蜂窝技术可(kě)能(néng)引发物(wù)联网的下一个增長(cháng)浪潮

2021-05-19

蜂窝技术可(kě)能(néng)引发物(wù)联网的下一个增長(cháng)浪潮

工程师如何為(wèi)IoT实施方案提供连通性可(kě)能(néng)会因项目而异，即使IoT部署在看似相同的设置中涉及相同的用(yòng)例时，也是如此。

例如，由于物(wù)理(lǐ)环境的原因，两个遠(yuǎn)程设施中的两组温度传感器可(kě)能(néng)会使用(yòng)相似的蓝牙传感器并具有(yǒu)相似的RF部署策略，但是这两种实现方式需要使用(yòng)非常不同的技术才能(néng)将数据从那些传感器传递到云中。那是因為(wèi)无線(xiàn)基础设施从一个位置到另一个位置变化很(hěn)大，并且这可(kě)能(néng)迫使工程团队对本来相同的项目使用(yòng)两种不同的连接策略。

上面的示例中的第一个遠(yuǎn)程设施可(kě)能(néng)具有(yǒu)可(kě)用(yòng)的Wi-Fi基础结构，作為(wèi)将数据回传到本地服務(wù)器或来自蓝牙传感器的云的手段。同时，第二个设施可(kě)能(néng)无法访问该基础设施，并且必须依靠不同的基础设施覆盖，例如像LoRaWAN这样的遠(yuǎn)程技术进行回程。两种情况仍然需要能(néng)够在温度传感器中的蓝牙无線(xiàn)電(diàn)与可(kě)用(yòng)的回程连接基础设施之间桥接。

无線(xiàn)基础设施从一个位置到另一个位置，甚至在给定实施站点内从一个地点到另一个地点的这些差异，為(wèi)每个物(wù)联网项目增加了一层复杂性。早期，工程团队必须评估可(kě)用(yòng)的基础架构，根据可(kě)用(yòng)和不可(kě)用(yòng)制定连接策略，并针对这些情况自定义IoT部署。这需要很(hěn)多(duō)时间和精力。如果在任何地方都可(kě)以使用(yòng)单一的，统一的回程连接源，那将容易得多(duō)。

只要工程师一直致力于物(wù)联网部署，他(tā)们就将蜂窝网络视為(wèi)这些项目的数据回程骨干。这是因為(wèi)单元连接几乎无处不在，具有(yǒu)很(hěn)大的地理(lǐ)范围，并且可(kě)以有(yǒu)效地穿透建筑物(wù)以支持内部部署。利用(yòng)蜂窝基础设施的物(wù)联网几乎可(kě)以部署在地图上的每个位置，而部署物(wù)联网网络的公司不需要构建该基础设施。听起来很(hěn)完美！

除了那不是完美的。阻碍了两个问题。消费类设备（多(duō)媒體(tǐ)手机和平板電(diàn)脑）驱动的LTE连接的高性能(néng)本质将使眨眼间耗尽传感器等无線(xiàn)IoT设备的有(yǒu)限電(diàn)池，除非它们像電(diàn)池一样每晚进行供電(diàn)或充電(diàn)電(diàn)话。数十万或数万个此类物(wù)联网设备的蜂窝连接成本就像付一百万青少年的手机账单一样。这两个缺点使蜂窝基础设施无法用(yòng)于几乎所有(yǒu)物(wù)联网部署的所有(yǒu)连接源，但是蜂窝标准的两个新(xīn)版本旨在克服这些障碍，从而扩大了用(yòng)于物(wù)联网的蜂窝连接的使用(yòng)范围。

专為(wèi)物(wù)联网设计的两个新(xīn)的蜂窝协议是LTE-M和NB-IoT。它们是如何工作。但是，要知道的关键是，LTE-M和NB-IoT解决了过去两个使蜂窝不实用(yòng)的缺点：能(néng)源消耗和针对传感器等IoT设备的不频繁连接而优化的连接。

