蜂窩網(wǎng)絡(luò)在許多物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用中發(fā)揮關(guān)鍵作用

　　在我過去的一些帖子中，我探索了其他連接技術(shù)，包括WiFi，藍(lán)牙和LPWAN。我們有這么多連接選項的原因是因為IoT應(yīng)用程序可能會有很大不同，這意味著不同的需求。

　　盡管連接技術(shù)不斷得到改進(jìn)，但最終總是會在功耗，范圍和帶寬之間進(jìn)行權(quán)衡。蜂窩連接一直以功耗為代價關(guān)注范圍和帶寬，這意味著它可以在很長的距離內(nèi)發(fā)送大量數(shù)據(jù)，但電池消耗很快。對于連接到電源或可以經(jīng)常充電的設(shè)備(例如，您的手機)，這很好，但對于要求遠(yuǎn)程傳感器和設(shè)備持續(xù)數(shù)月或數(shù)年使用電池的物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用，這種情況是不可行的。

　　但是，對于蜂窩網(wǎng)絡(luò)來說，這不是完整的故事。您可能已經(jīng)聽說過像2G，3G和4G這樣的名稱，但NB-IoT和LTE-M等新蜂窩技術(shù)專門針對物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用。5G也 可能對物聯(lián)網(wǎng)有利。

　　蜂窩通信如何工作?

　　當(dāng)我們撥打電話，發(fā)送短信或通過我們的移動設(shè)備訪問互聯(lián)網(wǎng)時，我們將無線發(fā)送信號到附近的蜂窩塔。這些手機塔都接收我們的信號并將信號發(fā)回給我們。小區(qū)基站是基站的一部分，它與其他基站和互聯(lián)網(wǎng)有線連接，有助于在大于單個小區(qū)基站覆蓋范圍的距離內(nèi)傳送信息。

　　像所有無線通信技術(shù)一樣，蜂窩網(wǎng)絡(luò)使用電磁波來發(fā)送信息。正如你的收音機有不同的頻段，你可以調(diào)諧到(例如調(diào)諧到101.1意味著你正在聽101.1兆赫的頻率)，無線通信技術(shù)也有它們工作的特定頻段。

　　如果所有的無線通信都試圖使用相同的頻率，那么對于清晰的通信將會有太多的噪聲和干擾。因此，美國聯(lián)邦通信委員會規(guī)定哪些頻段可以由誰使用，并且每個蜂窩運營商都有一個特定的頻段，允許它們在其內(nèi)運行(例如，Verizon的頻段為746-757 MHz和776-787 MHz頻段) 。

　　但即使擁有自己的指定頻段，運營商仍然需要考慮干擾。如果運營商擁有兩個彼此靠近并在同一頻率上運行的手機信號塔，則它們的信號會互相干擾，并為任何試圖在該地區(qū)使用該網(wǎng)絡(luò)的人造成問題。

　　解決這個問題也是下一個問題的答案。

　　為什么它被稱為“蜂窩”網(wǎng)絡(luò)?

　　它被稱為蜂窩網(wǎng)絡(luò)，因為網(wǎng)絡(luò)運營商將區(qū)域劃分為“小區(qū)”。每個小區(qū)都有一個小區(qū)塔，其工作頻率與鄰近的小區(qū)塔不同。例如，如果使用六角形排列，這意味著您只需要7個不同的頻率來確保相鄰單元中不使用相同的頻率。

　　蜂窩網(wǎng)絡(luò)的蜂窩布置

　　每個這些單元的面積取決于使用密度。在一個城市里，這些小區(qū)中的每一個可能只有半英里的范圍，而在農(nóng)村地區(qū)的小區(qū)的范圍可能高達(dá)5英里。

　　當(dāng)用戶在小區(qū)之間移動時，它們的頻率會自動改變，切換到新的小區(qū)塔(稱為越區(qū)切換)。

　　管理大量用戶同時在移動中同時使用同一網(wǎng)絡(luò)(即“移動”)的情況在幕后有很多，但我要保持這一職位的高水平。

　　一代代表什么意思?

