兩大難題困擾物聯(lián)網(wǎng)專用網(wǎng)絡(luò)，低功耗廣域網(wǎng)絡(luò)實現(xiàn)破解

　　低功耗廣域網(wǎng)絡(luò)將是公共的物聯(lián)網(wǎng)無線最佳方案，為什么呢？我們不妨從兩個場景開始考察：第一個場景一個公共的網(wǎng)絡(luò)運營商必需為網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施付費;第二個場景是允許公共網(wǎng)絡(luò)供應(yīng)商可以免費使用網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施。最后，我們可以看到，低功耗廣域網(wǎng)絡(luò)方案將如何解決浙西問題。

　　公共物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)的成功

　　我們來看看一個成功的公共物聯(lián)網(wǎng)方案供應(yīng)商的特點，在各類業(yè)務(wù)中，成功的業(yè)務(wù)模式是使用最少資源達到最大的收益。對于無線網(wǎng)絡(luò)方案來說，最大比例的資源花費在基礎(chǔ)設(shè)施上（對于蜂窩網(wǎng)絡(luò)來說，還需購買授權(quán)頻譜）。這些基礎(chǔ)設(shè)施的成本包括站址獲取成本、電源、物理接入點安裝、基站部署成本等，此類成本隨著網(wǎng)絡(luò)規(guī)模的變化而變化。這些成本是每一個有志于成為網(wǎng)絡(luò)運營商的廠商所要面對的，雖然具體數(shù)字在不同地區(qū)有所不同，但總體來說差別不大。

　　場景一：運營商承擔(dān)網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施成本

　　建設(shè)一張公網(wǎng)并產(chǎn)生運營收益并非易事，一般來說，公網(wǎng)是通過擁有足夠多的付費用戶來攤薄基礎(chǔ)設(shè)施投資來實現(xiàn)收益的。對于物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)運營商來說，付費用戶取決于接入的設(shè)備，付費的設(shè)備數(shù)量與每個接入點可用的網(wǎng)絡(luò)容量（或者說數(shù)據(jù)吞吐量）密切相關(guān)，即每個AP的地址空間容量對于付費收入影響很大。一個有用的容量標(biāo)準(zhǔn)是在給定時間（一般為1秒鐘）中可以通過AP傳輸?shù)慕o定單位字符（比如32比特）的數(shù)量。

　　這些傳輸?shù)娜萘靠筛鶕?jù)設(shè)備對數(shù)據(jù)需求來分類，有些設(shè)備需要傳輸大容量的數(shù)據(jù)，那么在給定的時間段內(nèi)只有少數(shù)終端的需求被響應(yīng);如果設(shè)備僅需傳輸極少量的數(shù)據(jù)，那么給定時間段內(nèi)大量的設(shè)備需求可以被響應(yīng)。對于任何無線技術(shù)來說，這是一個客觀存在的現(xiàn)實。

　　每一個設(shè)備支付一定費用即可接入網(wǎng)絡(luò)，因此，容量成為能產(chǎn)生收益公共物聯(lián)網(wǎng)絡(luò)的一個制約因素，每一基站的容量越大，這一資源所產(chǎn)生的收益越大，每一基站足夠的容量是成功運營網(wǎng)絡(luò)的必備因素。

　　從另一個角度來看，每一個接入的設(shè)備都應(yīng)該帶來一定的收益。由于給定時間中的數(shù)據(jù)吞吐量有限，每個基站或AP只能響應(yīng)一定數(shù)量的設(shè)備。因此，每一設(shè)備的收益乘以AP可連接的設(shè)備數(shù)量成為每一AP所能產(chǎn)生的理論最大收益，收益合計減去成本就是網(wǎng)絡(luò)運營的利潤。

　　這樣的場景下，低功耗的公網(wǎng)AP接入容量并不高，帶來的收入低于AP部署的成本，從而形成一次失敗的網(wǎng)絡(luò)運營，最終導(dǎo)致網(wǎng)絡(luò)關(guān)閉。

　　幸運的是，網(wǎng)絡(luò)容量可以通過足夠的信息計算出來;不過，這是一個非可逆的過程，運營失敗后的損失無法事后彌補。因此，需要新的無線技術(shù)設(shè)計（比如新的蜂窩技術(shù)）。