LTE-M和NB-IoT与手机和平板電(diàn)脑所使用(yòng)的蜂窝版本始终在線(xiàn)的，耗電(diàn)量大的架构不同，它们的设计非常有(yǒu)目的地，以保留IoT设备的電(diàn)池寿命。尽管它们仍使用(yòng)相同的LTE网络，但它们的运行架构并不旨在与最近的基站建立连续连接-蜂窝连接设备的最大電(diàn)池消耗之一。LTE-M和NB-IoT将该架构与其他(tā)電(diàn)池保存功能(néng)结合在一起，使设备在现场的预期寿命达到10年或更長(cháng)。这解决了对基于蜂窝的物(wù)联网的那些主要反对意见中的第一个。

LTE-M和NB-IoT还通过一种架构来解决数据成本问题，该架构的运营成本使其仅使用(yòng)交付间歇性数据批处理(lǐ)所需的小(xiǎo)區(qū)网络，即可(kě)与其他(tā)类型的连接竞争。与典型的单元连接设备相比，这可(kě)以最大程度地降低数据成本。LTE-M和NB-IoT还消除了从客户和OEM的成本结构中扩展网络基础设施的费用(yòng)。通过使用(yòng)公共蜂窝网络基础架构，组织无需部署，拥有(yǒu)或维护网络。这些成本由无線(xiàn)运营商(shāng)承担，这消除了物(wù)联网部署的运营成本。

这些技术针对IoT进行优化的另一种方式是，它们不需要传统LTE设备使用(yòng)的物(wù)理(lǐ)无線(xiàn)電(diàn)和架构-因為(wèi)IoT不需要高水平的处理(lǐ)，数据吞吐量和处理(lǐ)-从而降低了这些设备的成本。

通过消除对電(diàn)池寿命和成本的担忧，LTE-M和NB-IoT使从事IoT项目的工程师最终拥有(yǒu)了自IoT出现以来令人垂涎的无处不在的统一基础架构。无论您在哪里拥有(yǒu)酒吧，都可(kě)以拥有(yǒu)可(kě)利用(yòng)相同数字基础架构的物(wù)联网。对于一長(cháng)串用(yòng)例来说，这是很(hěn)重要的，包括食品和疫苗的冷供应链，遠(yuǎn)程医疗设备的遠(yuǎn)程医疗监控和工业设备的遠(yuǎn)程监控-所有(yǒu)这些都面临着连接性难题，而这些难题都可(kě)以通过普遍存在的细胞连接性来解决。

对于从事蜂窝项目的工程师，您可(kě)能(néng)会意识到涉及该技术的项目的注意事项。例如，由于蜂窝无線(xiàn)产品的附加认证障碍，包括监管机构（例如FCC / IC等），网络批准（例如PTCRB / GCF）和运营商(shāng)批准，因此对于任何与蜂窝连接的设备而言，认证可(kě)能(néng)都是艰巨的（例如AT＆T认证）。与预先认证的蜂窝IoT套接字调制解调器和经验丰富的无線(xiàn)设计合作伙伴合作，可(kě)以加快认证过程，从而帮助您完成这些步骤。

对于从事蜂窝物(wù)联网项目的工程师来说，另一条重要的建议是如何将LTE-M和NB-IoT与互补的短程技术（如蓝牙）成功配对。蓝牙是LTE-M和NB-IoT的特别吸引人的补充，因為(wèi)蓝牙可(kě)以与LTE-M / NB-IoT一起执行所有(yǒu)短距离设备到设备通信，并与LTE网络进行回程通信，仅在需要时。对于将蜂窝技术与其他(tā)技术（例如蓝牙）相结合的物(wù)联网项目，应注意如何将多(duō)个无線(xiàn)電(diàn)设备共置在一处，以确保性能(néng)，避免干扰问题并确保获得认证。但是，通过正确的RF建模，天線(xiàn)选择和测试合作伙伴，可(kě)以轻松导航此过程。

蜂窝协议的两个新(xīn)版本终于使关于蜂窝物(wù)联网的長(cháng)期梦想成為(wèi)现实，我希望看到将LTE网络用(yòng)作其数据骨干网的部署数量呈爆炸性增長(cháng)。现在可(kě)以轻松地将IoT部署到手机上可(kě)以看到条形图的任何地方，这肯定会為(wèi)更大范围的IoT部署打开大门。