如何打造全方位智能化物联网（上）

2016-09-21 14:20

作者：Philip Wilson，Michael E. Raynor

翻译整理：中物协（北京）物流工程设计院刘学思

译者导语：

物联网日益影响我们的生活，与物联网有关的技术不断进步，而通信在物联网配置中处于核心地位业。传感技术和网络层面的互动功能为企业创造价值，这需要我也与通信服务供应商紧密合作，然而这种紧密合作很难达成。为协助企业和通信服务供应商更加详尽的了解如何协作，提升共识，文章致力于探索不同模式下物联网部署所涉及的传感技术与网络系统间的关系，发掘价值创造点及合作的意义。

1. 简介

随着智能恒温器和互动健身追踪器的兴起，以及自动驾驶汽车的趋势所向，物联网的影响日益凸显。这些技术非常引人注目，因为它们让我们身边的事物更加智能化也更具互动性。然而，使物体“智能化”的传感技术仅是物联网的冰山一角。更重要的是连接所有的设备，能将彼此孤立的技术转变为网络，从而产生和整合数据，得出有价值的见解。

通信在众多物联网配置中处于核心地位，能使传感技术和网络层面实现的互动。在物联网生态系统中，想要从物联网中实现价值，需要将传统传感器连接到网络，这就意味着企业需要与其通信服务供应商紧密合作。

对任何一方来说，想要实现紧密合作都不太容易。想要发挥物联网技术的强大功能，就必须创建连通性，而通信服务供应商总是忽视连通技术的开发。物联网（IoT）中“I”即“互联网”（Internet），这说明智能设备这个不断发展的队伍只需与现有的基础设施连通：即为每一个物体设置一个邮箱地址，这样便可准备就绪。在这种情境中，通信服务供应商就显得不那么重要了。

通信服务供应商需要改变其之前的态度。互联网的崛起使通信服务不仅仅依赖于通信网络，但是通信服务供应商拒绝承认自己扮演不重要的角色，因为该词否认了该行业的技术水平。而建设几乎无处不在的，且可靠安全的有线网络，与建设一个无线网络相比，经济效益更低，服务水平却没有什么差别。因此，越来越多的企业选择新的合作方式。

为协助企业和通信服务供应商更加详尽的了解如何协作，达成共识，我们将致力于探索不同模式下物联网部署所涉及的传感技术与网络系统间的关系，发掘价值创造点及合作的意义。

2. 以传感器和网络为基础的信息价值环

从可穿戴活动追踪器到联网汽车，再到电网等智能且相互连接物体的崛起，使企业的竞争点不仅限于产品功能、性能以及服务，而扩展到通过使用这些产品或服务所创造的信息。当供应链决定产品功能和性能时，信息创造的价值来自于信息价值环。

价值环始于在全新环境中“创造”和“交互”信息。传感技术让一切行为都能产生信息，即“创造”阶段。由通信服务供应商提供和管理的网络将“创造”和“交互”阶段连接起来，释放信息，激活闭环剩余环节。在两者的接合处诞生了新形式的合作机遇。

互联网出现后，大多数的网络在线服务使人们可以相互沟通。人类总是可以解决生活中的各种难题，因为人类比较擅长沟通，所以当人们使用网络或机器时当出现延迟或错误时，人们会通过各种方式去解决问题。但是，不同于人类，智能机器装配简单，不能处理同样的沟通问题。换言之，智能化管道更为重要。

更难的是，一些公司正着手配置更多的传感器，以连接数以百亿的物体，而不仅仅是几十亿的人的连接那么简单。此外，很多公司将在恶劣的环境中使用这些传感器或是应用于关键任务，这为设备交互带来了新的压力。因此，传感器和网络的连接需要有更好的方案。那么，被“交互”和如何实现“交互”显得至关重要。在许多情形下，这个问题可以概括为在新旧传感器之间和无线网络与有线网络模式之间的选择。

2.1 信息价值环

该套技术使物联网几乎可以把任何物体转化为有关该物体的信息源。它创造了一种区别产品和服务的新方式，并能够自主管理全新价值源。以产品和服务的形式创造价值造就了“价值链”的概念，即组织将输入转化为输出的一系列活动和活动的顺序。同样，充分发挥物联网的潜力有助于形成一个能获取一系列活动和活动顺序的框架，组织由此通过信息创造价值，此即“信息价值环”。

