如何選擇大規(guī)模物聯(lián)網(wǎng)解決方案組件

現(xiàn)有許多蜂窩物聯(lián)網(wǎng)(Cellular IoT)模塊和網(wǎng)絡(luò)可供選擇，但并非所有模塊和網(wǎng)絡(luò)都是同等的。在選擇物聯(lián)網(wǎng)解決方案組件時(shí)，更深層次的考慮是很重要的。

眾所周知，許多設(shè)備將作為物聯(lián)網(wǎng)的一部分而連接起來。根據(jù)ITU-R、3GPP和GSMA標(biāo)準(zhǔn)組織，最高密度的設(shè)備將會(huì)出現(xiàn)在工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)和互連城市垂直設(shè)備中，支持智能建筑、智慧城市、智能電表和跟蹤應(yīng)用等等。

大規(guī)模物聯(lián)網(wǎng)的要求

由于這些垂直應(yīng)用中的設(shè)備密度很高，因此它們被稱為大規(guī)模物聯(lián)網(wǎng)(Massive IoT)類別。此類設(shè)備具有相似的較小數(shù)據(jù)量、廣泛的覆蓋范圍、低成本、低功耗/長(zhǎng)電池壽命(10年或更長(zhǎng)時(shí)間)、深度室內(nèi)/地下覆蓋(例如智能建筑、石油和天然氣等)、安全性(安全性和數(shù)據(jù)完整性)和更高延遲容差要求。

為了滿足這些要求，ITU-R和3GPP已經(jīng)定義了LTE-M(LTE機(jī)器類型通信(MTC))和NB-IoT(窄帶IoT)低功率廣域(LPWA)移動(dòng)性標(biāo)準(zhǔn)，以支持預(yù)計(jì)部署的大量物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備。

5G Americas和Lux Research指出，到2020年基于蜂窩的NB-IoT將成為低功耗廣域(LPWA)網(wǎng)絡(luò)的主要標(biāo)準(zhǔn)，到2022年可能占全球LPWAN連接的90%以上。

物聯(lián)網(wǎng)解決方案組件

物聯(lián)網(wǎng)開發(fā)中最困難的任務(wù)之一，是為特定的物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備解決方案選擇最合適的組件。每個(gè)物聯(lián)網(wǎng)解決方案都由許多部分組成，需要考慮許多組件：

•硬件：包括設(shè)備模塊、接口和網(wǎng)關(guān)

•邊緣處理：邊緣智能和分析，只允許將有意義的數(shù)據(jù)傳輸?shù)轿锫?lián)網(wǎng)應(yīng)用，并降低傳輸成本

•網(wǎng)絡(luò)連接：WiFi、蜂窩、其它LPWAN、衛(wèi)星、Zigbee/Z-Wave

•設(shè)備管理：設(shè)備配置、控制、費(fèi)率計(jì)劃和監(jiān)控

•數(shù)據(jù)管理：定義數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，包括建模設(shè)備和設(shè)備行為、處理非結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)和數(shù)據(jù)清理

•物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用：垂直特定應(yīng)用

•分析：包括描述性、預(yù)測(cè)性和洞察

•安全性：端至端安全框架、數(shù)據(jù)加密、數(shù)據(jù)隱私、設(shè)備認(rèn)證等

•監(jiān)管：網(wǎng)絡(luò)/行業(yè)認(rèn)證、數(shù)據(jù)主權(quán)、永久漫游限制

•其它組件領(lǐng)域：地理支持、可擴(kuò)展性、可互操作/預(yù)集成等

對(duì)于大規(guī)模物聯(lián)網(wǎng)部署，為了滿足要較小數(shù)據(jù)量、擴(kuò)展覆蓋范圍、低成本、低功耗和安全要求所必需，硬件和網(wǎng)絡(luò)連接組件是兩個(gè)最重要的決策領(lǐng)域。

圖中文字：物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用、安全性、數(shù)據(jù)管理、硬件、網(wǎng)絡(luò)連接、邊緣處理、監(jiān)管、全球、可擴(kuò)展性、可互操作、蜂窩物聯(lián)網(wǎng)、大規(guī)模物聯(lián)網(wǎng)、LTE-M、NB-IoT

蜂窩技術(shù)是理想的選擇

其它未經(jīng)許可的低功耗廣域網(wǎng)(LPWAN)技術(shù)(如SigFox和LoRa)要么是專有的、缺乏覆蓋率或可靠性，要么只適合小眾用例。 包括LTE-M和NB-IoT在內(nèi)的許可頻譜中的蜂窩IoT(CIoT) LPWAN連接提供了針對(duì)全球物聯(lián)網(wǎng)部署非常重要的可擴(kuò)展性、互操作性和安全性功能，包括：

•安全識(shí)別設(shè)備(身份管理)

•身份驗(yàn)證和授權(quán)

