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智能科普 - 什么是蜂窝物联网?

2020-03-09 08:52:11 hfcctv 27
蜂窝物联网是一种利用蜂窝技术将实体物件(例如传感器)连接到互联网的方式,即物与物之间能够实现在与手机网络相同的移动网络上进行网络连接。基础架构的简单性以及与5G的相结合,使蜂窝物联网在未来的万物互联中扮演着重要角色。

尽管很多人无法回答“什么是蜂窝物联网?”这个问题。但是大多数人却对这种基础技术非常“熟悉”,而且每天都在使用。蜂窝网络将我们的手机连接到百度地图,微博和微信等移动APP上;可以传递文字、图片、语音及视频等内容。
不过,蜂窝网络技术的应用不仅仅停留在家人朋友之间的相互沟通交流。现在,我们还看到了它与我们身边的物体进行连接所带来的价值。例如联网的路灯、智能停车收费和智能水电表,以及无数的工业应用和农业应用,都因连接的可用性迎来了巨大变化。
据爱立信的预测,到2023年,连接到已经部署的蜂窝物联网网络的设备数量将以19%的年复合增长率增长。这意味着,到2023年,预计将有超过200亿台IoT设备连接在一起,尤其是在LTE和5G上,其中大部分应用将主要集中在中国和东北亚地区。

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什么是“蜂窝物联网”,我们为什么要关注它?目前主要的蜂窝技术有哪些?今天我们来简要探讨一下。首先我们通过两个简短问答来这些问题。

问:“什么是蜂窝物联网?”
答:这是一种使用与手机通信基本相同的连接技术将物体(例如传感器)连接到互联网的方式。也因此,我们无需再建新的专用网络来连接IoT设备,直接使用与智能手机相同的移动网络即可。蜂窝物联网为低功率广域网(LPWAN)提供了可用的替代方案,例如“ LoRaWAN”和“ Sigfox” 这些,它们运行在未授权频段上。
问:“为什么蜂窝物联网能快速扩张?”
答:因为目前蜂窝网络现已遍布全球,因此我们无需建立任何新的物理基础设施来支持蜂窝物联网。但是很长一段时间以来,具有蜂窝功能的IoT设备因供电问题,从而限制了它们的应用范围。现在随着大量新的支持蜂窝功能的低功耗传感器的出现,仅需要很小的电量就可以在相当长的距离内传输一定量的数据。而且,随着5G的到来,蜂窝物联网将迎来更好的发展。
蜂窝物联网的两种主要技术:LTE-MNB-IOT
实际上,当前所有的蜂窝物联网应用都使用以下两种技术之一:LTE-M或NB-IoT。尽管两种蜂窝物联网技术之间存在重要的针对特定应用的区别,但通常还是根据所在地区的蜂窝基础设施标准是LTE还是GSM来选择到底使用哪一种。就目前全球情况来,LTE覆盖的地区主要是美国、荷兰、爱尔兰和澳大利亚等国家,而GSM主要应用于亚洲、东欧和非洲等国家和地区。
LTE-M
如上所述,LTE在美国、荷兰和爱尔兰等地区基本实现了全国性覆盖,并且在大多数主要国家和地区都正在进行相关部署和试验。在蜂窝物联网应用中,它可能会超过GSM。LTE-M代表“机器的长期进化”,是一种网络标准,允许IoT设备搭载在现有的蜂窝网络上。只需进行软件更新,支持LTE-M的设备就可以与云端服务进行通信,就像我们在刷微博一样。通常来讲,LTE-M设备最适合对实时数据传输要求比较高的“重要关键”应用,例如自动驾驶汽车或智慧城市中的应急设备。
NB-IoT
NB-IoT意为:窄带物联网(Narrow Band Internet of Things),非常适合应用在没有良好LTE覆盖的区域,或者仅需要传输少量信息的项目应用,例如在智能农业中土壤传感器的应用或智慧城市中能源使用监控传感器等等。NB-IoT仅使用总带宽基站的一小部分资源。如果要部署在以GSM为标准蜂窝技术的区域(特别是在欧洲以及非洲和亚洲的发展中国家和地区),或者所需要用到项目仅需要定期通过互联网发送少量数据,NB-IoT就比较适合。

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5G与蜂窝物联网的未来

尽管运营商们已经围绕5G进行了大肆宣传,但从本质上来讲与前几代技术也一样;只不过5G传输速率更快、带宽容量更大,可以接入的设备更多。不过由于5G建设部署进展速度和覆盖区域广度以及资费等问题,在未来很长一段时间内,5G和LTE以及GSM将协同持续作为蜂窝物联网应用的基础网络支撑。
在工业物联网方面,5G技术将大放异彩,例如超安全的私有5G网络将能够在制造或物流环境中为成千上万的设备提供连接,其速度是现有网络的10倍。


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