750億部，這是摩根士丹利預計的、到2020年可連接到物聯(lián)網(wǎng)（IoT）設備的數(shù)量。物聯(lián)網(wǎng)（IoT）一詞往往與商業(yè)、工業(yè)和政府環(huán)境內(nèi)的、“智能物體”之間的嵌入式機器對機器（M2M）網(wǎng)絡通信相關聯(lián)。憑借其提供連接物體（如鐵路控制或智能電網(wǎng)傳感器）的實時可見性和控制能力，物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)絡注定將給我們的生活帶來無與倫比的透明度和效率。

目前大多數(shù)廣域網(wǎng)（WAN）原本是一種局域網(wǎng)（LAN）技術，所提供的全球性語音、視頻和數(shù)據(jù)通信流量都基于以太網(wǎng)。以太網(wǎng)的通用性、高性能和低成本也使它為許多新興應用的基本選擇。它也越來越多地應用在各種公用事業(yè)、交通運輸、工業(yè)和政府網(wǎng)絡中。

思科公司（Cisco）首席執(zhí)行官預計，物聯(lián)網(wǎng)（IoT）是一個19萬億美元的市場，預期到2020年連接到物聯(lián)網(wǎng)的設備可達750億臺，或80億人中的每一個人平均將擁有9.4臺設備。

雖然專有通信協(xié)議已在工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)應用的網(wǎng)絡通信中長期占據(jù)主導地位，但日益提高的聯(lián)網(wǎng)能力和物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)絡的高帶寬需求，目前已使以太網(wǎng)成為了阻力最小的升級途徑。為了充分滿足這些需求，下一代以太網(wǎng)技術必須發(fā)展演進，并為三項關鍵功能提供原生支持：

1）可靠性和確定性性能

2）精確的授時和同步

3）安全性

我們將關注為什么這些功能是必不可少的，以及它們將如何幫助以太網(wǎng)應對未來物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)絡將面臨的一些主要挑戰(zhàn)。

一個風險游戲：物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)絡要求可靠性和確定性性能

在工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)、或者M2M通信應用中，采用的自治、對等（peer-to-peer）分布控制，遠比任何消費性物聯(lián)網(wǎng)或傳統(tǒng)M2M的要求更高。數(shù)據(jù)采集、記錄和分析不斷且實時發(fā)生。利用能夠比人類更快地處理任務的系統(tǒng)，在無需人工干預的情況下，可靠和安全地運行是至關重要。例如，倉庫中物料搬運設備可感知沿著傳送帶移動的包裹。它通過RFID標簽或條形碼辨認物料，并基于該信息相應引導該物料到下條傳送帶。通信故障可能潛在性地導致成本增加或威脅人員安全的風險。

現(xiàn)在想象一下一個監(jiān)控一座核電站結(jié)構性健康的網(wǎng)絡。錯誤檢測和可靠性承擔著更高的代價，因為在這樣環(huán)境中的通信故障可能造成災難性的后果，包括變電站崩潰、環(huán)境污染和死亡。在這些環(huán)境中，工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)絡有嚴格的性能和可靠性要求，包括：

容錯能力

安全

低延遲

低功耗

無處不在的覆蓋

隨著物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)絡加速其向以太網(wǎng)的過渡，它們可以利用由城域以太網(wǎng)論壇（MetroEthernetForum，MEF）所定義的、標準化的、電信級的服務定義來確定“電信級以太網(wǎng)”。這些標準尤其重要，因為物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)絡不可能承擔在網(wǎng)絡性能、穩(wěn)定性或服務可靠性等方面的妥協(xié)。我們將看到，隨著更多的物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)絡采用以太網(wǎng)，它們將尋求部署高性價比的、電信級的設備，以滿足這些實時需要的、高性能的聯(lián)網(wǎng)服務。

電信級以太網(wǎng)代系電信級以太網(wǎng)1.0電信級以太網(wǎng)2.0未來的電信級以太網(wǎng)

特征標準化多CoS、可管理的、互連的

面向高效營運的三個服務級別（CoS）、FM及PM、多CoS及可管理的多種可提供服務簡化的、自動化的服務提供

服務E-Line、E-LANE-Line、E-LAN、E-Tree、E-Access

每一類兩項服務簡化的、自動化的服務提供

移動回傳2G/3G遷移4GMBH遷移、MBH優(yōu)化

為移動運營商節(jié)省25%以上簡化的、自動化的服務提供

商業(yè)服務城域、區(qū)域本地、區(qū)域、全國、全球App、距離導向、私有云

來自當前部署基礎設施的2倍或3倍收入簡化的、自動化的服務提供

服務打包Pre-ENNI實現(xiàn)買/賣接入服務

E-接入簡化了批發(fā)服務包的購買和銷售，有助于提供商以低成本輕松地進入到電信級以太網(wǎng)服務領域簡化的、自動化的服務提供

授時和同步對物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)絡至關重要

IEEE1588v2精密時間協(xié)議（1588或PTP）將在包括有線物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)絡在內(nèi)的、各種下一代網(wǎng)絡中起到舉足輕重的作用。起源于工業(yè)自動化領域的1588能夠非常準確地授時，可為實時應用提供精確的計時時間（time-of-day，ToD）信息，以及時間戳輸入、調(diào)度和同步輸出2。這種能力將最大限度地減少了傳統(tǒng)控制網(wǎng)絡的性能限制，如“響應時間抖動”等，支持共同完成時間敏感任務的那些完全不同的和分散的智能對象間的實時通信和互動，包括自動流量管理系統(tǒng)和自動駕駛汽車到智能電網(wǎng)管理。

