为什么物联网世界难以进行统一协定?这都可以?

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“物“是物联网现今世界的主人公,他们透过各式各样的协定连FTTB浅显的讲,就比方说他们都在在说各式各样的”语言“,在各自的小范围内能沟通,但踏出边界就很难相互认知以致于今天他们所建立的物联网,还是一个个隔绝的现今世界。

为了增进对此的认知,他们先看看许多基本的概念首先聊聊什么是“协定”《Vieil》里的说明为:协定是国家、政党或团体间经过谈判、协商后取得的一致同意用于物联网,能认知为使“governments“间能对话的一类文字约定。

他们再看下网络数学模型,最常见的是OSI数学模型(kFreeBSD数据服务通讯参考数学模型)和TCP/IPkFreeBSD数据服务通讯参考数学模型(OSI数学模型:Open System Interconnection Reference Model,ISO/IEC 7498-1),是IEC提出的一类概念数学模型,是使各式各样计算机系统在现今世界范围内数据传输为网络的国际标准框架。

数据服务网协定(Internet Protocol Suite)是一个网络通讯数学模型,和一整个网络数据传输协定家族企业,为数据服务网的基础通讯构架它常被通称为TCP/IP协定族(英语:TCP/IP Protocol Suite,或TCP/IP Protocols),简称TCP/IP。

该协定家族企业的三个核心协定:TCP(数据传输控制协定)和IP(网际协定),为该家族企业中最先透过的国际标准这些协定最先流经于五角大楼(简写为DoD)的ARPA网项目,因此也称作DoD数学模型(DoD Model)这个协定族由数据服务网工程任务组负责维护。

TCP/IP提供文件共享的镜像机制,将数据应该怎样PCB、复用、数据传输、路由器和在出发地怎样转交,都加以国际技术标准它将软件通讯过程概念化为五个抽象化层,采取协定栈的方式,依次实现出相同通讯协定协定族下的各式各样协定,依其功能相同,被依次归属于到这五个体系结构之中,常被视为是精简的五层OSI数学模型。

为什么物联网世界难以进行统一协定?这都可以?

除了在计算机系统、通讯应用领域加进这三个数学模型外,在轻工业应用领域也常用这三个数学模型来说明各式各样轻工业协定在物联网现今世界中,轻工业电子设备是重要的组成部分IEEE Industrial Electronics magazine有首诗《The Future of Industrial Communication》列举了许多协定、控制技术再次出现的时间点。

随着控制技术的发展,有很多种协定再次出现以适应市场的需求

为什么物联网世界难以进行统一协定?这都可以?

现今的物联网现今世界加进的协定有两类,通讯类和轻工业类比如最先再次出现的通讯类协定Ethernet,就是那时著名的调制解调器,是传输层的协定,为满足计算机系统间的通讯而被制定出的,于上世纪70年代再次出现到2000年左右,调制解调器被广泛采用,成为人们现实生活的一部分,对现今的现今世界产生了深刻的影响。

而轻工业类协定是在轻产业界为解决轻工业电子设备间的通讯而被研制出的如Modbus是最先的轻工业协定之一,是一类网络层的以太网通讯协定,是Modicon公司(那时的富勒电机Schneider Electric)于1979年为采用电子电路逻辑驱动器(PLC)通讯而发表。

Modbus已经成为轻工业应用领域通讯协定的业界国际标准,被电梯等行业广泛采纳轻工业协定种类繁多,有些只是在通讯数学模型的某一层,有些会跨几个层级,从通讯数学模型的概念去认知,各式各样类型的协定与上、下层的协定分工合作,共同能满足某类业务需求,实现“governments”间的通讯。

以现场总线为例看下轻工业协定特点,现场总线(Field bus)是一类轻工业数据总线,它主要解决轻工业现场的智能化仪器仪表、传感器、驱动器、执行机构等现场电子设备间的数字通讯和这些现场控制电子设备和高级控制系统间的信息传递问题。

现场总线就是以数字通讯替代了传统4-20mA模拟信号及普通开关量信号的数据传输,是连接智能现场电子设备和自动化系统的全数字、双向、多站的通讯系统每种总线都有其产生的背景和应用应用领域总线是为了满足自动化发展的需求而产生的,由于相同应用领域的自动化需求各有其特点,因此在某个应用领域中产生的总线控制技术一般对这一特定的应用领域的满足度高许多,应用多许多,适用性好许多。

现场总线是自动化应用领域控制技术发展的热点之一,被誉为自动化应用领域的计算机系统局域网它的再次出现为分布式控制系统实现各节点间实时、可靠的数据通讯提供了强有力的控制技术支持它的特点是一般规定了底层的国际标准,对于高层的协定未做统一规定,导致各家虽然用的是同一类总线,但还是不能互通,一般被用于许多特定应用领域的封闭系统中。

每种总线大都有其应用的应用领域,比如FF、PROFIBUS-PA适用于石油、化工、医药、冶金等行业的过程控制应用领域;LonWorks、PROFIBUS-FMS、DevieceNet适用于楼宇、交通运输、农业等应用领域;DeviceNet、PROFIBUS-DP适用于加工制造业,而这些划分也不是绝对的,每种现场总线都力图将其应用应用领域扩大,彼此渗透。

