物联网场景下，基于无线宽带的空中组网研究

信息化时代，企业的运营管理离不开网络的支持，而要拥有一张自己的网络却并不那么容易，需要专业人员，需要写方案，买设备，建机房，租带宽，上配置，做调测等等。前前后后费时费力，建好了以后还需要维护管理好网络。如果要建设一张广域网，那么还需要拉专线或者开通VPN，对网络成本和专业性的要求进一步提高。

物联网时代，组网需求迫在眉睫

随着物联网时代的到来，通信需求更是无处不在，无时不有。智能抄表，无人售卖，工业互联网，各行各业，万事万物都提出了连接上网的需求。同时为了及时访问和管控物联网终端，物联网不再仅仅满足于单向上传数据，还需要组建专网，连接企业内网，实现双向通信和安全通信。而车联网，物流跟踪，资产定位，野外通信等物联网场景则提出了移动组网（无线组网）的需求。应急通信，突发事件等场景则提出了即时快速组网的需求。

小结一下，当前物联网时代提出了物联专网，移动组网，即时快速组网，低成本组网等不同于传统的组网需求。

云计算的出现一定程度上提供了一种便利化的建网方式，但需要配合云主机一块使用，离开了云主机便享受不到云网络的便利，另外云网络实际上比传统网络更复杂，企业要上云，云网络要对接原有网络都不是简单的事。那么有没有一种组网方式能不依赖云主机，又能象云计算一样简单方便，即买即用，按需服务的建网方式呢？我们提出一种基于无线宽带的空中组网（也称为无线自组网）可以满足这种组网需求。

无线网络正在向宽带化方向发展

经过多年的发展，无线蜂窝通信技术从2G、3G、4G到未来的5G，覆盖范围非常广泛，几乎人类所能涉足的地方都覆盖了无线蜂窝网络。当物联网设备接入蜂窝网络之后，不需要重新部署，就可以实现始终在线，非常可靠的网络连接条件。更重要的是，蜂窝网络已经形成了非常完善的生态系统。无论是基础设施厂商，还是芯片领域的厂商，还是遍布全球的终端厂商，包括终端和Sim卡的各种营销渠道，都有非常多的参与者。从产品的开发、验证到生产、上市都已经形成了庞大的产业链，这也正是蜂窝技术成为最为成熟、最为可靠、最为完善的技术的原因。

随着手机、笔记本、无线路由器等设备的进一步普及和人们对于上网速度要求的不断提高，蜂窝网络技术的发展一直朝着无线接入宽带化的方向推进。目前，3G已经完全部署，技术上可以提供10-20Mbps的下载速度或2-5Mbps的上传速度。更快的4G也已经广泛部署，4G系统能够以100Mbps的速度下载，上传的速度也能达到20Mbps，并能够满足几乎所有物联网场景对于无线服务的要求。面向更高带宽，更低时延，更大接入密度的5G也在逐渐部署，逐步商用中，移动运营商们正力争为消费者提供更快、更加便捷以及成本更低的信息传输服务。

基于无线宽带的空中组网方案

从物联网的需求出发，我们在无线宽带的基础上提出空中组网方案，以典型的物联网场景为例，采用空中组网方案，不再需要拉光纤，买设备，租带宽，做配置等等，只要几张物联网卡（此处是用于物联网的sim卡）安装在服务器端和物联网终端上，经过后台的设置就可以在全国范围内快速搭建一个物联专网，实现针对物联网终端的数据收集，控制管理或者移动监控。

首先构建第三方的VPDN连接平台，并通过虚拟专线连接到运营商的无线蜂窝网络。然后在运营商处开通VPDN卡（即用于物联网的定向sim卡），VPDN卡具有固定的私有IP地址，在卡的整个生命周期内，这个IP地址都固定不变。同时VPDN卡的流量将通过虚拟专线定向传送到VPDN连接平台。VPDN平台根据物联网的组网需求制定连接转发规则，将相关的VPDN卡互联互通，形成一张由VPDN卡组成的物联专网，专网内的终端或服务器则可以互相访问。物联网终端可以上传数据到服务器，服务器也可以根据VPDN卡的固定IP地址管理或者接收物联网终端的数据。此时，这张物联专网同外部网络隔离以保障通信安全，保护卡的流量被有效使用。根据场景的需要也可以开通互联网出口，让物联网终端可以访问互联网上的资源。

基于无线宽带的空中组网利用国内优质的3G或4G无线网络，可以在全国范围内进行广域组网，跨运营商实现物联网卡与物联网卡之间的通信互通。部署起来简单快速，不需要施工布线，也不需要安装配置，根据需求随时部署，即插即用，免除网络维护。可以封闭组网，保障安全，也可以根据业务需要连接企业内网或者互联网。

作者：浙江企朋资深网络架构师 邓永平