以自動流量管理為例。1588可以為與公路和鐵路互連的流量管理系統(tǒng)提供可視性和動態(tài)控制，允許運營商基于客流量靈活調(diào)整時刻表。同樣，在自動駕駛汽車領域內(nèi)，1588可以提供道路實時流量和擁塞數(shù)據(jù)，與自主車輛通信，以實現(xiàn)暢順的交通流量。

縱觀智能電網(wǎng)，公用事業(yè)公司可以使用1588來管理分散的能量供應源，如風力發(fā)電機或光伏系統(tǒng)。帶有1588功能的智能電網(wǎng)也可讓公用事業(yè)公司訪問實時負載數(shù)據(jù)，并可以通過迅速控制商業(yè)、工業(yè)和住宅環(huán)境中已有的用電限制系統(tǒng)，幫助他們針對突發(fā)需求高峰穩(wěn)定其電網(wǎng)。

展望未來，我們預計帶有1588計時支持的芯片解決方案將得到更廣泛的采用，以滿足這些嚴格的精度要求，以及物聯(lián)網(wǎng)環(huán)境的特定需求，如更小的尺寸和低功耗，并支持擴展的溫度范圍。

安全性對物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)絡至關重要

有關信息安全和保護商業(yè)和政府網(wǎng)絡基礎設施免受網(wǎng)絡攻擊的意識正在提高。由于以前的封閉物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)絡和智能設備現(xiàn)在要連接到外部世界，準備就緒堅實可靠的安全策略勢在必行。雖然存在眾多的網(wǎng)絡和數(shù)據(jù)安全模型，我們在本領域內(nèi)關注的重點仍是加密功能，因為它是保證網(wǎng)絡安全連接的最有效手段之一。

今天常用的一種基于網(wǎng)絡的安全協(xié)議是IPsec。IPsec運行在互聯(lián)網(wǎng)協(xié)議層次結(jié)構的第3層（L3），它可在路由網(wǎng)絡中很好地工作。然而，因為它通常需要嵌入式或?qū)Ｓ玫莫毩⒓用芤?，實現(xiàn)起來成本很高。

工作在互聯(lián)網(wǎng)協(xié)議層次結(jié)構的第2層（L2）工作的另一種替代方案是IEEE802.1AE“MACSec”安全標準，它與“KeySec”認證密鑰協(xié)商協(xié)議l802.1af共同使用。雖然今天沒有被廣泛采用，但由于其在L2層可簡便而高性價比地實現(xiàn)，它提供了一個更簡單、更高效、可擴展的選擇。

像其他基于以太網(wǎng)的網(wǎng)絡一樣，保護其多個接入點的強大加密功能將對物聯(lián)網(wǎng)至關重要。由于任何帶有一個IP地址的設備理論上都是脆弱的，連接的“東西”越多，對黑客們可訪問點的數(shù)量就越大。隨著物聯(lián)網(wǎng)和我們的互聯(lián)世界進一步擴展，任何從工廠網(wǎng)絡到單臺家用電器的東西都將被包括在預計的750億個物聯(lián)網(wǎng)連接之中，使得可擴展的、高性價比的安全技術變得更為關鍵。

幸運的是，美國國家標準與技術研究所（NIST）創(chuàng)建了一套最佳實踐，它已成為保護系統(tǒng)免受網(wǎng)絡攻擊的事實標準。我們有望看到，通過遵循下面這些原則，如NIST的FIPS197中描述的AES加密，將成為基于以太網(wǎng)的物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)絡的基本最低要求。而且考慮到物聯(lián)網(wǎng)的同步要求，我們可以進一步預計“安全的1588”系列技術——即加密方法不會影響網(wǎng)絡時同——對于這些網(wǎng)絡實現(xiàn)長期成功舉足輕重。

結(jié)論

毫無疑問，以太網(wǎng)連接只會數(shù)量繼續(xù)增長和變得多樣化，特別是隨著越來越多的智能“物體”連接到網(wǎng)絡。但許多問題仍有待觀察，因為這種已有40歷史的網(wǎng)絡技術正在不斷發(fā)展，以服務于物聯(lián)網(wǎng)的需求。無論如何，我們會看到，在以太網(wǎng)演進成為物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)絡的基礎的過程中，確定性性能、同步和安全性這三項要求將發(fā)揮重要的作用。