由于各个国家各个公司的利益之争,虽然早在1984年国际电工控制技术委员会/国际国际标准协会(IEC/ISA)就着手开始制定现场总线的国际标准,统一的国际标准仍未完成很多公司也推出其各自的现场总线控制技术,但彼此的开放性和互操作性还难以统一。

轻工业协定种类繁多,现场总线只是轻工业协定的一个分支由于应用应用领域的差异,相同的产业的要求很难用一类控制技术协定来满足比如有些要求高实时性,反馈信号与系统根据反馈信号做出的控制信号间要及时,在毫秒级,有些系统对时延却不太在意。

另外相同业务对成本和性能的要求相同,有些需要高性能,也能承受较高的成本,有些对成本很敏感,但对性能要求不高这些相同的需求导致了在协定设计时思路相同,据不完全统计,目前用于汽车、轻工业控制、智能建筑等应用领域的轻工业协定有上百种,如果算上各厂商在国际标准协定上衍生出的各式各样版本,那总数就不计其数了。

跨越行业边界是需要做各式各样协定对接的,也就是将数据表示的含义以各自行业中的规范转化一下比如在一个协定中规定“0”代表打开开关,“1’代表关闭开关,但另一个行业可能完全相反,互相联通时必须先”翻译“一下最近在物联网现今世界通讯类协定中再次出现了LoRa、NB-IOT、MQTT、CoAP, AMQP等诸多新名称,有些是传输层的,有些是数据链路层或数据层的。

均是为了适应物联网的需求,将各式各样的物以最佳方式联入网络而产生的这些协定是为相同的物设计的,例如低功耗广域网类的协定适合传感器类的“物”,比较轻量级,发的是小包、低频次的数据而数据层的MQTT协定也是为大量计算能力有限,且工作在低带宽、不可靠的网络的远程传感器和控制电子设备通讯而设计的协定,它有三种消息发布服务质量:“至多一次”, “至少一次”, “只有一次”,例如有些位于边远地带的只有电池供电的传感器,能丢失许多数据但要求终端能长时间工作,则能选择“至多一次”;“只有一次”,确保消息到达一次,这一级别可用于计费系统中,确保消息不会重复或丢失,以免导致不正确的结果。

对比轻工业类协定,通讯类的协定从一开始就将数据服务互通放到了非常重要的位置,各式各样国际国际标准组织透过征求各方意见制定的协定使相同厂商的电子设备能数据服务互通各主要厂商在国际标准制定时深入参与,在产品研发时以国际标准为依据,并且要透过各式各样互通性(Interoperability)测试。

在实际应用时也必须要克服各式各样控制技术困难将系统联通比如在采用数据服务网时,普通用户根本不需考虑底层网络是哪种协定、电子设备是哪家公司生产的,甚至不用考虑服务是那个国家的运营商提供的,只要采用就好目前物联网中各式各样物还在一个个相对封闭的网络里存在,很难跨越网络边界。

而按照通讯协定的思路,轻工业物联网的发展需要一个可互操作的系统,并支持多个制造商、协定和机构在同一个网络上共享但调制解调器的控制技术应加进轻工业应用领域中面临着很多挑战,比如实时性,这在很多轻工业应用领域中是最重要的需求国际标准调制解调器不是真正的实时系统,借用调制解调器的概念, PROFINET-isochronous real time (IRT) or EtherCAT被研制出以适用于低时延要求的应用领域,如motion control applications。

目前在市场上都是非国际标准的控制技术或非国际标准的调制解调器由IEEE802.1Q制定的Ethernet time-sensitive networking是轻产业界对国际技术标准实时调制解调器的探索TSN在网络协定层栈中,位于第二层,数据链路层,国际标准调制解调器之上。

TSN从底层构架中改变了调制解调器的不确定性,将它转变为确定性网络作为底层的通用构架,TSN使得更多企业能在此构架上实现OT和IT的融合这种融合提高了轻工业电子设备的连接性和通用性,并且为包括大数据分析和智能的、连接的系统和机器在内的新的业务提供更快的发展路径。

为什么物联网世界难以进行统一协定?这都可以?

他们已经看到了现今的物联网现今世界的存在多种多样的协定,每种的产生都有其特定的背景,在各自的层级中和各应用应用领域中发挥着重要的作用,同时又不可避免的要与上下层级的协定共同工作即使他们只谈论某一个层级,物联网现今世界的多协定格局——“多国语言“还会一直存在吗?有没有可能哪种语言能“一统江湖”?。

比如TSN雄心勃勃想要基于国际标准构架的网络又能提供可靠稳定的实时性,为重构各行业提供解决方案如果TSN被广泛采用,轻产业界多年来形成的各式各样封闭系统有望被打开但各个应用领域目前的市场占领者,他们会守住自己的地盘,保住自己的利益,没有足够的驱动力估计是不会去大力推广这种控制技术的。

后进入的公司面对各行各业的巨大壁垒,能够依赖TSN闯出自己的一片天地吗?物联网的现今世界很精彩,物联网的现今世界也很无奈,希望有一天governments间能够毫无障碍的通讯,大量精彩的应用能够被容易的开发,迎来物联网的新时代。

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