三分钟读懂物联网无线技术指南

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据IHS Markit的一份报告显示,无线技术——包括无线局域网(WLAN)、蓝牙、蜂窝和低功耗无线,将占2018年连接集成电路(IC)出货量的55%。这实际上与2017年相比略有下降,2017年售出的通信芯片中有60%来自于无线技术。但是随着越来越多的设备需要与网络或相互通话,通信芯片的整体市场正在快速上升。
 
这只是开始。IHS报告重点介绍了五种值得关注的无线技术,它们分别是Wi-Fi(802.11ax)、NB-IoT和LTE Cat M1、蓝牙Mesh、LoRa和5G。我接下来简要介绍一下它们将在哪里胜出以及它们能提供什么。
 
蓝牙Mesh:这种相对较新的无线技术对消费者和工业环境都有好处,因为它利用了蓝牙的普及性(它在任何地方的手机上),并赋予它网格功能以扩展无线范围。这意味着客户可以使用蓝牙设备创建一个更有弹性的网络,即使您想要和20或30英尺以外的设备互动,并可以传输数据。这也是电池供电设备的绝佳选择,因为蓝牙比Wi-Fi或蜂窝技术耗电量更少。初创公司正在使用蓝牙Mesh进行室内导航、广告、位置跟踪和其他新的使用案例,尤其是当他们想用手机与消费者互动时。您会在灯泡、电灯开关、医疗设施和零售店看到它,不过当您需要传输大量数据(如视频或图像文件)时,您将不会看到它,因为蓝牙吞吐量低于其他无线技术。
 
Wi-Fi(802.11ax):我们都知道Wi-Fi,而Wi-Fi(802.11ax)只是它的最新版本。它提供了令人难以置信的快速数据速率和技术,有助于在一个有大量设备同时通信的环境中管理信息在不同Wi-Fi信道上的传输方式。如果没有管理多个设备并帮助它们共享频谱的技术,来自视频流的数据包可能会在传感器数据包通过时被延迟。这项技术还有其他元素,可以帮助降低功耗,并使用多个天线提高容量。基本上,这种标准的Wi-Fi比以前更快、更智能,当网络处理数十台设备时,智能很有用。
 
一般来说,无论您谈论的是哪种版本Wi-Fi,该技术都适用于需要传输大量数据的设备,想想视频和大图像文件。但Wi-Fi对传感器而言非常糟糕,因为它会快速消耗电池电量,而且对于放置在偏远地区的传感器,Wi-Fi通常爱莫能助。另外,市场上许多连网设备带有旧的Wi-Fi模块,无法应对当今的网络压力,这也是一个挑战。从消费者家庭到工业环境,您都可以找到Wi-Fi,不过,在没有电力或可靠宽带连接的地方通常是找不到它,例如采矿营地,农民的田地等。
 
NB-IoT和LTE Cat M1:这是两种通过蜂窝网络发送相对少量数据的蜂窝移动标准,它们是低功耗广域网(LPWAN)无线技术的一部分。NB-IoT的数据传输速率非常低(例如,每秒只能发送250千比特),而它的蜂窝表弟LTE Cat M1则以1 Mbps的速率发送更多数据。虽然它们经常被放在一起谈论,但LTE Cat M1本质上更接近我们所了解和喜爱的蜂窝移动数据,而且移动运营商可以在现有的LTE网络上快速部署它。而NB-IoT则需要在移动塔上进行更多的操作,包括设备和软件升级。
 
因为这些是蜂窝移动技术,所以它们可以覆盖更广泛的区域,并确保通信网络的安全,同时比Wi-Fi或传统移动消耗更少的能量。然而,这些模块仍然很昂贵(运营商正在与芯片制造商合作,以获得5美元的模块价格),与运营商合作以获得低廉的价格可能是一个挑战。您将看到航运公司、车队管理公司以及跟踪全球或全国范围内高价值物品运输的行业使用NB-IoT和LTE Cat M1。医疗机构也将使用这些和其他LTE技术用于某些美国食品药品监督管理局批准的物联网设备,特别是患者在家使用的医疗辅助设备。您还将看到运营商使用NB-IoT技术支持的家庭安全传感器,尤其是在欧洲。
 
欧洲和亚洲目前在NB-IoT领域处于领先地位,特别是中国,而美国运营商则主要关注LTE Cat M1的部署。
 
LoRa:如果蜂窝式LPWAN看起来太昂贵,Wi-Fi太耗电,蓝牙Mesh太本地化,那么LoRa就是您要的技术,LORA网络可以长距离传输少量数据。它们能发送多少数据取决于它们如何调整功耗和距离,但它大约是25 kbps甚至更低。虽然LoRa是一个开放标准,但是LoRa芯片只有Semetch(美国)公司可以生产,这对于整个产业的发展而言是绝对不是好的兆头。
 
LoRa网络还需要网关设备和某人来管理,这就是为什么我们看到像Comcast这样的公司甚至是运营商为客户创建基于LoRa网络的原因。对于不需要每天多次ping网络的设备来说,这项技术通常更好,也因此它不太适合跟踪常用的对象,并且很可能会在校园中使用。您会看到LoRa被用于仓库、校园,甚至农场,以便从需要检查的传感器或设备中获取读数。
 
5G:IHS在报告中提到了这一点,我对这个想法感到有点沮丧,因为5G可以是各种各样的东西。在固定移动环境下,5G可以为城市和郊区的家庭和公寓提供超高速宽带。在工厂环境中,它可以提供令人难以置信的低延迟,这可以说服一些制造公司将其用于自动化流程,而不是有线技术。在移动世界中,它有潜力提供足够的带宽,以实现自动驾驶。因此,虽然5G是一项值得关注的令人兴奋的技术,但很难说它能在物联网领域中找到第一个或最佳用例。
 
物联网如今还使用了几十种其他无线技术,有些技术会随着时间推移而逐渐失去市场份额,例如,ZigBee和Z-Wave,很可能会看到蓝牙Mesh将承担这些技术所扮演的一些角色,但在未来的五到七年内,它们仍将继续存在。其他技术,如Sigfox和Ingenu等专有的LPWAN技术,可能会被LoRa和蜂窝移动占据市场份额。
 
对我来说,物联网无线领域中更大的问题是,与使用未经许可频谱的技术相比,蜂窝移动能够走得多远,比如Wi-Fi、蓝牙,甚至是LoRa。我认为蜂窝移动永远不会消失,但是运营商需要调整他们的商业模式和价格,以适应数十亿连网设备的时代,即使是那些价值不高的设备。更有可能的是,运营商将继续寻找高价值的设备和服务,以证明其定价和模块的高成本。而无许可频谱技术则越来越聪明,可以为大多数连网设备提供足够好的网络连接服务。

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