蜂窝物联网和 5G

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物联网 (IoT) 这个热门词已过度滥用,但是炒作宣传最终会让位于一些有价值的物联网使用案例。据 IDC 调查显示,2017 年,全球智能家居设备出货量为 433,100,000 台。智能扬声器引领着这场变革,智能锁具、冰箱、恒温器、宠物食盘等已经成为我们日常互联生活的一部分。

如果没有智能鸡蛋托架我该怎么办?

尽管存在许多“填补空白的”智能设备,但是物联网仍有待进一步发展。电池使用寿命和标准仍是重大挑战,且并不是所有智能设备都能协同工作。好消息是,高性能 RF 滤波器可提供更高的数据吞吐率和更长的电池寿命,并且能够最大限度地减少能耗。试想一下,如果传感器只需每十年充电一次,那会是一个什么样的世界?

由于物联网太过宽泛,网络使用者必须为每台设备匹配最好的无线电技术。虽然 Zigbee 3.0 开始成为低功耗网格市场倍受青睐的新兴技术,但是 Wi-Fi、蓝牙、蓝牙低功耗、Thread、LTE Cat-M1 (LTE-M)、窄带物联网 (NB-IoT) 等许多其他技术亦为物联网的广泛应用做出了贡献。

换句话说,与 Froot Loops® cereal 相比,物联网的形式更加广泛。

(要知道,Froot Loops 只有一种形式。)

我们都知道 Wi-Fi 和蓝牙,但对 LTE-M 和 NB-IoT 却了解不多。这些技术都属于其中一个增长最快的物联网市场:蜂窝物联网。

何为蜂窝物联网?

蜂窝物联网利用现有的蜂窝网络连接物联网设备。蜂窝物联网智能化(一语双关)的原因有三。

1. 可用性
据我们的合作伙伴 Nordic Semiconductor 称,蜂窝网络分布广泛,无处不在,覆盖世界人口的 90%。美国运营商声称,LTE 覆盖率为 99% 或以上,且仍在继续增长。Wi-Fi 等其他技术并没有如此规模, 同时需要用户搜索并连接局域网(同时避免恶意访问点)。

2. 成本
RF 提供商、无线基础设施公司和运营商均在蜂窝网络领域进行了大量投资,以期向尽可能多的客户提供安全可靠的服务。通过利用现有基础设施和成熟技术,蜂窝物联网可连接数百万物联网设备,同时只需少量的额外投资。例如,Nordic 将我们现有的一个 4G RF 前端与其物联网芯片组结合在一起,从而创建了一个全球蜂窝物联网解决方案。

3.范围
蜂窝物联网可满足低功耗设备的需求,同时扩大移动网络的范围。Wi-Fi 和蓝牙可用于高带宽,但其覆盖范围无法实现长距离通信。利用蜂窝物联网,我的智能手机可连接至几十英里以外的小基站,同时还可以连接物联网设备。

蜂窝物联网应用

蜂窝网络是物联网的逻辑连接点,但是我们现在并未讨论智能面包烘烤机。

蜂窝物联网支持低功耗广域网 (LPWAN) 应用,亦称为“大规模物联网”。许多大型的商业应用需要实现安全可靠的长距离通信,包括智慧城市、地下传感器和车队监控。Nordic 在其博客文章中介绍了 NB-IoT 和 LTE-M 应用的一些其他良好用例:

使用远程环境传感器测量温度、风、压力等就是一个很好的 NB-IoT 应用案例。这些设备可从固定位置发送定期更新信息,同时优化电池使用。如果采用太阳能供电,并置于适当的地理位置,此类设备的使用寿命可长达 10 年或更长。

同样,LTE-M 解决方案可实现资产追踪器,利用多个传感器进行状态监控并在各国之间移动和漫游,该解决方案可提供高速移动性,实现国家之间和运营商之间的国际漫游,并执行有效的固件更新。(“何为蜂窝物联网?”;2018 年 4 月,Nordic Semiconductor)

蜂窝物联网和 5G
5G 是移动通信和物联网的未来,有望为各种设备/服务带来无与伦比的速度和超低延迟。当然,迈向 5G 之路需要依靠 4G 基础设施,同时采用固定无线接入、增强型移动宽带以及低延迟的自动数据通信构建于 4G 之上并覆盖 4G。

A world connected by the IoT这对蜂窝物联网具有重要的影响。5G 对于物联网设备而言前景广阔,运营商也无需等待。如今,蜂窝物联网可使用 4G 网络进行部署,未来在 5G 网络中也会占据相当一部分。接下来,运营商必须寻求从服务中盈利的方法,并为商业客户确定合理的价格。我的智能牙刷可能无需每月 5 美元的蜂窝数据套餐……只是说说而已。

物联网能够帮助我们更快更好地做出决策,从而使我们的生活变得更加轻松舒适。未来,蜂窝物联网应用将扩展至 5G 领域,包括高速低延迟使用案例的迅速增加,如真正实时的车对车 (V2V) 和车对基础设施 (V2I) 通信,以及远程医疗程序。

单独来看,物联网设备只是一堆“互联物”。但是这些设备通过蜂窝网络协同工作,可保护我们的家园安全,监控我们的健康状况,确保冰箱里的鸡蛋不会变质。

例如智能鸡蛋托架。

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通信技术为物联网应用发挥出无可比拟的价值

通信技术为什么如此重要?主要有以下几个原因:一方面是它在物联网产业中处于核心环节,具有不可替代性,另一方面,通信技术作为一项基础技术对于物联网产品与方案来说十分重要。

国内NB-IoT芯片对比,谁最强?

相较于传统wi-fi及Bluetooth等短矩离通讯协定,省电且讯号穿透力强的低功耗长距离广域网路(LPWAN)非常适合智慧能源及智慧城市等之应用;且根据IHS Markit之预测,NB-IoT及LoRa将成为LPWAN未来两大技术主流。三大电信运营商是大陆NB-IoT阵营的最主要支持者,至于LoRa则尤为阿里巴巴等互联网路业者所青睐;阿里巴巴就曾在去年的云栖大会上,利用热气球上的LoRa Gateway与地面上的4个LoRa微基站打造出一个可覆盖20万平方米的LoRa物联网。

NB-IoT和LoRa使用频谱

在中国,在低功耗广域网领域,NB-IoT和LoRa无疑是最为热门的两种低功耗广域网(LPWAN)技术。两者形成了两大技术阵营,一方是以华为为代表的NB-IoT,另一方是以中兴为代表的LoRa。国内两大电信服务商,引领了两种技术的发展,可谓是中国低功耗广域网(LPWAN)技术领域里的盛事。而低功耗广域网由于其低功耗广域覆盖的特点,正在推动物联网新一波发展的行情。

全球有89家运营商正在使用1GHz-6GHz范围的频谱进行5G试验

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