　　即使以上所有內(nèi)容對您而言都是全新的，您幾乎可以肯定聽說過像3G或4G之類的術(shù)語。這些分別指第3代和第4代。

　　每一代都是由一個稱為國際電聯(lián)無線電通信部門(ITU-R)的標(biāo)準(zhǔn)機構(gòu)定義的一套標(biāo)準(zhǔn)和技術(shù)。該組織負(fù)責(zé)管理國際無線電頻譜和標(biāo)準(zhǔn)，這有助于確保有效使用頻譜。如果沒有這樣的機構(gòu)和規(guī)則來管理誰可以使用哪些頻譜，不同的公司和組織可能會相互干擾并降低整體服務(wù)。

　　但是，應(yīng)該指出，即使在相同的標(biāo)準(zhǔn)下，仍然可能有不同的技術(shù)。例如，UMTS(通用移動通信系統(tǒng))是主要用于歐洲，日本和中國的3G技術(shù)，而CDMA2000系統(tǒng)則用于北美和韓國。

　　那么1G，2G，3G和4G有什么區(qū)別?

　　從20世紀(jì)80年代早期推出的1G系統(tǒng)開始，大約每隔10年就會推出新一代系統(tǒng)。每一代都帶來了新的頻段，更高的數(shù)據(jù)速率和新的傳輸技術(shù)(這是非向后兼容的)。

　　因為每一代都是不同的，這就是為什么你的手機可能沒有4G覆蓋范圍，但仍然有3G(為什么你可能沒有數(shù)據(jù)用于互聯(lián)網(wǎng)上的任何事情，但能夠撥打電話和發(fā)送文本)。

　　有幾家運營商宣布他們正在關(guān)閉他們的2G網(wǎng)絡(luò)，這是為了釋放其他用途的無線電頻譜。任何使用2G無線電的機器都需要將其無線電更換為新一代繼續(xù)工作。

　　蜂窩連接是物聯(lián)網(wǎng)的一個好選擇嗎?

　　這一切都?xì)w結(jié)于您的具體使用情況。正如引言中所提到的，蜂窩一直以來都不適合許多物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用，因為它消耗了大量的功率，并且可能在每個單元的基礎(chǔ)上成本高昂。這對于具有直接電源，需要發(fā)送大量數(shù)據(jù)，不涉及大量設(shè)備且處于人口稠密區(qū)域的應(yīng)用的蜂窩連接受到限制。

　　對于需要使用電池供電的傳感器/設(shè)備的用例，不要求發(fā)送大量數(shù)據(jù)，擁有數(shù)千個設(shè)備或者可能是遠(yuǎn)程的設(shè)備，蜂窩電話并不是一個合適的選擇。但其中一些正在改變。

　　運營商正在推出專門針對物聯(lián)網(wǎng)的新型蜂窩技術(shù)，如NB-IoT和LTE-M。盡管您仍然需要靠近人口密集地區(qū)(靠近手機信號塔)，但這些技術(shù)將提供低成本，低帶寬，低功耗的連接，從而能夠?qū)崿F(xiàn)目前成本過高的大量新型IoT用例。

　　隨著多家運營商啟動他們的服務(wù)，請在未來一年中關(guān)注這些蜂窩技術(shù)。

　　與5G有什么關(guān)系?

　　下一代蜂窩連接有望成為革命性產(chǎn)品，提供高達(dá)100Gbps的速度(與目前4G的1Gbps相比)。這種巨大的帶寬將成為未來許多應(yīng)用的關(guān)鍵推動因素，包括自動駕駛汽車，增強型和虛擬現(xiàn)實等等。

　　也許5G最具變革性的影響之一是它可以作為物理電纜的替代品。城市和企業(yè)可以使用5G來滿足他們的需求，而不需要耗費大量時間和資源來建設(shè)有線基礎(chǔ)設(shè)施。這也為使用云提供了新的應(yīng)用程序，可能以前受限于需要發(fā)送的數(shù)據(jù)量，而不是依靠本地處理。

　　國內(nèi)最大的物聯(lián)卡交易平臺（http://fdgzk.cn）表示，除了高帶寬之外，5G還承諾超低延遲和高度可靠性，使其成為工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用的推動者。未來的工廠可以放棄工業(yè)生產(chǎn)環(huán)境中的有線以太網(wǎng)，成為動態(tài)和可重新配置的工廠，隨著新的需求和需求而變化。