物联网网络面临的五大挑战以及如何克服这些挑战

物联网（IoT）在各行各业都在逐步发展。然而，尽管它的采用迅速增长，并且我们听说过所有乐观的预测，但革命的另一面令人难以置信。Beecham Research最近的一份报告估计，启动的所有物联网计划中约有四分之三将被视为未成功。同样，根据Microsoft的2019年物联网信号报告，近三分之一的项目已经从概念验证阶段失败。

那么，出什么问题了，为什么呢？在Microsoft的同一份报告中，技术挑战和复杂性是物联网挑战的重中之重，Beecham Research的研究进一步放大了连接限制，特别是在覆盖范围，可伸缩性，可靠性和带宽方面。从典型的小型部署开始，当网络扩展到数千个设备时，企业经常会错过对所涉及技术要求的准确评估。

在通信领域工作了多年，这是我在物联网领域遇到的五个主要网络挑战，以及技术领导者在考虑多种连接选项时应了解的内容。

1.有限的可扩展性，可实现连续网络扩展

可伸缩性问题是多重的，并且涉及通信网络的成本，复杂性和带宽效率。许多公司实施连接解决方​​案只是为了意识到随着网络的增长他们无法跟上维护和管理的开销。

广泛连接的端点的简化操作要求极高的能效连接性，以实现简单，快速的设备安装，以及最少的电池更换和充电。最重要的是，与带有树和侧臂的网格拓扑相比，远程星形拓扑更易于构建和管理。使用短距离技术的网状网络通常需要额外的中继路由器，以确保足够的设备密度和覆盖范围，这增加了网络配置和管理的复杂性。

对于面向未来的物联网架构而言，同样重要的是带宽高效，高容量的通信解决方案，该解决方案可以处理数百万次的每日传输，而不会影响消息的可传递性。这样，新设备可以无缝集成到网络中，而不会中断现有设备的操作。

2.网络足迹不稳定且不一致

与消费类应用不同，大多数工业部署都在地理位置不对称和/或金属，结构密集的环境无法实现的许多位置进行，许多无线解决方案都无法适应这些环境。

为避免蜂窝服务和其他第三方托管连接的“盲点”陷阱，值得考虑进行私有部署，在该部署中，您可以获得完全的灵活性并控制网络覆盖范围。此外，在亚千兆赫兹频段中运行的无线技术（例如低功耗广域网（LPWAN））提供了广泛的范围和出色的穿透能力，可在高层建筑和结构密集，地理位置分散的可靠数据连接中使用工业园区。

3.共存无线电网络之间的干扰

鉴于其免费提供的可访问性，免许可证频谱已成为许多无线电系统的热门选择。然而，随着越来越多的连接设备利用相同的免许可证频段，系统间和系统内干扰成为日益严峻的挑战。

减轻干扰问题的一种简单方法是避免使用已经饱和的信道。例如，在工业环境中，使用Wi-Fi，蓝牙，Zigbee，Thread，Z-Wave和许多其他系统的系统通常会拥挤2.4 GHz频段。因此，为物联网设备操作选择另一个通道可以减轻该频段的压力，并降低数据丢失的风险。最重要的是，具有经过验证的内置机制可抵抗无线电干扰的无线技术对于长期维护QoS和网络可靠性至关重要。

4.克服OT和IT的差距

PROFIBUS等基于有线的自动化协议是超可靠，低延迟的工厂控制网络的重要组成部分。但是，这些协议从未打算用于车间外与企业IT系统或基于云的应用程序之间的数据连接。由于OT和IT系统彼此之间保持脱节，因此不可避免地会产生差距。

如今，越来越多的工业传感器带有附加的无线接口，可以进行数据采集以进行远程监视和诊断。因此，迫切需要一种通用的中间件，该中间件充当现有OT和IT系统之间的桥梁，并可以根据用户的需求灵活地在内部或外部部署。中间件从车间的IoT网络中收集数据，并通过MQTT等开放接口将其有效地重新路由到正确的IT后端。同时，它是大规模设备配置，数据监控和网络故障排除的中心点。

5.长期设备互操作性

物联网生态系统极其复杂，这意味着需要使用异构设备来处理各种连接的应用程序。同时，在技术进步不断进步的过程中，物联网网络必须保持敏捷性，以无缝集成并利用随之而来的创新，优化的硬件设计。

为了实现IoT基础设施的长期设备互操作性，企业应避免出现通常与硬件驱动的专有无线解决方案相关的供应商锁定和向后兼容性问题。或者，建立在信誉标准开发组织（例如ETSI，IEEE，3GPP）认可的健壮标准之上的技术可提供透明，通用的框架，以促进未来几年的全球采用和跨供应商支持。

最后的想法

为了确保物联网成功，超越互联基础设施的迫切需求，了解并计划可能会出现的重要技术要求至关重要。物联网计划可能从小处着手，但关键是要大胆思考并在时机成熟时迅速扩展。