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物联网无线技术指南

时间:2023-03-17 14:15:33 科技观察

根据IHSMarkit的一份报告,无线技术——包括无线局域网(WLAN)、蓝牙、蜂窝和低功耗无线——将占连接集成电路的最大份额(IC)2018年出货量的55%。这实际上比2017年略有下降,当时售出的通信芯片中有60%来自无线技术。但随着越来越多的设备需要与网络或相互通信,通信芯片的整体市场正在快速增长。这仅仅是个开始。IHS报告重点介绍了五种值得注意的无线技术,即Wi-Fi(802.11ax)、NB-IoT和LTECatM1、蓝牙Mesh、LoRa和5G。接下来,我将简要描述他们将在哪些方面获胜以及他们必须提供什么。蓝牙网状网络:这种相对较新的无线技术对消费者和工业环境都有好处,因为它利用了蓝牙的无处不在(它在手机上无处不在)并赋予它网状网络功能以扩展无线范围。这意味着客户可以使用蓝牙设备创建更具弹性的网络,即使您想要与20或30英尺以外的设备进行交互并且可以传输数据。它也是电池供电设备的绝佳选择,因为蓝牙使用的功率低于Wi-Fi或蜂窝技术。初创公司正在将蓝牙网状网络用于室内导航、广告、位置跟踪和其他新用例,尤其是当他们想使用手机与消费者互动时。你会在灯泡、电灯开关、医疗设施和零售店看到它,但当你需要传输大量数据(如视频或图像文件)时你不会看到它,因为蓝牙吞吐量低于其他无线技术。Wi-Fi(802.11ax):我们都知道Wi-Fi,而Wi-Fi(802.11ax)只是它的最新版本。它提供了令人难以置信的快速数据速率和技术,有助于管理在大量设备同时通信的环境中如何通过不同的Wi-Fi通道传输信息。如果没有管理多个设备并帮助它们共享频谱的技术,来自视频流的数据包可能会在传感器数据包通过时延迟。该技术还有其他元素可以帮助降低功耗并增加使用多个天线的容量。基本上,这种Wi-Fi标准比以往任何时候都更快、更智能,当网络处理数十台设备时,这种智能非常有用。一般来说,无论您谈论的是哪个版本的Wi-Fi,该技术都适用于需要传输大量数据的设备,例如视频和大型图像文件。但Wi-Fi对传感器来说很糟糕,因为它会很快耗尽电池电量,而且通常对放置在偏远地区的传感器毫无用处。此外,市面上很多联网设备自带的Wi-Fi模块老旧,无法应对如今的网络压力,这也是一个挑战。从消费者家庭到工业环境,您可以在任何地方找到Wi-Fi,但在没有电或没有可靠宽带连接的地方通常找不到Wi-Fi,例如采矿营地、农田等。NB-IoT和LTECatM1:这是两种蜂窝移动标准,作为低功耗广域网(LPWAN)无线技术的一部分,它们通过蜂窝网络发送相对少量的数据。NB-IoT的数据速率非常低(例如,每秒仅250kb),而其蜂窝表亲LTECatM1以1Mbps的速度发送更多数据。虽然它们经常被一起讨论,但LTECatM1本质上更接近我们所了解和喜爱的蜂窝数据,移动运营商可以在现有LTE网络上快速部署它。另一方面,NB-IoT需要对移动塔进行更多操作,包括设备和软件升级。由于这些是蜂窝移动技术,它们可以覆盖更广的区域并保护通信网络,同时比Wi-Fi或传统移动设备消耗更少的能源。然而,这些模块仍然很昂贵(运营商正在与芯片制造商合作以获得5美元的模块价格),并且与运营商合作以获得低价可能是一个挑战。您将看到NB-IoT和LTECatM1被航运公司、车队管理公司和跟踪全球或全国范围内高价值物品移动的行业所使用。医疗机构还将这些和其他LTE技术用于某些FDA批准的物联网设备,特别是患者在家中使用的医疗辅助设备。您还会看到由使用NB-IoT技术的运营商提供支持的家庭安全传感器,尤其是在欧洲。欧洲和亚洲目前在NB-IoT方面处于领先地位,尤其是中国,而美国运营商主要关注LTECatM1部署。LoRa:如果蜂窝LPWAN太贵,Wi-Fi太耗电,蓝牙Mesh太本地化,那么LoRa就是适合你的技术。LORA网络可以远距离传输少量数据。它们可以发送多少数据取决于它们如何根据功耗和距离进行缩放,但大约为25kbps甚至更低。LoRa虽然是一个开放标准,但是只有Semetch(美国)能够生产LoRa芯片,这对于整个行业的发展来说绝对不是一个好兆头。LoRa网络还需要网关设备和管理它的人,这就是为什么我们看到像Comcast这样的公司甚至运营商为客户创建基于LoRa的网络。这种技术通常更适用于不需要每天多次ping网络的设备,因此不太适合跟踪常用对象,并且可能会在校园中使用。您会看到LoRa被用于仓库、校园甚至农场,以从需要检查的传感器或设备中获取读数。5G:IHS在报告中提到了这个,我对这个想法有点失望,因为5G可以是各种各样的东西。在固定移动环境中,5G可以为城市和郊区的家庭和公寓提供超高速宽带。在工厂环境中,它可以提供令人难以置信的低延迟,这可以说服一些制造公司将其用于自动化流程而不是有线技术。在移动世界中,它有可能提供足够的带宽来实现自动驾驶。因此,虽然5G是一项令人兴奋的技术,但很难说它会在物联网领域找到第一个或唯一的用例。物联网今天还使用了数十种其他无线技术,其中一些将随着时间的推移失去市场份额,例如ZigBee和Z-Wave,并且很可能会看到蓝牙Mesh承担这些技术所扮演的一些角色,但它们将在未来五到七年内继续存在。其他技术,例如专有的LPWAN技术,如Sigfox和Ingenu,可能会失去市场份额给LoRa和蜂窝。对我来说,无线物联网中更大的问题是与使用未经许可的频谱的技术(例如Wi-Fi、蓝牙甚至LoRa)相比,蜂窝技术可以走多远。我认为蜂窝网络永远不会消失,但运营商需要调整他们的商业模式和定价以适应数十亿连接设备的时代,即使是那些价值适中的设备。更有可能的是,运营商将继续寻找高价值的设备和服务,以证明其定价和模块的高成本是合理的。而且非授权频谱技术越来越智能,可以为大多数联网设备提供足够好的网络连接。