蜂窩網絡在許多物聯網應用中發揮關鍵作用

　　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。我們有這么多連接選項的原因是因為IoT應用程序可能會有很大不同，這意味著不同的需求。

　　盡管連接技術不斷得到改進，但最終總是會在功耗，范圍和帶寬之間進行權衡。蜂窩連接一直以功耗為代價關注范圍和帶寬，這意味著它可以在很長的距離內發送大量數據，但電池消耗很快。對于連接到電源或可以經常充電的設備(例如，您的手機)，這很好，但對于要求遠程傳感器和設備持續數月或數年使用電池的物聯網應用，這種情況是不可行的。

　　但是，對于蜂窩網絡來說，這不是完整的故事。您可能已經聽說過像2G，3G和4G這樣的名稱，但NB-IoT和LTE-M等新蜂窩技術專門針對物聯網應用。5G也 可能對物聯網有利。

　　蜂窩通信如何工作?

　　當我們撥打電話，發送短信或通過我們的移動設備訪問互聯網時，我們將無線發送信號到附近的蜂窩塔。這些手機塔都接收我們的信號并將信號發回給我們。小區基站是基站的一部分，它與其他基站和互聯網有線連接，有助于在大于單個小區基站覆蓋范圍的距離內傳送信息。

　　像所有無線通信技術一樣，蜂窩網絡使用電磁波來發送信息。正如你的收音機有不同的頻段，你可以調諧到(例如調諧到101.1意味著你正在聽101.1兆赫的頻率)，無線通信技術也有它們工作的特定頻段。

　　如果所有的無線通信都試圖使用相同的頻率，那么對于清晰的通信將會有太多的噪聲和干擾。因此，美國聯邦通信委員會規定哪些頻段可以由誰使用，并且每個蜂窩運營商都有一個特定的頻段，允許它們在其內運行(例如，Verizon的頻段為746-757 MHz和776-787 MHz頻段) 。

　　但即使擁有自己的指定頻段，運營商仍然需要考慮干擾。如果運營商擁有兩個彼此靠近并在同一頻率上運行的手機信號塔，則它們的信號會互相干擾，并為任何試圖在該地區使用該網絡的人造成問題。

　　解決這個問題也是下一個問題的答案。

　　為什么它被稱為“蜂窩”網絡?

　　它被稱為蜂窩網絡，因為網絡運營商將區域劃分為“小區”。每個小區都有一個小區塔，其工作頻率與鄰近的小區塔不同。例如，如果使用六角形排列，這意味著您只需要7個不同的頻率來確保相鄰單元中不使用相同的頻率。

　　蜂窩網絡的蜂窩布置

　　每個這些單元的面積取決于使用密度。在一個城市里，這些小區中的每一個可能只有半英里的范圍，而在農村地區的小區的范圍可能高達5英里。

　　當用戶在小區之間移動時，它們的頻率會自動改變，切換到新的小區塔(稱為越區切換)。

　　管理大量用戶同時在移動中同時使用同一網絡(即“移動”)的情況在幕后有很多，但我要保持這一職位的高水平。

　　一代代表什么意思?

　　即使以上所有內容對您而言都是全新的，您幾乎可以肯定聽說過像3G或4G之類的術語。這些分別指第3代和第4代。

　　每一代都是由一個稱為國際電聯無線電通信部門(ITU-R)的標準機構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哪些頻譜，不同的公司和組織可能會相互干擾并降低整體服務。

　　但是，應該指出，即使在相同的標準下，仍然可能有不同的技術。例如，UMTS(通用移動通信系統)是主要用于歐洲，日本和中國的3G技術，而CDMA2000系統則用于北美和韓國。

　　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，大約每隔10年就會推出新一代系統。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(這是非向后兼容的)。

　　因為每一代都是不同的，這就是為什么你的手機可能沒有4G覆蓋范圍，但仍然有3G(為什么你可能沒有數據用于互聯網上的任何事情，但能夠撥打電話和發送文本)。

　　有幾家運營商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更換為新一代繼續工作。

　　蜂窩連接是物聯網的一個好選擇嗎?

　　這一切都歸結于您的具體使用情況。正如引言中所提到的，蜂窩一直以來都不適合許多物聯網應用，因為它消耗了大量的功率，并且可能在每個單元的基礎上成本高昂。這對于具有直接電源，需要發送大量數據，不涉及大量設備且處于人口稠密區域的應用的蜂窩連接受到限制。

　　對于需要使用電池供電的傳感器/設備的用例，不要求發送大量數據，擁有數千個設備或者可能是遠程的設備，蜂窩電話并不是一個合適的選擇。但其中一些正在改變。

　　運營商正在推出專門針對物聯網的新型蜂窩技術，如NB-IoT和LTE-M。盡管您仍然需要靠近人口密集地區(靠近手機信號塔)，但這些技術將提供低成本，低帶寬，低功耗的連接，從而能夠實現目前成本過高的大量新型IoT用例。

　　隨著多家運營商啟動他們的服務，請在未來一年中關注這些蜂窩技術。

　　與5G有什么關系?

　　下一代蜂窩連接有望成為革命性產品，提供高達100Gbps的速度(與目前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等。

　　也許5G最具變革性的影響之一是它可以作為物理電纜的替代品。城市和企業可以使用5G來滿足他們的需求，而不需要耗費大量時間和資源來建設有線基礎設施。這也為使用云提供了新的應用程序，可能以前受限于需要發送的數據量，而不是依靠本地處理。

　　國內最大的物聯卡交易平臺（http://m.sunsut.com）表示，除了高帶寬之外，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，隨著新的需求和需求而變化。