工業 4.0 和在日益困難的物理環境中對無延遲處理能力的需求，增加了堅固型邊緣電腦對強大連接功能的需求。專為遠端、行動或不穩定環境中的嚴峻部署而設計的設備，必須在硬線傳輸不可行或不實用的情況下，透過無線方式與連接設備、外部網路和雲端資源可靠地進行通訊。
無線技術的發展為分散式物聯網/工業物聯網部署帶來了更大的靈活性，其改進使其效用達到傳統、受信任的有線系統的水平。技術具有廣泛不同的覆蓋範圍、能源效率和數據傳輸速率，決定了它們對無數應用的適用性。以下是幫助解開堅固型邊緣部署的三項領先技術。
幫助解開堅固型邊緣部署的三項成熟技術
1. 行動網路連線
行動網路連線包括 4G（和更早的世代）、LTE 和蓬勃發展的 5G 技術，為行動電話和物聯網應用提供高速、遠程的通訊。透過使用使用者身份模組 (SIM)，具有行動網路技術的設備擁有所有物聯網部署中最自由的範圍。行動網路設備與透過 SPI 或 UART 等低階協定進行通訊的數據機整合。傳統上，由於其靈活的漫遊連線能力，它們非常適合遠端和車隊通訊。
主流的 4G 無線寬頻資料傳輸速度可能比 3G 快十倍，行動部署為 12 Mbps，靜態使用為 1 Gbit/s。然而，5G 的平均速度與現代有線網路相當，為 1 Gbit/s。預測顯示，5G 最終將大幅降低延遲，其預期上限在 10 Gbit/s 和 100 Gbit/s 之間——已經觀測到 1.8 Gbit/s。蜂巢式技術的發展，包括建立低功耗廣域網路 (LPWAN)，為邊緣和物聯網部署帶來了新的靈活性。
圖片來源：speedtest.net
5G 實現了精細的網路切片，讓技術使用者能夠根據使用案例和企業業務模型，更靈活地選擇連線方式。資料收集應用程式對網路可用性和延遲的要求與關鍵的自動駕駛車輛或時間敏感的工業功能不同。通常這需要為個別應用程式區段構建專用網路，而這往往是成本高昂的。切片技術實現了更具可擴展性的物聯網部署，再加上 5G 每平方公里可支援一百萬個設備的能力——是 4G 已相當寬裕的容量的十倍。
行動網路為車載應用、廣泛分佈或遠端部署提供最大的性能優勢。它非常適合與雲端資源進行通訊，用於高回應性、資料密集型應用程式，例如遠端視訊監控、車輛遠端資訊處理和密集處理。雲端可靠性降低了硬體要求以及對內部記憶體、處理器和軟體應用程式的本地需求。
5G 的可擴展性將推動需要高度集中資料節點（如自動駕駛汽車和智慧城市）的用例發展。然而，行動網路也存在一些缺點，目前阻礙了其在物聯網領域的普遍使用。最重要的是成本。行動網路服務通常按位元數收取資料傳輸費用，這可能會影響依賴雲端資源進行資料處理和儲存的成本。此外，更快的服務也帶來了更大的訊號可靠性挑戰。5G 更快的毫米波頻率傳輸更容易受到建築物、樹木和惡劣天氣等物理障礙物阻擋訊號的影響。未利用 LPWAN 的行動網路設備雖然與 Wi-Fi 相當，但其功耗遠高於藍牙網路。
2. Wi-Fi
Wi-Fi 是商標化的無線區域網路技術，一直是物聯網的主力軍。與 5G 一樣，Wi-Fi 在提供超可靠的低延遲通訊 (URLLC) 方面發揮著重要作用。Wi-Fi 提供高速、廣闊的範圍、豐富的功能集和全面的部署控制水平。Wi-Fi 支援擴展的連線標準系列，與專用工業協議甚至行動網路和藍牙等其他通訊協同運作良好。Wi-Fi 提供配置靈活性，可根據部署需求調整範圍和功耗。
在本部落格討論的通訊選項中，Wi-Fi 在延遲和頻寬方面目前提供最接近有線連線的性能。Wi-Fi 6 (IEEE 802.11ax) 建立在這一性能優勢之上，並具有額外的連線價值，因為它是為完全實現的物聯網而開發的。首先，Wi-Fi 6 的速度可能比 Wi-Fi 5 (IEEE 802.11ac) 快 40%。Wi-Fi 6 還提供雙頻彈性，可在 2.4GHz 和 5GHz 頻段運行。較低的頻段用於長距離通訊，而 5 GHz 在無障礙環境中提供更快的速度，使設備能夠在各種條件下最佳地通訊。
圖片來源：intel.com
Wi-Fi 的深度可配置性讓技術使用者能夠自訂效能和設定，以最佳化其連接的系統。它允許細緻地分配資料傳輸速率、速度和限制，以及每個連接設備的存取權限。它還增強了邊緣設備的可見性，讓強大的安全措施能夠實施於傳統上不穩定的易受攻擊的無頭物聯網設備部署中。Wi-Fi 網路允許對每個連接設備進行更精細的安全問題處理，以確保持續的網路正常運行時間，同時及時移除可能受損的組件以防止感染其他設備。此外，Wi-Fi 保護存取 (WPA) 允許與網路設備進行密碼加密通訊，以防止網路入侵連接的系統和資料。
