網絡轉型的終點--物聯網
以往的網絡主要用于個人用戶的接入，也稱之為“人網”。在“人網”的發展逐漸趨近“飽和”的形勢下，物聯網(“物網”)被寄予厚望。
物聯網的到來，對網絡發展來說究竟意味著什么，似乎很難琢磨。
其實，要理解并預測未來網絡的發展趨勢，就先要從“人網”的發展模式說起，在理解了曾經的發展模式后，“物網”的發展也就不難“預見”了。
一、物聯網的網絡能力需求
如今，在用戶和新業務增量趨緩的情況下，一直緊繃著的網絡似乎終于可以松一口氣了。
然而，我們并不能高興的太早，新的矛盾已在醞釀之中，它正是由“物聯網”帶來的。在物聯網逐漸融入各行各業的過程中，各種類型的終端會連接上網，而它們對連接的需求有了許多新變化。
可以從兩個方面來看連接需求的變化。
1. 終端的“個體需求”
因行業的差異性和專業復雜度，使得承載應用的終端對連接需求也更具“個性”。
(1) 小數據、高頻率傳遞需求的增加：在物聯網中，一部分終端裝配簡單的傳感器，它們本身生產的信息量很少，所以每次向網絡傳送的數據包亦非常小。但對于實時監測的應用，物聯網終端產生數據的周期很短，從而向網絡傳送數據的頻率就會很高。高頻次的小數據連接需求，在原本以人為主導的網絡應用中并不常見。
(2) 部分物聯網數據的共享共用。在傳統的信息系統中，數據通常都由單個應用系統“獨享”;而在未來的物聯網場景中，數據可以在多系統中分享。特別是公共場所的環境數據，可以對各種類的應用和終端開放，以利于各行業對環境信息價值的利用。
(3) 業務特性對網絡質量的需求差異巨大。
- 工業自動化類別的應用，需要對生產線進行實時操控，所以必須嚴格把控數據傳送的時延;
- 而后期分析預測的應用則可以把數據先暫存在邊緣網絡中，當網絡不繁忙時，再集中將數據傳送到云端;
- 低功耗的設備，要盡可能地減少通信數據量，縮短傳遞的數據包長度;對于企業的重要資產、金融計費終端、安保類設備等等，則需要健壯的網絡安全保護和端到端的網絡隧道服務;
- 對于低信息量且終端冗余的環境檢測數據，網絡則可以適當地放低質量保證：例如在一塊田間部署了幾十個濕度計，如果其中幾個濕度計部分時段的測量數據沒有送達到網絡，這并不會影響農民對農作物澆灌的判斷。
2. 應用的整體需求
對于應用的整體需求，用一個詞匯來概括就是設備間的“社交需求”。終端會以“多點對多點”和“多線程并發”模式運行應用程序，以實現個體(終端)間的物聯網社交。
(1) 多點對多點
在“共享數據”、“合用產品”的過程中，“多點對多點”連接模式會應運而生。
為了信息價值的***化，數據共享會在物聯網應用中廣泛實踐。例如很多環境信息(溫度、濕度、風力等)，可以運用在多種行業領域。
某些公共區域將這部分數據共享給各行業應用(例如農業、旅游、交通、商展活動等等)，利于企業的成本管理，減少固定投資。
“共享”使得物品可以通過多戶租賃的方式“服務眾人”，共享的商業形式可以釋放“物”的工具價值。新興的物聯網應用，就在于信息“跨領域、跨系統、跨用戶”地釋放價值，數據不再由單一系統、單一企業或單一用戶獨自享用。
分享，需要網絡更適應于“全連接(Full Mesh)”的組網需求，數據更易于到達對其“感興趣”的終端和系統，并能夠控制對網絡資源的消耗。
(2) 多進程并發
智能終端通常都具備多個進程并發處理信息的能力。隨著物聯網應用越來越復雜，對智能終端“多點對多點”的交互要求也會“水漲船高”。
就像我們經常使用的電腦、手機一樣(配置多塊網卡或多類通信接口)，智能終端也可以配置多個、多類的通信接口，并具備多進程處理信息的能力。
對于環境信息的采集、運行狀態的檢測、控制決策等信息處理工作，可以在一臺智能終端上同步運行，并形成良好的協同效應，實現理想的應用功能。
這種融合通信、多向連接、并發處理的特性，會越來越多地在智能終端上出現，給邊緣應用帶來更多的可能性和創造性。
二、傳統網絡（人網）和物聯網（物網）的網絡需求差異
從宏觀角度來看，終端的“社交需求”呈現多元化和復雜化的發展趨勢，會促進物聯網應用整體對網絡需求的快速增長，并且這種增長速度，將完全超越以往的市場需求增速。“以往的市場”是以人為主導的通信和互聯網市場。
1. “連接數”成為變量
