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高管介紹: 李亢，上海格物信息科技有限公司創始人，前法國電信北京研發中心營運長。
一、引言
物聯網技術在2015年繼續成為信息技術領域的一個熱點。根據IDC的預測，到2020年全球將有多達250億個智能設備連接到物聯網上。隨著要連接的智能設備的數量迅猛增加，企業IT部門需要考慮採用何種技術將成千上萬的新設備接入網絡、以及它們對IT網絡的潛在影響。
物聯網技術經過幾年時間的發展，從最初的以RFID電子標籤、遙測、機器對機器（M2M）通信技術為主的產品和服務，逐步擴展到基於IP網絡技術接入網際網路的智能設備產品和服務，物聯網技術的能力和應用空間有了極大的提升。儘管目前這些接入網際網路的智能設備產品更多是出現在大眾消費市場，主要包括健康類和智能家居類的智能可穿戴設備，但可以預見在企業市場接入網際網路的智能設備的數量會加速增長。
物聯網依賴於通信技術使底層的「物」與更高層的、在網際網路上的設備進行連接及信息交換。目前這些底層物體主要是通過無線通信技術把它們連接起來，常用的無線通信技術包括有WiFi、低功耗藍牙、ZigBee、RF、GPRS。近年來也出現許多新的無線通信技術標準和解決方案，比如ANT、Z-Wave、6LoWPAN、DASH6等。如何為企業的物聯網選擇適合的無線通信技術並規劃一個最優的無線通信網絡是企業IT部門應對物聯網發展所面臨的一個挑戰。
二、企業物聯網中無線通信技術的選擇
市場上的無線通信技術種類繁多，針對某一企業物聯網選擇適合的無線技術方案主要考慮以下三個因素：
1、應用場景
在某些特定的應用領域中已經形成了一些更高層的行業標準，比如工業系統中的現場總線Modbus和CAN open標準、醫療設備互聯的IEEE 11073標準、智慧照明系統中的控制標準等，與這些行業標準適配成為選擇無線通信技術的首要因素。
通常的企業物聯網應用場景如圖所示，企業現場內的設備成為具有感知、分析、決策、控制等功能的智能設備和傳感器，這些智能設備和傳感器通過網絡與手持移動終端、控制電腦、智能診斷和管理系統進行互聯，從而使這些智能設備能夠實時監控環境和過程的變化，進行實時優化，提升企業管理的質量和工作效率。
圖：企業物聯網應用場景
2、技術性能
在與應用領域的技術環境相適配的條件下，企業IT部門在選擇物聯網應用中的無線通信技術時將側重於技術性能的要求，用於評估選擇無線通信技術的幾個關鍵技術指標是：通信範圍與傳輸速率、功耗、安全性、擴展性。
通信範圍與傳輸速率：這是一對相互平衡的技術指標。工作於千兆以下頻段的無線通信協議可以傳輸更遠的距離（千米級）、有更好的穿越障礙物的能力，但數據傳輸速率較低（Kbps級）；工作於2.4G和5G甚至更高頻段的無線通信協議可以在有限的範圍內（幾十米至上百米）以較高的速率（幾十Mbps至幾百Mbps）進行數據傳輸。
功耗：物聯網中的智能設備和無線傳感器，考慮到移動性和方便安放，常需要靠自帶電池供電。對於小型可攜式、需大量部署的智能設備，為降低對電池的維護成本，期望電池的壽命可以達到幾個月甚至幾年的時間。通信部分所消耗的能量佔智能設備總功耗的主要部分，目前市場的低功耗藍牙、低功耗Zigbee等無線通信技術正是應這一需要而發展。
安全性：隨著企業物聯網進程的推進，越來越多的智能設備接入，網絡安全和數據安全問題將日益突出。無線通信信道的開放性使得黑客可以在開放的空間對無線網絡發起攻擊，並給企業帶來重大損失。在平衡其它技術性能指標的同時，無線技術的安全保障機制是也一個重要的評估指標。
易擴展性：雖然物聯網技術目前在企業中的應用還不多，接入設備的數量有限，但我們可以預見到在不遠的將來企業中需要接入的智能設備數會加速增長，要求選擇的無線通信技術可以方便的進行擴展，以滿足大量設備接入的需要。易擴展性包括系統性能易擴展性，能方便的擴展以滿足覆蓋範圍、通信容量和接入設備數量的增加；和系統管理易擴展性，當接入的設備呈指數級增長時，IT人員仍可有效地對這些設備進行監控和管理。
3、環境限制
在企業物聯網的無線通信技術的選擇上，除了以上對應用場景、無線通信技術的性能指標的考慮外，對於實際應用中物理環境的要求也是一個需要考慮的因素，比如在一些特殊的移動性強、位置偏遠的場合只能通過GPRS移動通信技術進行連接。
不同於普通的民用環境，企業應用的物理環境更加複雜，環境中往往同時存在WiFi、藍牙、Zigbee、RF射頻等多種類型的無線信號，這些無線信號大多集中在2.4GHz的共享頻段上，存在同頻幹擾；企業環境存在各種大型的電器設備會產生電磁信號，各種金屬物會對無線信號傳輸造成反射、散射，機械設備運轉時也會產生電磁噪聲，最終會影響無線通信的可靠性。
工作環境中的溫溼度條件、灰塵防護等級等也是物理環境的限制性要求之一。