　　場景二：運營商不需要承擔(dān)網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施成本

　　我們假設(shè)網(wǎng)絡(luò)運營商可以免費獲得網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施，同樣的，這一場景的成功也需要每一基站下有足夠多的付費用戶接入。

　　當(dāng)有足夠多的設(shè)備接入后，網(wǎng)絡(luò)運營者需要考慮增加總收入;另外，一些大客戶或者具有保密性質(zhì)的客戶可能需要更多的網(wǎng)絡(luò)容量以備其不斷增長的業(yè)務(wù)對終端增加的需求。對此，無線網(wǎng)絡(luò)運營商可能會建設(shè)更多基站或AP以增加網(wǎng)絡(luò)容量，即“擴容”，蜂窩網(wǎng)絡(luò)稱“基站加密”，這對公網(wǎng)容量非常關(guān)鍵。

　　然而，很多低功耗廣域網(wǎng)絡(luò)技術(shù)在網(wǎng)絡(luò)超載時無法實現(xiàn)有效的擴容，這一問題源于其技術(shù)的缺陷。

　　網(wǎng)絡(luò)擴容所需的不僅僅是AP有相關(guān)功能，而且需要智能終端，智能終端能夠獲取傳感器狀況，調(diào)節(jié)發(fā)射功率以及其他功能，這些功能從芯片到固件到網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)以及管理都需新的技術(shù)。如果一張網(wǎng)絡(luò)無法按需縮放，那么當(dāng)期業(yè)務(wù)增長時，網(wǎng)絡(luò)干擾就增加，從而破壞其績效。

　　一些低功耗廣域網(wǎng)絡(luò)技術(shù)無法實現(xiàn)按需縮放，因為其在設(shè)計時不支持發(fā)射功率控制，這只是相關(guān)能力中的一種。我們考察一下它是如何影響可伸縮性的：假設(shè)一個基站Y容量已滿，你在其附近建設(shè)了另一基站Z，可以服務(wù)一些連接到Y(jié)基站的終端節(jié)點。部分低功耗廣域網(wǎng)絡(luò)方案商沒有有意識地減少信號功率，這些終端節(jié)點將繼續(xù)像之前一樣消耗電量來廣播信號，形成“噪音”。這樣，基站Y仍然在收發(fā)著所有終端節(jié)點的信號，就像基站Z部署以前那樣。另外，當(dāng)Z基站有了自己接入的終端節(jié)點，這些終端中有相當(dāng)部分位于Y基站的收發(fā)范圍之內(nèi)，這意味著Y基站之前的接入點不僅和Z基站通信，也可能和Y基站繼續(xù)保持通信。這樣下來，增加的新的AP并未帶來網(wǎng)絡(luò)的同步擴容，增加新的AP并不能解決這一問題。

　　簡而言之，連接至新AP的所有新增終端節(jié)點將和舊的AP互相干擾，這是和網(wǎng)絡(luò)擴容背道而馳。此類網(wǎng)絡(luò)技術(shù)意味著只要網(wǎng)絡(luò)容量達到上限，其容量將永遠無法再擴大;也意味著企業(yè)業(yè)務(wù)增長時，需要大量接入更多設(shè)備將無法實現(xiàn)，原來接入到網(wǎng)絡(luò)中的設(shè)備將承受著績效萎縮的苦果。

　　如何解決這一困境？

　　以上兩種情況描述了阻礙物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展的困境，在兩種場景下，網(wǎng)絡(luò)運營都失敗了，主要源于其支撐技術(shù)。

　　正如前文所述，一些根本的原因總是隱藏在表象之下，專用于物聯(lián)網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)運營的成功，需要對網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的重新設(shè)計?，F(xiàn)有一些低功耗廣域網(wǎng)絡(luò)技術(shù)是不錯的選擇，這些技術(shù)可以解決兩個難題：使每個AP的容量達到贏利點以上，并保證網(wǎng)絡(luò)是可擴容的。

　　容量達到贏利點以上以及網(wǎng)絡(luò)可擴容需要對無線技術(shù)各方面進行創(chuàng)新，硬件、固件、網(wǎng)絡(luò)、軟件等多個層面都需創(chuàng)新，低功耗廣域網(wǎng)絡(luò)將成為支撐物聯(lián)網(wǎng)未來愿景的核心技術(shù)。