在以個人終端為主的網絡中，“人”是最主要的網絡使用者，所以“人數”就是網絡容量最關鍵的參考因素。
其它的參考因素主要是業務需求，可以從兩個方面考量(上文已經詳細闡述)：一個是單個業務的網絡需求(不同業務為保證其業務品質，對網絡資源的消耗基準不同)，由于目前的電信、互聯網業務已經趨于穩定，所以可以將業務需求看成是一個常量;
另一個就是用戶對“連接數”的需求(決定了一個終端承載業務的密度)，由于個人對信息連接的需求有上限(“鄧巴數”等)，所以“連接數”也可以用一個常量來表示：此外，個人手機中的App數量是基本不變的，或緩慢增長的，所以這些App軟件所建立的后臺連接也基本是一個常量。
對于此前的網絡發展，業務需求和連接數都在一個常量附近波動，而人數則一直在增長，所以在設計網絡容量的時候，主要以人數為參考，可以通過一個一階方程來表示人數和容量的線性關系(上文已經介紹過)。
而當無數個由芯片、電路板組合而成的終端成為網絡用戶時，網絡需求的模型就發生了改變。顯而易見，有一個常量將成為變量：“連接數”。
“連接數”的概念，此前就已經存在。例如，在運營商數據域的互聯網業務中，網絡容量的預測和設計會考慮手機的“連接數”(例如在LTE網絡中的PDN連接)，在這里主要是考慮并發的連接數。
當用戶使用手機撥打Volte電話、并還玩著《王者榮耀》的時候，運營商網絡其實就給該手機的這兩個應用各建立一個專用數據連接。雖然像手機這樣的智能終端可以建立多連接，但畢竟它是服務于人的設備，它所建立的連接主要還是以人的需求為導向。
在人的需求基本恒定的情況下，終端的連接需求也并不會太多。
當物聯網終端具備“智能”時，連接數的需求就會有所變化。企業要搭建更健壯、復雜的物聯網應用，就需要他們的終端能夠收集和傳遞更多的相關信息。所以，物聯網終端對環境信息、其它設備信息、用戶信息的“興趣”會越來越濃。
開發者會給終端裝備更多的通信接口去采集數據，并通過多線程同步處理這些數據，再將處理后的信息轉發給同樣也“感興趣”的終端。連接數在一部分具有親緣關系(同類型或相關行業)的智能設備之間，會呈現“全連接”的狀態(例如一組正在飛行表演的無人機隊，每一架無人機都和其他無人機建立通信連接)。
也就是說：在物聯網中“連接數”和“終端數”呈二階線性關系。(備注：這種線性關系，適用于物聯網的局部范圍內：在某個邊緣網絡中或者在同一類終端范圍內)。
從圖中可以看出：每個新增終端的連接數需求不再是恒定值，而是取決于原來網絡中的終端數量“N”。所以，當物聯網中的終端數達到一定量級時，每增加一臺設備，都可能會增加難以計數的連接。
2. 物聯網終端處理能力的提升將助推“連接數增長”
能夠支撐終端不斷擴大連接數的關鍵要素主要有兩點:
- 摩爾定律在芯片制造領域的持續發酵(雖然已經減緩了)，使得終端的信息處理能力能夠不斷提升，并帶動連接能力的提升。
- 信息獲取的方式不受限制。終端具備的通信方式取決于裝配的通信模塊或傳感設備，終端可以添加各種通信模塊來增強其交互能力。
人受到生理條件的限制，既不能不分晝夜一直工作，也無法同時處理多個任務，更不可能***制地提高信息處理的速度。但物聯網的終端不同，他們可以不斷迭代提升基礎性能，增加配件擴展通信能力，軟件優化提高處理效率。它們可以不斷突破能力瓶頸，獲取更多的信息并處理它們。
當面對終端的“野蠻生長”特性時，原本為人設計的網絡模式，將難以跟得上(局部)連接需求呈“二階方程”的遞增趨勢，網絡邊緣中繁盛的終端會快速耗盡網絡資源，并最終限制物聯網中所有設備的性能發揮。
3. 網絡呼喚轉型
現有的網絡(主流的IP網絡)，強調“端到端”的“透傳”連接，這種可靠但“一刀切”的連接方式在未來物聯網的發展中，會使得網絡出現嚴重瓶頸(最起碼在一個較長的發展階段中會出現)：網絡能力的增長速度慢于連接需求的增長。
此外，許多相關領域的專家和組織提出的IPv6技術，由于報文頭部的字節數更多，恐怕會加重網絡負擔而使得網絡瓶頸更為突出(在業務爆發階段)。
在我看來，要解決物聯網連接數暴增的問題，還需要引入另一些新穎的網絡模式和特性。換句話來說，就是“網絡也需要轉型”。
【本文是51CTO專欄作者王峰的原創文章，轉載請聯系作者本人獲取授權】
