蜂窝网络为我们所知道和喜爱的许多事物提供了支柱，使我们能够访问互联网、乘车、与朋友联系、购物、观看视频等等。除了众所周知的个人应用，蜂窝网络在许多物联网应用中也扮演着至关重要的角色，并且在不断发展。在过去的一些文章中，我们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物联网应用程序可能非常不同，这意味着要求会有所不同。虽然连接技术不断改进，但最终总会在功耗、范围和带宽之间进行权衡。过去，蜂窝连接以牺牲功耗为代价专注于范围和带宽，这意味着它可以远距离发送大量数据，但会很快耗尽电池电量。这对于连接到电源或可以经常充电的设备来说很好，例如你的手机，但对于需要远程传感器和设备持续数月或数年的物联网应用来说，这是不可行的。但这还不是蜂窝网络的全部。您可能听说过2G、3G和4G等名称，但NB-IoT和LTE-M等较新的蜂窝技术专门针对物联网应用。5G也可能被证明对物联网有益且具有变革性。蜂窝网络如何工作？当我们通过移动设备拨打电话、发送短信或访问互联网时，我们正在向附近的手机发射塔无线发送信号。这些手机信号塔都接收我们的信号并将其发回给我们。蜂窝塔是基站的一部分，与其他基站和互联网有线连接，有助于在比单个蜂窝塔更远的距离内中继信息。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。正如您的收音机可以调谐到不同的频段（例如，调谐到101.1意味着您正在收听101.1Mhz频率），无线通信技术也有特定的工作频段。如果所有无线通信都尝试使用相同的频率，对于清晰的通信来说会有太多的噪音和干扰。因此，FCC规定了哪些频段可以由谁使用，并且每个蜂窝运营商都有特定的频段允许他们在其中运行（例如，746-757MHz和776-787MHz频段中的Verizon）。然而，即使拥有自己指定的频段，运营商仍需要考虑干扰。如果运营商的两个基站彼此靠近并在同一频率上运行，则它们的信号可能会相互干扰，并对试图在该地区使用网络的人们造成问题。这个问题的解决方案也是下一个问题的答案。为什么称为“蜂窝”网络？之所以称为蜂窝网络，是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，其工作频率与相邻的小区塔不同。例如，如果使用六边形排列，则意味着只需要7个不同的频率就可以保证相邻小区不使用相同的频率。每块地块的面积取决于使用密度。在城市中，每个小区之间的距离可能只有半英里，而在农村地区则可能长达五英里。当用户在小区之间移动时，其频率会自动更改以切换到新的小区塔。为了管理同时使用同一网络的大量移动用户，幕后发生了很多事情。G是什么意思?即使以上所有内容对您来说都是全新的，您也几乎可以肯定以前听说过3G或4G等术语。这些分别指的是第三代和第四代。每一代都是由称为国际电联无线电通信部门(ITU-R)的标准机构定义的一组标准和技术。该组织负责管理国际无线电频谱和标准，这有助于确保有效利用频谱。如果没有这样的制度和规则来控制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水平。然而，应该注意的是，即使在同一个标??准内，不同的技术仍然可能存在。例如，UMTS（UniversalMobileTelecommunicationsSystem）是一种3G技术，主要在欧洲、日本和中国使用，而CDMA2000系统则在北美和韩国使用。那么1G、2G、3G、4G有什么区别呢？从1980年代初期推出的1G系统开始，此后大约每10年推出新一代。每一代都会带来新的频段、更高的数据速率和新的传输技术（不向后兼容）。因为每一代人都不一样，这就是为什么你的手机可能没有4G覆盖，但仍然有3G（以及为什么你可能没有互联网接入，但可以打电话和发短信）。一些运营商已宣布他们将关闭其2G网络以释放无线电频谱用于其他用途。任何配备2G无线电的机器都需要将其无线电更换为新一代无线电才能继续工作。蜂窝连接是物联网的好选择吗？这完全取决于您的具体用例。正如介绍中所提到的，蜂窝在历史上一直不适合许多物联网应用，因为它消耗大量电力并且每单位可能很昂贵。这将蜂窝连接限制为具有直接电源、需要发送大量数据、不涉及大量设备并且位于人口稠密地区的应用程序。对于传感器/设备需要电池供电、不需要发送大量数据、拥有数千台设备或可能处于远程状态的用例，蜂窝不是合适的选择。但有些事情正在改变。运营商正在推动新的蜂窝技术，例如专门用于物联网的NB-IoT和LTE-M。虽然您仍然需要身处人口稠密的区域（靠近手机信号塔），但这些技术将提供低成本、低带宽、低功耗的连接，从而支持许多目前成本高昂的新物联网用例。随着多家运营商即将推出他们的服务，请密切关注这些蜂窝技术。5G怎么了？下一代蜂窝连接有望带来革命性的变化，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许多未来应用的关键推动力，包括自动驾驶汽车、增强现实和虚拟现实等。也许5G最具变革性的影响之一是它可以取代物理电缆。城市和企业可以使用5G来满足他们的需求，而不是在有线基础设施上耗费时间和资源进行扩建。这也为使用云开辟了新的应用程序，以前可能会受到需要发送的数据量的限制，而不是依赖于本地处理。除了高带宽，5G还承诺超低延迟和高可靠性，使其成为工业物联网应用的推动者。未来的工厂可以在工业生产环境中抛弃有线以太网，成为可动态重构的工厂，随着新需求的变化而变化。最早的5G规范于2017年12月达成一致，运营商已于2019年推出5G。5G不会立即释放其全部潜力，但这是一个非常令人兴奋的领域。
