經驗案例

蜂窩無線路由器網關是物聯網的好選擇嗎？5G如何為物聯網服務？

蜂窩網絡為我們所熟知和喜愛的大部分內容提供了支柱，使我們能夠訪問互聯網，獲得游樂設施，與朋友聯系，購物，觀看視頻等等。除了我們熟悉的個人利益之外，蜂窩網絡還在許多物聯網應用中發揮著關鍵且不斷增長的作用。在我過去的一些帖子中，我探索了其他連接技術，包括WiFi，藍牙和LPWAN。我們有很多連接選項的原因是因為物聯網應用程序可能會有很大差異，這意味著需求的變化。

盡管連接技術不斷得到改進，但最終還是會在功耗，范圍和帶寬之間進行權衡。傳統上，蜂窩連接一直以功耗為代價關注范圍和帶寬，這意味著它可以通過長距離發送大量數據，但相當快地耗盡電池。這適用于連接到電源或可以經常充電的設備（例如您的手機），但對于需要遠程傳感器和設備持續數月或數年的電池的物聯網應用來說，這是不行的。然而，當談到蜂窩電話時，這不是完整的故事。您可能聽說過2G，3G和4G等名稱，但NB-IoT和LTE-M等新型蜂窩技術專門針對物聯網應用。5G也可能證明對物聯網有益，并且通常具有變革性。

蜂窩網絡如何運作？
當我們通過移動設備呼叫，發送文本或訪問互聯網時，我們將無線發送信號到附近的手機信號塔。這些蜂窩塔都接收我們的信號并將信號發回給我們。蜂窩塔是基站的一部分，它們與其他基站和互聯網有線連接，有助于跨越大于單個蜂窩塔覆蓋范圍的距離傳送信息。
與所有無線通信技術一樣，蜂窩網絡使用電磁波來發送信息。正如您的收音機具有不同的頻段，您可以收聽（例如，調諧到101.1意味著您正在收聽101.1 Mhz頻率），因此無線通信技術也具有運行的特定頻段。
如果所有無線通信都試圖使用相同的頻率，則會有太多的噪聲和干擾來進行清晰的通信。因此，FCC規定了誰可以使用哪些頻段，并且每個蜂窩載波都具有允許在其內運行的特定頻段（例如，Verizon處于746-757 MHz和776-787 MHz頻段）。但即使有自己指定的頻段，運營商仍需要考慮干擾。如果運營商有兩個彼此靠近并且以相同頻率運行的蜂窩塔，它們的信號將相互干擾并且對于試圖在該區域中使用網絡的任何人造成問題。這個問題的解決方案也是下一個問題的答案。

為什么稱它為“蜂窩”網絡？
它被稱為蜂窩網絡，因為網絡運營商將區域分成“小區”。每個小區都有一個蜂窩塔，其工作頻率與相鄰的蜂窩塔不同。例如，如果使用六邊形排列，這意味著您只需要7個不同的頻率，以確保相鄰單元格中不使用相同的頻率。
每個細胞的面積取決于使用密度。在一個城市中，這些小區中的每一個可能只有半英里的范圍，而農村地區的小區可能有最多5英里的范圍。當用戶在小區之間移動時，它們的頻率會自動改變以切換到新的小區塔（稱為切換）。在移動中（即“移動”）同時管理大量用戶同時使用相同網絡的幕后工作還有很多，但是我會保持這個帖子的高水平。每一代蜂窩是什么意思？即使以上所有內容對您來說都是全新的，您幾乎肯定會聽過像3G或4G這樣的術語。這些分別指第3代和第4代。每一代都是由標準機構（國際電聯無線電通信部門（ITU-R））定義的一套標準和技術。該組織負責管理國際無線電頻譜和標準，這有助于確保有效使用頻譜。如果沒有這樣的機構和規則來管理誰可以使用什么頻譜，不同的公司和組織可能會相互干擾并降低整體服務質量。但是，應該注意的是，即使在相同的標準下，仍然可以存在不同的技術。例如，UMTS（通用移動電信系統）是主要在歐洲，日本和中國使用的3G技術，而CDMA2000系統在北美和韓國使用。那么1G，2G，3G和4G有什么區別？
從20世紀80年代早期推出的1G系統開始，大約每10年推出一代新系統。每一代都帶來了新的頻段，更高的數據速率和新的傳輸技術（非向后兼容）。因為每一代都是截然不同的，所以這就是為什么你的手機可能沒有4G覆蓋，但仍然有3G（為什么你可能沒有互聯網上的任何數據，但能夠撥打電話和發送短信）。一些運營商已宣布他們正在關閉他們的2G網絡，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替換為新一代才能繼續工作。

蜂窩連接是物聯網的好選擇嗎？
這一切都取決于您的具體用例。正如在介紹中所提到的，蜂窩電話歷來不適合許多物聯網應用，因為它消耗大量功率，并且每個單元的成本很高。這限制了蜂窩連接到具有直接電源的應用，需要發送大量數據，不涉及大量設備，并且位于人口密集區域。對于要求傳感器/設備由電池供電的用例，不需要發送大量數據，有數千個設備，或者可能是遠程的，蜂窩電話不是一個合適的選擇。但其中一些正在改變。運營商正在推進新的蜂窩技術，如NB-IoT和LTE-M，這些技術專門針對物聯網。雖然您仍然需要靠近人口密集區域（靠近手機信號塔），但這些技術將提供低成本，低帶寬，低功耗連接，從而實現目前成本過高的大量新物聯網用例。隨著多家運營商開始提供服務，明年將密切關注這些蜂窩技術。
與5G有什么關系？
下一代蜂窩連接有望成為革命性的，提供高達100Gbps的速度（與當前4G的1Gbps相比）。這種巨大的帶寬將成為未來許多應用的關鍵推動因素，包括自動駕駛汽車，增強型和虛擬現實等。也許5G最具變革性的影響之一就是它可以替代物理電纜。城市和企業可以使用5G來滿足他們的需求，而不是花費時間和資源來建設有線基礎設施。這也開辟了使用云的新應用程序，這可能以前受到需要發送的數據量的限制，而是依賴于本地處理。除了高帶寬，5G還承諾超低延遲和高度可靠性，使其成為工業物聯網應用的推動者。未來的工廠可以放棄工業生產環境中的有線以太網，成為動態和可重新配置的工廠，隨著新的需求和要求而變化。5G的第一個規格已于2017年12月達成協議，現在運營商將在2019年推出5G。我們將在2019年首次全面部署，并且不會立即解鎖全部潛力，但這是一個非常令人興奮的領域。

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