信息通信技術(shù)綠化:物聯(lián)網(wǎng)可持續(xù)性設(shè)計(jì)

就物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用而言,通過遠(yuǎn)程監(jiān)控技術(shù)訪問運(yùn)營(yíng)數(shù)據(jù)對(duì)設(shè)施管理人員來說是一個(gè)巨大的福音。當(dāng)無人看管的遠(yuǎn)程站點(diǎn)的化學(xué)處理庫存水平接近耗盡時(shí),他們可以跟蹤關(guān)鍵任務(wù)機(jī)器的狀態(tài)或調(diào)度供應(yīng)。

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“信通技術(shù)綠色化”這個(gè)術(shù)語經(jīng)常被用來說明信息和通信技術(shù)(ICT)如何實(shí)現(xiàn)可持續(xù)性。就物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用而言,通過遠(yuǎn)程監(jiān)控技術(shù)訪問運(yùn)營(yíng)數(shù)據(jù)對(duì)設(shè)施管理人員來說是一個(gè)巨大的福音。當(dāng)無人看管的遠(yuǎn)程站點(diǎn)的化學(xué)處理庫存水平接近耗盡時(shí),他們可以跟蹤關(guān)鍵任務(wù)機(jī)器的狀態(tài)或調(diào)度供應(yīng)。

促進(jìn)(ICT)市場(chǎng)可持續(xù)性的兩種方法涉及有效利用資源和避免浪費(fèi)。當(dāng)應(yīng)用于物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)時(shí),這些概念轉(zhuǎn)化為優(yōu)化應(yīng)用程序、通信網(wǎng)絡(luò)和端點(diǎn)設(shè)備之間通信的方法。當(dāng)三者協(xié)調(diào)運(yùn)作時(shí),可持續(xù)性就會(huì)增強(qiáng)。如果可以協(xié)調(diào)網(wǎng)絡(luò)和設(shè)備之間的通信,則可以進(jìn)行節(jié)能設(shè)計(jì)。但是,假設(shè)當(dāng)沒有應(yīng)用程序有興趣與這些設(shè)備進(jìn)行通信時(shí),設(shè)備保持連接到網(wǎng)絡(luò)而不是休眠。在那種情況下,這會(huì)導(dǎo)致設(shè)備(例如,電池)和網(wǎng)絡(luò)資源的非最佳消耗。同樣,如果應(yīng)用程序在這些設(shè)備沒有新信息可以共享時(shí)重復(fù)輪詢這些設(shè)備,這也導(dǎo)致資源的非最佳利用。當(dāng)設(shè)備處于休眠狀態(tài)且未連接到網(wǎng)絡(luò)時(shí),情況也是如此。這些使用場(chǎng)景還可能潛在地不必要地消耗網(wǎng)絡(luò)資源,這會(huì)損害對(duì)共享網(wǎng)絡(luò)的其他用戶的服務(wù)。

誰在和誰說話?

“移動(dòng)發(fā)起”是一種通信模式,涉及連接的設(shè)備發(fā)起與網(wǎng)絡(luò)中的應(yīng)用程序的通信。例如,這可能是一個(gè)傳感器,它定期將讀數(shù)傳輸?shù)酵泄茉谠浦械膽?yīng)用程序。移動(dòng)設(shè)備在不傳輸時(shí)可以進(jìn)入省電模式(PSM)以節(jié)省電量。在PSM中,設(shè)備與網(wǎng)絡(luò)斷開連接但仍保持注冊(cè)狀態(tài)。當(dāng)設(shè)備喚醒時(shí)(例如,傳輸其下一個(gè)傳感器讀數(shù)),它可以這樣做而無需重新注冊(cè)到網(wǎng)絡(luò)。設(shè)備可以在PSM中停留數(shù)小時(shí),一次最多可保留400天。在PSM中,設(shè)備無法訪問網(wǎng)絡(luò)中的應(yīng)用程序。因此,PSM最適用于發(fā)起與應(yīng)用程序通信的移動(dòng)設(shè)備。