Wi-Fi 的敏捷性使其成為許多堅固型物聯網使用案例的理想選擇。任何在 Wi-Fi 路由器範圍內的分佈式網路都可以成功部署，以快速、安全、可靠地傳輸數據。例如，邊緣監控系統依賴低延遲無線連接，將視覺數據傳輸到監控中心、雲端資源或其他網路，同時充分利用可用頻寬和資源，提供高效的安全保障。然而，其深度可配置性增加了設備部署的大量時間和精力。Wi-Fi 系統的實施比蜂巢式網路和藍牙更複雜。Wi-Fi 的營運成本通常比蜂巢式網路低，因為沒有持續的數據費用。儘管 Wi-Fi 和蜂巢式網路一樣，都需要比藍牙更多的電力才能運作。
3. 藍牙
藍牙是一種輕量級技術，可為低功耗設備提供快速、簡單的連線。隨著物聯網的擴展，藍牙的興起與之同步，製造商開發的技術在市場成本、尺寸和電池壽命方面均進行了優化。儘管蜂巢式網路和 Wi-Fi 旨在提供範圍和速度，但在這些傳輸基準並非主要考量的情況下，藍牙提供了點對點或多點對多點的連線。
藍牙技術由藍牙特殊利益集團 (SIG) 制定的單一規範下的多種協定組成。這些規範確保藍牙設備無論部署環境如何，都能普遍相互連接。許多時候只需輕按按鈕即可完成配對，從而實現快速的本地物聯網設定。
對於一種輕量級技術來說，藍牙的可靠性令人驚訝，且可快速擴展。藍牙設備可以形成由一個「主」設備控制多達七個「從」設備的
微網。
兩個或多個微網可以透過在一個微網中作為從設備，而在另一個微網中作為主設備的設備連接起來，形成一個更大的散佈網。
藍牙 5 還可以在自癒式網狀網路中運作，即使個別設備故障也能保持網路性能。去中心化的網狀網路可以連接約 32,000 個藍牙設備。藍牙透過繁忙的 2.4 Ghz 工業、科學和醫療 (ISM) 無線電頻段傳輸微弱的 1 毫瓦數據包訊號。然而，設備透過自適應跳頻 (AFH) 避免干擾，該技術每秒 1,600 次偵測並繞過其他無線設備可能與傳輸衝突的頻道。前向糾錯 (FEC) 演算法可偵測並修復損壞的數據，以確保可靠的傳輸。
藍牙網路在速度、範圍和安全性方面落後於行動網路和 Wi-Fi。然而，這些限制因工業空間的獨特條件而得到緩解，藍牙靈活的部署和低功耗是工業 4.0 實施不可或缺的資產。在智慧製造設施中，連接設備通常不需要頻寬來容納大量的資料負載或超出工業空間的範圍。設備通常需要向其他設備傳輸短暫的資料和訊號，或傳回給工業電腦和邊緣電腦進行處理和收集。藍牙對干擾的抵抗力適用於「嘈雜」的工業空間，在這些空間中，設備運作頻率發射和數千個設備和感測器傳輸數據需要協商。藍牙提供一些比其他技術更輕量的設備和訊號安全性，但設備的短距離和在受控設施空間中的放置消除了遠端網路攻擊的威脅。
那麼，哪種技術佔主導地位？
與大多數技術 அறிமுக 一樣，最佳選擇取決於預期的使用案例。儘管每個解決方案都將具有在幾乎任何情況下都有用的功能，但通常會證明一種（或幾種的戰略組合）對特定實施來說是最佳的。遠程或移動環境中的即時物聯網需求可能需要蜂窩網路的無縫漫遊連接。包含各種設備複雜度、具有獨立數據負載和電源需求的更靜態邊緣網路系統，可能會發現 Wi-Fi 複雜的可配置性是一個福音。充斥著低數據量的無線訊號的小型受控空間將受益於藍牙部署的機動性。然而，最佳選擇允許連接設備的增長和未來多樣化。透過選擇提供所有三個選項的計算設備，運營商可以獲得更大的部署靈活性和可擴展性，從而擴展硬體的實用性。
Premio 與嵌入式計算連結
Premio 的堅固型邊緣和嵌入式電腦以及主機板和工業平板電腦產品組合，具有多種連接選項。藍牙、4G LTE、5G、Wi-Fi 5 (以及現在的 Wi-Fi 6) 將強大的 CPU 和 GPU 運算能力連結到網路系統、物聯網設備和雲端資源，以在惡劣條件下執行幾乎無限的關鍵業務應用程式。
Premio 的工業電腦是專為應對嚴峻部署條件而設計和加固的。Premio 運算解決方案無風扇設計，並通過抗震動和衝擊測試，為遠端、行動或不穩定的堅固型物聯網連接系統提供強大的處理能力。
健全的處理能力和豐富的連線能力的結合，讓操作員能夠更好地掌控他們的物聯網系統。操作員擁有無限的靈活性，可以找到他們理想的雲端資源和本地運算的平衡，以執行他們獨特的應用程式集。能夠無限擴展物聯網網路並分配適當的連線技術，為組織在未來化運營的能力方面提供了顯著優勢。