三、WiFi無線通信技術應用於企業物聯網的優勢
WiFi無線通信技術最初作為IT區域網的一個標準而誕生，經過十幾年的發展，已經在企業的IT網絡基礎架構中作為一個成熟的標準被廣泛應用。在企業物聯網市場上還沒有形成一個佔主導地位的無線通信技術標準，但綜合考慮物聯網在企業中的應用場景、性能要求和環境限制等因素，WiFi無線通信技術有著較大的優勢。
從企業物聯網的應用場景上來看（見上圖），首先大部分的企業已廣泛使用WiFi設備，企業現有的WiFi網絡已經建立網際網路的網關，不需要為物聯網再單獨建立新的網際網路網關，這為新的WiFi設備接入提供了有力的基礎設施支持；其次，物聯網應用系統（智能診斷和管理系統）是一些新的系統運行在企業現有的伺服器、移動終端和電腦上，這些移動終端和電腦都具備了WiFi通信功能、並已經通過WiFi網絡連接在一起，企業物聯網採用WiFi標準可以保障與現存WiFi網絡和設備的通用性和互聯性；第三，WiFi通信是一個成熟的標準，內置完整的TCP/IP通信協議，提供了基於IP網絡技術面向應用的API接口，在進行應用軟體開發時只需關注在應用層如何調用數據交換的指令，使得物聯網應用的實施和管理變得簡單易行。
從技術性能上來看，WiFi通信協議工作在2.4GHz和5GHz的ISM頻段上，有著最高的傳輸速率和通信容量，同時WiFi聯盟還在發展採用低於1GHz的頻段進行通信、以較低的功耗但仍能有100kbps以上傳輸速率進行1公裡以上距離傳輸的802.11ah標準，和採用高頻60 GHz頻段進行通信、在有限距離內以幾乎無限的帶寬（高達7Gbps）傳輸的802.11ad標準，與其它的無線通信技術相比，WiFi可以採用工作在更多的頻段上，滿足不同的通信範圍和傳輸速率的需要；WiFi的安全訪問保障機制經過在企業IT網絡中的驗證和完善，目前企業中廣泛採用的WPA2無線加密協議是無線通信技術中安全性最高的協議。
從環境限制上看，WiFi技術經過十幾年的發展已經產生出許多成熟的企業級 產品，WiFi的2.4GHz和5GHz通信頻段在複雜的電磁環境下，通過分頻和跳頻技術，可以更好的抵抗其它通信協議的幹擾，並與不同的設備和通信協議共存。
功耗是WiFi無線技術在物聯網市場中被廣泛採用的一個障礙，尤其對於高移動性的智能可穿戴設備類的應用。WiFi通信技術需要運行額外的協議指令，比其它的無線通信技術（比如低功耗藍牙）要消耗更多的功率。如果降低WiFi的功率，又會顯著影響WiFi的通信性能。IEEE的無線通信標準委員會已經著手在新的低功耗WiFi的標準制定，有望在不久的將來能在WiFi功耗指標上獲得改善。
四、WiFi無線通信技術應用於企業物聯網中需注意的問題
市場上有種類繁多的WiFi網絡產品和技術方案，這些WiFi產品在性能上是有差異的。企業的IT人員在為物聯網選擇WiFi產品和設計網絡方案時，技術上需要著重考慮下面的幾個因素：
1、易擴展性：企業物聯網的應用會帶來大量新的設備連接到WiFi網絡上，選擇支持IPv6的WiFi產品具有充足的IP位址資源，可以為每一個接入的智能設備分配一個地址，支持海量設備的接入。對於物理環境分散、IT人員有限的情況，選擇基於雲管理平臺的無線網絡架構是最佳的實現易擴展性的架構，並能有效提升在本地的通信傳輸性能。
2、安全性：對於企業物聯網應用選擇帶有強加密的（WPA2）的WiFi網絡產品；由於對物聯網的網絡攻擊來自於空中，需要選擇無線網絡安全產品對無線信號的空間進行定期掃描，發現網絡安全漏洞；也可選擇全自動的無線入侵防禦設備，全天候掃描和保障無線空間的安全。
3、通信範圍和傳輸速率：許多企業IT開始規劃將無線網絡升級至802.11ac標準，802.11ac標準的WiFi工作在5GHz頻段，傳輸帶寬可達1Gbps，有足夠大的容量支持物聯網的應用。企業在規劃802.11ac標準WiFi升級時，需同時兼顧將來企業對低功耗、低頻段、長距離WiFi產品的支持。
五、結語
今天，物聯網在企業中的應用開始起步，基於不同無線通信技術的產品，包括WiFi、藍牙、ZigBee、GPRS等，都有在企業中開始小規模的應用。這些不同的無線通信技術各有特點，在各自特定的應用場景下有著成功的示範。由於WiFi無線技術在企業IT網絡中的普遍應用、功能強大、可以提供最大的數據傳輸帶寬和速率、最好的安全保障，WiFi網絡可以作為一個統一的平臺供各種設備、用戶進行接入和信息交換。
WiFi標準在企業物聯網應用中，考慮到物聯網需要大量設備接入的特殊性，結合IPv6、雲管理平臺、無線入侵防禦等技術，將使得WiFi技術成為在企業物聯網領域最具發展前途的無線通信技術標準。
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