稱為“移動(dòng)終止”的不同操作模式適用于網(wǎng)絡(luò)中的應(yīng)用程序發(fā)起與連接設(shè)備的通信(例如,向執(zhí)行器設(shè)備發(fā)送命令)的情況。物流、資產(chǎn)跟蹤、工業(yè)自動(dòng)化和閉環(huán)控制用例就是這種情況。為了節(jié)省電量,移動(dòng)終端設(shè)備依賴一種稱為擴(kuò)展不連續(xù)接收(eDRX)的技術(shù)。使用eDRX,設(shè)備可以進(jìn)入低功耗模式,在該模式下它會(huì)定期偵聽未決移動(dòng)終止數(shù)據(jù)的指示,而無需保持完整的網(wǎng)絡(luò)連接。如果檢測(cè)到未決移動(dòng)終止數(shù)據(jù)的指示,則設(shè)備可以重新建立完整的網(wǎng)絡(luò)連接以接收數(shù)據(jù)。因此,在移動(dòng)終端設(shè)備節(jié)能方面,eDRX比PSM更適合。

在物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)中互通3GPP蜂窩功能

在實(shí)際部署場(chǎng)景中考慮PSM和eDRX功能時(shí),需要大規(guī)模協(xié)調(diào)替代設(shè)計(jì)方法??紤]需要為使用移動(dòng)發(fā)起的通信和為移動(dòng)終止的通信編程的其他傳感器和應(yīng)用程序的一組設(shè)備組織時(shí)間表。這就是3GPP和oneM2M標(biāo)準(zhǔn)互補(bǔ)的地方,可以減輕應(yīng)用程序開發(fā)人員的負(fù)擔(dān)。3GPP專注于蜂窩通信設(shè)備和網(wǎng)絡(luò)。oneM2M是一種中間件標(biāo)準(zhǔn),充當(dāng)IoT應(yīng)用程序與底層通信網(wǎng)絡(luò)和連接協(xié)議之間的抽象層,這些協(xié)議與向IoT設(shè)備發(fā)出命令和從IoT設(shè)備收集數(shù)據(jù)相關(guān)聯(lián)。(來源:瀚云數(shù)字工廠)

3GPP標(biāo)準(zhǔn)定義了一個(gè)北向API,用于公開底層蜂窩網(wǎng)絡(luò)功能,例如為設(shè)備配置PSM和eDRX計(jì)時(shí)器。oneM2M具有用于與3GPP網(wǎng)絡(luò)互通的API,它將3GPP數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)換為物聯(lián)網(wǎng)開發(fā)人員可以用作其物聯(lián)網(wǎng)工具包的一部分的格式。因此,他們可以在其應(yīng)用需求的上下文中定義睡眠時(shí)間表,因?yàn)閛neM2M抽象了與底層網(wǎng)絡(luò)細(xì)節(jié)相關(guān)的復(fù)雜性。此外,oneM2M可以聚合和調(diào)整設(shè)備以及需要與這些設(shè)備通信的不同應(yīng)用程序的時(shí)間表。oneM2M然后可以通過蜂窩網(wǎng)絡(luò)的北向API配置設(shè)備PSM和eDRX定時(shí)器,以確保移動(dòng)發(fā)起和移動(dòng)終止設(shè)備在最佳時(shí)間連接到網(wǎng)絡(luò),以從網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用程序發(fā)送和接收數(shù)據(jù)。這是依賴3GPP和oneM2M標(biāo)準(zhǔn)的好處之一。

3GPP和oneM2M標(biāo)準(zhǔn)的互補(bǔ)性質(zhì)擴(kuò)展了GSMA通過其物聯(lián)網(wǎng)連接指南鼓勵(lì)負(fù)責(zé)任地管理網(wǎng)絡(luò)的理念,以“不傷害”移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)。

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