首先需注意的是，信息价值环是一个“闭环”，即行为——现实世界中物体的状态或行为——产生信息，而后这些信息将被用于预知未来的行为。对于使闭环完整并创造价值的信息，它将会经历闭环内各个“阶段”，且每一个阶段都由特定的“技术”推动。“产生”信息的“传感器”会监控每一次“行为”。这些信息经过“网络”实现“交互”，而后技术、法律、监管或者社会的“标准”使它们跨越时空“聚集”到一起。“附加智能”是获取用于“分析”信息的各种形式分析支持的通用术语。信息价值环最终由“附加行为”技术完成，这些技术能引发自动化的自发行为或以一种能够改进行为的方式形成人类决策。

2.2 传统和新型传感器

纵观众多企业，在物联网技术应用方面基本都曾有过接触。例如，很多工业活动早已在核心工厂、边远地点、客户家中和主要生产线上通过传感器来产生数据信息。这些传感器通常安装于数十年之前，通信和自主运转能力有限，需人工激活并手动收集数据，且无法自动进行数据分析和传输。因此，是对原有的传感器改造还是将其替换成智能传感器，成为一个关键性的问题。

在科技高速发展的背景下，物联网驱动传感器的价格虽然不断下跌，但在商业应用中，替换现有的传感器仍是一笔巨大开销。更具挑战的是，整体的更换需要重新构思业务流程。综合成本、资产生命周期和惯性原理这几方面，很多解决方案仍需依赖原有的传感器，所以必须扩展其通信能力，或者使用附加传感器。

相比之下，无论是在现有传感器上单独添加，还是嵌入替换，消费者应用软件通常都需要新的智能传感器。目前单独添加的传感器有智能恒温器和安全系统。被嵌入汽车、家用电器和电子产品中的传感器的功能以及商业模式仍处于不断变化中，同样，传感器性能和其所需网络的关系也仍未确定。也就是说，面向用户的企业仍无法确定消费者未来几年内物联网驱动产品的购买方向，及这些产品的运行方式，所以也无法提前确定所需实现的通信网络模式。

2.3 无线和有线网络通信

在无线模式的通信网络中，用户基本上只能使用现有的网络，但网速、反应速度、可用性、误码率或其它的性能属性均得不到。这种模型的通信网络在下载、媒体等服务中带给人们带来诸多困扰，几乎每个用户都经历过在上网时网页打开很慢或页面卡死的情况。为解决上述问题，很多用户选择了购买比平常需求更快网速和更大流量的宽带，希望获得更好的服务。

目前，几乎所有的无线网的连接均是无线的传输方式，换句话说，其可用性、数据传输率、丢包率和延迟时间均受用户和干扰影响。

与此相反，有线网络通信服务确保了数据流向通信服务供应商，实现了数据的实时传输。国际电信联盟确认了有线网络通信服务的三个维度。

（1）服务等级（GoS）：定义物理连接的可用性和性能，如网络覆盖率、容量和网络故障概率等。

（2）服务质量（QoS）：定义流量性能，并允许应用时根据实际情况和自身需求随时调整。

（3）体验质量（QoE）：体验质量与服务使用中的相关用户体验已超出本文范畴，它是对终端用户服务体验的主观评估，因此引进了通信网络、终端设备、易用性等评估项目。

当连接传感器与网络时，信息丢失和传输延迟可能会引发种种不良后果，尤其是在物联网产生的数据驱动重型设备或公共设施运转的情况下。网络使用者和网络服务供应商之间更加紧密的合作将有助于避免产生这些困扰，因为我们能够配置促成每一个物联网部署的技术，从而达到性能水平所要求的服务等级和服务质量。

缺点在于，建造和运行有线网络通信解决方案的成本更高，且比临时的无线系统花费多。但有线网络通信解决方案能解决遗留问题，如索取传感器信息，管理多传感器信息流，并能了解传感器是已失效还是仅仅是无法交流等。通信网络能负责管理信息收集周期，提供含有传感器信息的时间和设备，并确保设备功能和安全。

传感器和通信网络的选项排列揭示出四类物联网部署方式，每一类均由影响物联网配置解决方案企业和其通信服务供应商关系的主要价值维度来定义，具体见下图。定义某一物联网配置和其相关价值环可以提供便于我们评估当前解决方案的潜在价值及更严苛配置发展可行性和合理性的路线图。