•使用公鑰基礎(chǔ)設(shè)施(PKI)對(duì)設(shè)備數(shù)據(jù)和信令進(jìn)行端至端加密

必須選擇適當(dāng)?shù)挠布韺?shí)現(xiàn)連接選擇。根據(jù)大規(guī)模物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用，必須選擇支持LTE-M或NB-IoT的CIoT模塊，并具有滿足特定部署的屬性，包括小型或非常小的封裝、極低的功耗、支持全球蜂窩頻段、用戶識(shí)別模塊(SIM)接口和全球認(rèn)證。

盡管可能有許多CIoT模塊和蜂窩網(wǎng)絡(luò)可供選擇，但并非所有模塊和蜂窩網(wǎng)絡(luò)都是同等的。在選擇物聯(lián)網(wǎng)解決方案組件時(shí)，開發(fā)人員或解決方案架構(gòu)人員必須更深入地進(jìn)行考量。

蜂窩物聯(lián)網(wǎng)連接和eSIM技術(shù)

與傳統(tǒng)SIM類似，稱為嵌入式SIM(eSIM)的計(jì)算模塊控制下一代移動(dòng)設(shè)備(例如智能手表、可穿戴設(shè)備、聯(lián)網(wǎng)汽車等)的認(rèn)證和服務(wù)訪問。

然而，與傳統(tǒng)SIM不同，eSIM是可遠(yuǎn)程編程的“電子”SIM。eSIM通常采用焊接到設(shè)備電路板中的“嵌入式”集成電路芯片的形式，但也提供傳統(tǒng)的SIM封裝，如智能手機(jī)中的微型和納米級(jí)封裝。eSIM帶有一個(gè)名為嵌入式通用集成電路卡(eUICC)的智能卡容器，用于存儲(chǔ)MNO憑證，并能夠通過稱為遠(yuǎn)程SIM配置(RSP)的進(jìn)程，采用無線(OTA)方式對(duì)這些MNO憑證進(jìn)行遠(yuǎn)程編程。

標(biāo)準(zhǔn)SIM 與 eSIM的對(duì)比

實(shí)施漫游專用解決方案的標(biāo)準(zhǔn)SIM可以提供接近全球的覆蓋范圍。但是，實(shí)際覆蓋范圍取決于底層移動(dòng)運(yùn)營(yíng)商協(xié)商的漫游關(guān)系數(shù)目。僅漫游SIM僅利用一組操作員憑證，當(dāng)需要高漫游費(fèi)用位置或當(dāng)?shù)胤ㄒ?guī)不允許永久漫游時(shí)，從商業(yè)或監(jiān)管角度來看，僅漫游SIM可能是不實(shí)用的。

作為下一代SIM技術(shù)，eSIM面向未來，提供可編程SIM解決方案，能夠在設(shè)備所在的任何地方使用本地配置文件。一旦在特定區(qū)域中檢測(cè)到具有eSIM的設(shè)備，就可以通過空中遠(yuǎn)程添加本地配置文件，并且eSIM可以作為普通的本地或區(qū)域SIM卡操作，從而消除昂貴的漫游場(chǎng)景和監(jiān)管問題。該解決方案還可以防止運(yùn)營(yíng)商費(fèi)率變化，并確保接入所需要的移動(dòng)技術(shù)。通過使用GSMA的eUICC標(biāo)準(zhǔn)，并與可信賴的合作伙伴合作實(shí)現(xiàn)平臺(tái)和全球?qū)Ｓ镁W(wǎng)絡(luò)連接，可以確保最大的安全性。

最好的組件

除了是同類最佳產(chǎn)品之外，Nordic nRF9160和iBASIS Global Access for Things還進(jìn)行了預(yù)先集成，以確?？苫ゲ僮鞯慕鉀Q方案集。與目前為L(zhǎng)TE-M和NB-IoT應(yīng)用推出的任何其它蜂窩物聯(lián)網(wǎng)模塊相比，nRF9160 系統(tǒng)級(jí)封裝 (SiP)器件的體積減小很多，功耗更低，并具有更多安全功能。

它已獲得GCF認(rèn)證，符合3GPP LTE規(guī)范的全球蜂窩網(wǎng)絡(luò)互操作性以及單獨(dú)要求的FCC和CE監(jiān)管認(rèn)證要求。這意味著nRF9160 SiP獲批準(zhǔn)用于全球范圍蜂窩網(wǎng)絡(luò)和蜂窩物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)品應(yīng)用部署。它集成了只用于運(yùn)行應(yīng)用的Arm Cortex-M33應(yīng)用處理器、完整的LTE調(diào)制解調(diào)器、RF前端(RFFE)、先進(jìn)的安全和電源管理系統(tǒng)，這些使得nRF9160成為市場(chǎng)上最緊湊、最完整、最節(jié)能的蜂窩物聯(lián)網(wǎng)解決方案。