物联网是实现万物互联的基础,它有基本的特征和要求。5G网络的普及为加速物联网的部署与成熟提供了坚实的基础!下面我们就具体讨论一下什么是物联网、物联网怎么实现的问题。
什么是物联网?
物联网( IoT ,Internet of things ),是互联网基础上的延伸和扩展的网络,是将各种信息设备与互联网结合起来而形成的一个巨大网络,可以实现在任何时间、任何地点,人、机、物的互联互通。
物联网有两层含义:第一,物联网的核心和基础仍然是互联网,是在互联网基础上的延伸和扩展的网络;第二,其用户端延伸和扩展到了任何物品与物品之间,进行信息交换和通信。
从以上内容可以看出,物联网其本质也是一种互联网,只是连接的对象范围有了大幅度的扩大:除了连接传统的个人电脑、服务器等传统连接对象外,还可以连接生产设备、生活用品、交通工具等等等等以前看似跟互联网毫无关联的事物。
物联网实现的基础技术
1.互联网技术的发展
互联网各接入设备间的通信遵循TCP/IP协议。TCP/IP协议分为4层:网络接口层,负责接收和发送物理帧;网络层,负责相邻节点之间的通信;传输层,负责起点到终点的通信;应用层,提供诸如文件传输、电于邮件等应用程序。
其中网络层中引入了IP协议,IP协议中则引入了一个很重要的概念:IP地址。IP地址的作用是标识每一个接入互联网的设备,便于被寻找并与网络中其它设备进行通信。通俗一点IP地址就相当于各个家庭的快递地址,有了这个地址快递员才知道每个家庭的位置,知道了位置才能将包裹准确无误地送到个家庭。
现阶段互联网使用的是IPv4协议,它规定了IP地址的长度:32位,代表着IP地址的总数为4,294,967,296个,也就是说接入互联网的设备总数的上限就是这个数字,如果多于这个数字,新的互联网设备将无法接入互联网设备。
物联网的发展,对IP地址资源的需求是是非常庞大的,现有的IPv4地址资源,远远无法满足物联网的需求。
IPv6协议的出现将会彻底解决IP地址短缺的问题,它规定的地址长度为128位,是IPv4地址长度的4倍,理论上IP地址的数量将会是无限的。曾经一个个夸张的说法是:IPv6可以让地球上的每一粒沙子都可以分到一个IP地址。
现在IPv4 IP地址资源已接近枯竭,IPv6的加速部署已经迫在眉睫。本月初,工信部已经发出了促进我国IPv6发展的通知,将为物联网进一步扫清发展中的障碍。
2.物联网的连接媒介
IPv6可以解决物联网对IP地址需求的问题,但物联网的接入设备通过怎样的方式方法来接入到互联网中去呢?答案是使用固网接入方式(网线连接的方式),或者是无线连接的方式(移动通信网络、WiFi网络)。
由于物联网所连接的设备无处不在,很多设备就不具备网线连接的条件或者网线连接的成本很高,无线连接就成了更好的选择。
WiFi网络的接入只需要简单的密钥即可,如果物联网采用这种接入方式,网络安全性将十分脆弱。而移动通信网络因为有用户识别模块(俗称的SIM卡)和对接入网络用户进行鉴权和加密的体制,网络安全性大大高于WiFi接入方式。
综上所述,采用移动通信网络作为物联网设备接入物联网的媒介,是从成本和安全性角度考虑的最优选择。
为什么5G才是物联网的最佳选择
通过上文的了解,移动通信网络只是为物联网设备接入物联网提供了一个管道而已。那有些人就会问了:不就是个管道嘛,5G可以,那4G也可以。
其实,别说4G可以,甚至是2G也可以。事实上NB-IoT(窄带IoT)通过2G/3G/4G网络,在某些领域已经实际应用了,只是因为传输带宽太窄,限制了其应用场景的扩大而已。从可提供的传带宽这个角度来说,3G和4G同样可以胜任承载NB-IoT的任务。那为什么说5G才是物联网的最佳选择呢?答案是5G有着三大应用场景。
1.eMMB(增强型移动宽带):5G网络提供的速度将百倍于4G网络,可以为物联网提供比以往任何一代移动通信技术都要宽的传输带宽。
2.mMTC(海量机器通信):物联网连接的是万物,如果不能够满足海量设备的连接需求,物联网是无法实现的,而5G这一特性就能够满足这样的需求。
3.URLLC(低延时高可靠):以5G时代的热门应用无人驾驶和远程手术为例,这两种应用的共同点是对网络通信的延时要求极高,是毫秒级的。以往的网络由于网络架构和无边缘计算能力等原因,根本无法满足具体应用场景的需求。
总结:4G由于网络技术的限制,无法完全满足物联网的需求。5G的出现,为物联网实施奠定了基础,但还需要配合其它条件如IPv6网络部署,他们共同发挥作用,才能将物联网真正带到我们身边!