,道理很简单:即使在ISM频段,由于大家都要使用,因此不能干扰别人。你顿则占据nM的带宽,别人还怎么用呢?

    因此:有资质去申请授权频谱,而不去申请的或者是不知道政策,或者是没有国家电网聪明的;而申请到频谱的客户,需要认真选择“频谱使用效率高”的技术才可以真正发挥稀缺频谱的价值,而这种优秀的技术并不多见。笔者曾经参与一个国际团队讨论全球范围内的窄带通讯技术方案,除了两个源于Weightless标准的技术可以做到之外,别无二家。

    Weightless 技术和标准组织于2012年由William Webb博士创立,初始董事会成员包括Neul,ARM,Cable & Wireless,CSR等公司。William Webb博士担任Weightless SIG标准组织的CEO职务, 同时兼任Neul公司联合创始人和CTO。Weightless标准于2013年4月发布,是针对M2M通信市场的需求,按照城市级组网的目标创立的物联网无线通信标准。Neul最初作为董事会成员推动了Weightless标准的发展,Neul公司在2014年被华为公司并购,在其前期工作的基础上向LTE技术妥协,逐步推出了NB-IOT标准并于2016年3GPP发布。William Webb博士在Neul被华为并购之后,继续担任Weightless SIG标准组织的CEO,Weightless则保持了物联通讯技术简捷高效的路径。目前Weightless标准组织董事会成员有Accenture,还有两家从底层实现Weightless技术的实业公司Ubiik和铂讯科技(Bridging Science),其中铂讯科技是一家自主掌握Weightless完整通讯技术的中国公司。

    高性能的“资源调度机制”是频谱使用效率提高的核心。如果把数据通讯理解为数据的交通来和人的交通相类比,你会发现调度机制是最有效率的方法,而非一拥而上的竞争机制,如下图所示:

    因此我们得出了如下结论:基于授权频谱的专网是为客户提供最高等级服务的服务,但是限于频谱的稀缺性,只有极少数的幸运儿才可以去申请;而且能够高效利用频谱的优秀技术凤毛麟角,需要客户去甄别。这些都事关物联网路径的选择和未来部署实施的成败,需要慎思。

    笔者将在IOT A to Z - E中与大家探讨部署物联网所需思考的全景图,据此可作出路径选择的判断。并且逐步深入探讨和比较各种技术,及各中技术的定位和适用场景。

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