蜂窝网络在许多物联网应用中发挥关键作用

　　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。我们有这么多连接选项的原因是因为IoT应用程序可能会有很大不同，这意味着不同的需求。

　　尽管连接技术不断得到改进，但最终总是会在功耗，范围和带宽之间进行权衡。蜂窝连接一直以功耗为代价关注范围和带宽，这意味着它可以在很长的距离内发送大量数据，但电池消耗很快。对于连接到电源或可以经常充电的设备(例如，您的手机)，这很好，但对于要求远程传感器和设备持续数月或数年使用电池的物联网应用，这种情况是不可行的。

　　但是，对于蜂窝网络来说，这不是完整的故事。您可能已经听说过像2G，3G和4G这样的名称，但NB-IoT和LTE-M等新蜂窝技术专门针对物联网应用。5G也 可能对物联网有利。

　　蜂窝通信如何工作?

　　当我们拨打电话，发送短信或通过我们的移动设备访问互联网时，我们将无线发送信号到附近的蜂窝塔。这些手机塔都接收我们的信号并将信号发回给我们。小区基站是基站的一部分，它与其他基站和互联网有线连接，有助于在大于单个小区基站覆盖范围的距离内传送信息。

　　像所有无线通信技术一样，蜂窝网络使用电磁波来发送信息。正如你的收音机有不同的频段，你可以调谐到(例如调谐到101.1意味着你正在听101.1兆赫的频率)，无线通信技术也有它们工作的特定频段。

　　如果所有的无线通信都试图使用相同的频率，那么对于清晰的通信将会有太多的噪声和干扰。因此，美国联邦通信委员会规定哪些频段可以由谁使用，并且每个蜂窝运营商都有一个特定的频段，允许它们在其内运行(例如，Verizon的频段为746-757 MHz和776-787 MHz频段) 。

　　但即使拥有自己的指定频段，运营商仍然需要考虑干扰。如果运营商拥有两个彼此靠近并在同一频率上运行的手机信号塔，则它们的信号会互相干扰，并为任何试图在该地区使用该网络的人造成问题。

　　解决这个问题也是下一个问题的答案。

　　为什么它被称为“蜂窝”网络?

　　它被称为蜂窝网络，因为网络运营商将区域划分为“小区”。每个小区都有一个小区塔，其工作频率与邻近的小区塔不同。例如，如果使用六角形排列，这意味着您只需要7个不同的频率来确保相邻单元中不使用相同的频率。

　　蜂窝网络的蜂窝布置

　　每个这些单元的面积取决于使用密度。在一个城市里，这些小区中的每一个可能只有半英里的范围，而在农村地区的小区的范围可能高达5英里。

　　当用户在小区之间移动时，它们的频率会自动改变，切换到新的小区塔(称为越区切换)。

　　管理大量用户同时在移动中同时使用同一网络(即“移动”)的情况在幕后有很多，但我要保持这一职位的高水平。

　　一代代表什么意思?

　　即使以上所有内容对您而言都是全新的，您几乎可以肯定听说过像3G或4G之类的术语。这些分别指第3代和第4代。

　　每一代都是由一个称为国际电联无线电通信部门(ITU-R)的标准机构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哪些频谱，不同的公司和组织可能会相互干扰并降低整体服务。

　　但是，应该指出，即使在相同的标准下，仍然可能有不同的技术。例如，UMTS(通用移动通信系统)是主要用于欧洲，日本和中国的3G技术，而CDMA2000系统则用于北美和韩国。

　　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，大约每隔10年就会推出新一代系统。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(这是非向后兼容的)。

　　因为每一代都是不同的，这就是为什么你的手机可能没有4G覆盖范围，但仍然有3G(为什么你可能没有数据用于互联网上的任何事情，但能够拨打电话和发送文本)。

　　有几家运营商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更换为新一代继续工作。

　　蜂窝连接是物联网的一个好选择吗?

　　这一切都归结于您的具体使用情况。正如引言中所提到的，蜂窝一直以来都不适合许多物联网应用，因为它消耗了大量的功率，并且可能在每个单元的基础上成本高昂。这对于具有直接电源，需要发送大量数据，不涉及大量设备且处于人口稠密区域的应用的蜂窝连接受到限制。

　　对于需要使用电池供电的传感器/设备的用例，不要求发送大量数据，拥有数千个设备或者可能是远程的设备，蜂窝电话并不是一个合适的选择。但其中一些正在改变。

　　运营商正在推出专门针对物联网的新型蜂窝技术，如NB-IoT和LTE-M。尽管您仍然需要靠近人口密集地区(靠近手机信号塔)，但这些技术将提供低成本，低带宽，低功耗的连接，从而能够实现目前成本过高的大量新型IoT用例。

　　随着多家运营商启动他们的服务，请在未来一年中关注这些蜂窝技术。

　　与5G有什么关系?

　　下一代蜂窝连接有望成为革命性产品，提供高达100Gbps的速度(与目前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等。

　　也许5G最具变革性的影响之一是它可以作为物理电缆的替代品。城市和企业可以使用5G来满足他们的需求，而不需要耗费大量时间和资源来建设有线基础设施。这也为使用云提供了新的应用程序，可能以前受限于需要发送的数据量，而不是依靠本地处理。

　　国内最大的物联卡交易平台（http://www.wulianka.cn）表示，除了高带宽之外，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，随着新的需求和需求而变化。