经验案例

蜂窝无线路由器网关是物联网的好选择吗？5G如何为物联网服务？

蜂窝网络为我们所熟知和喜爱的大部分内容提供了支柱，使我们能够访问互联网，获得游乐设施，与朋友联系，购物，观看视频等等。除了我们熟悉的个人利益之外，蜂窝网络还在许多物联网应用中发挥着关键且不断增长的作用。在我过去的一些帖子中，我探索了其他连接技术，包括WiFi，蓝牙和LPWAN。我们有很多连接选项的原因是因为物联网应用程序可能会有很大差异，这意味着需求的变化。

尽管连接技术不断得到改进，但最终还是会在功耗，范围和带宽之间进行权衡。传统上，蜂窝连接一直以功耗为代价关注范围和带宽，这意味着它可以通过长距离发送大量数据，但相当快地耗尽电池。这适用于连接到电源或可以经常充电的设备（例如您的手机），但对于需要远程传感器和设备持续数月或数年的电池的物联网应用来说，这是不行的。然而，当谈到蜂窝电话时，这不是完整的故事。您可能听说过2G，3G和4G等名称，但NB-IoT和LTE-M等新型蜂窝技术专门针对物联网应用。5G也可能证明对物联网有益，并且通常具有变革性。

蜂窝网络如何运作？
当我们通过移动设备呼叫，发送文本或访问互联网时，我们将无线发送信号到附近的手机信号塔。这些蜂窝塔都接收我们的信号并将信号发回给我们。蜂窝塔是基站的一部分，它们与其他基站和互联网有线连接，有助于跨越大于单个蜂窝塔覆盖范围的距离传送信息。
与所有无线通信技术一样，蜂窝网络使用电磁波来发送信息。正如您的收音机具有不同的频段，您可以收听（例如，调谐到101.1意味着您正在收听101.1 Mhz频率），因此无线通信技术也具有运行的特定频段。
如果所有无线通信都试图使用相同的频率，则会有太多的噪声和干扰来进行清晰的通信。因此，FCC规定了谁可以使用哪些频段，并且每个蜂窝载波都具有允许在其内运行的特定频段（例如，Verizon处于746-757 MHz和776-787 MHz频段）。但即使有自己指定的频段，运营商仍需要考虑干扰。如果运营商有两个彼此靠近并且以相同频率运行的蜂窝塔，它们的信号将相互干扰并且对于试图在该区域中使用网络的任何人造成问题。这个问题的解决方案也是下一个问题的答案。

为什么称它为“蜂窝”网络？
它被称为蜂窝网络，因为网络运营商将区域分成“小区”。每个小区都有一个蜂窝塔，其工作频率与相邻的蜂窝塔不同。例如，如果使用六边形排列，这意味着您只需要7个不同的频率，以确保相邻单元格中不使用相同的频率。
每个细胞的面积取决于使用密度。在一个城市中，这些小区中的每一个可能只有半英里的范围，而农村地区的小区可能有最多5英里的范围。当用户在小区之间移动时，它们的频率会自动改变以切换到新的小区塔（称为切换）。在移动中（即“移动”）同时管理大量用户同时使用相同网络的幕后工作还有很多，但是我会保持这个帖子的高水平。每一代蜂窝是什么意思？即使以上所有内容对您来说都是全新的，您几乎肯定会听过像3G或4G这样的术语。这些分别指第3代和第4代。每一代都是由标准机构（国际电联无线电通信部门（ITU-R））定义的一套标准和技术。该组织负责管理国际无线电频谱和标准，这有助于确保有效使用频谱。如果没有这样的机构和规则来管理谁可以使用什么频谱，不同的公司和组织可能会相互干扰并降低整体服务质量。但是，应该注意的是，即使在相同的标准下，仍然可以存在不同的技术。例如，UMTS（通用移动电信系统）是主要在欧洲，日本和中国使用的3G技术，而CDMA2000系统在北美和韩国使用。那么1G，2G，3G和4G有什么区别？
从20世纪80年代早期推出的1G系统开始，大约每10年推出一代新系统。每一代都带来了新的频段，更高的数据速率和新的传输技术（非向后兼容）。因为每一代都是截然不同的，所以这就是为什么你的手机可能没有4G覆盖，但仍然有3G（为什么你可能没有互联网上的任何数据，但能够拨打电话和发送短信）。一些运营商已宣布他们正在关闭他们的2G网络，这是为了释放其他用途的无线电频谱。任何使用2G无线电的机器都需要将其无线电替换为新一代才能继续工作。

蜂窝连接是物联网的好选择吗？
这一切都取决于您的具体用例。正如在介绍中所提到的，蜂窝电话历来不适合许多物联网应用，因为它消耗大量功率，并且每个单元的成本很高。这限制了蜂窝连接到具有直接电源的应用，需要发送大量数据，不涉及大量设备，并且位于人口密集区域。对于要求传感器/设备由电池供电的用例，不需要发送大量数据，有数千个设备，或者可能是远程的，蜂窝电话不是一个合适的选择。但其中一些正在改变。运营商正在推进新的蜂窝技术，如NB-IoT和LTE-M，这些技术专门针对物联网。虽然您仍然需要靠近人口密集区域（靠近手机信号塔），但这些技术将提供低成本，低带宽，低功耗连接，从而实现目前成本过高的大量新物联网用例。随着多家运营商开始提供服务，明年将密切关注这些蜂窝技术。
与5G有什么关系？
下一代蜂窝连接有望成为革命性的，提供高达100Gbps的速度（与当前4G的1Gbps相比）。这种巨大的带宽将成为未来许多应用的关键推动因素，包括自动驾驶汽车，增强型和虚拟现实等。也许5G最具变革性的影响之一就是它可以替代物理电缆。城市和企业可以使用5G来满足他们的需求，而不是花费时间和资源来建设有线基础设施。这也开辟了使用云的新应用程序，这可能以前受到需要发送的数据量的限制，而是依赖于本地处理。除了高带宽，5G还承诺超低延迟和高度可靠性，使其成为工业物联网应用的推动者。未来的工厂可以放弃工业生产环境中的有线以太网，成为动态和可重新配置的工厂，随着新的需求和要求而变化。5G的第一个规格已于2017年12月达成协议，现在运营商将在2019年推出5G。我们将在2019年首次全面部署，并且不会立即解锁全部潜力，但这是一个非常令人兴奋的领域。

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