蜂窝技术可能引发物联网的下一波增长浪潮

蜂窝技术可能引发物联网的下一波增长浪潮

  工程师为物联网实现提供连接的方式可能因项目而异——即使物联网部署在看似相同的设置中涉及相同的用例。

  例如,两个远程设施中的两组温度传感器可能使用类似的蓝牙传感器,并且由于物理环境的原因具有类似的射频部署策略,但是这两种实现需要使用非常不同的技术将数据从这些传感器发送到云。这是因为无线基础设施从一个位置到另一个位置差异很大,这可能会迫使工程团队对原本相同的项目使用两种不同的连接策略。

  上面示例中的第一个远程设施可能有可用的Wi-Fi基础设施,作为从蓝牙传感器将数据返回到本地服务器或云的手段。与此同时,第二家工厂可能缺乏可用的基础设施,必须依赖不同的基础设施覆盖,比如用于回程的LoRaWAN等远程技术。这两个场景仍然需要在温度传感器中的蓝牙无线电和可用的回程连接基础设施之间建立桥接。

  这些无线基础设施在不同地点之间的差异——甚至在一个给定的实现点之间的差异——为每个物联网项目增加了一层复杂性。在早期,工程团队必须评估什么基础设施是可用的,基于什么是可用的和不可用的开发连接策略,并根据这些情况定制物联网部署。这需要大量的时间和精力。如果有一个单一的、统一的、随处可用的回程连接源,事情会简单得多。

  只要工程师一直致力于物联网部署,他们就会考虑将蜂窝网络作为这些项目的数据回程主干。这是因为蜂窝连接几乎无处不在,具有很大的地理范围,并且可以有效地穿透建筑物以支持内部部署。利用蜂窝基础设施的物联网可以部署在地图上的几乎每一个地点,而这些基础设施不需要由部署物联网网络的公司来建设。听起来很完美!

  只是它并不完美。有两个问题阻碍了这一进程。由消费设备(富媒体手机和平板电脑)驱动的LTE连接的高性能特性将在一眨眼的时间内耗尽传感器等无线物联网设备较为有限的电池,除非它们像手机一样每晚都进行有线供电或充电。而数百、数千或数万台这样的物联网设备的蜂窝连接成本将相当于支付100万青少年的手机账单。这两个缺点使得蜂窝基础设施无法作为除极少数物联网部署之外的所有物联网部署的连接源,但两个新版本的蜂窝标准旨在克服这些障碍,以扩大物联网的蜂窝连接用途。

  为物联网设计的两个新的蜂窝协议是LTE-M和NB-IoT。如果您对这两种技术的工作原理感兴趣,请参阅本白皮书中对这两种技术的深入研究。然而,关键要知道的是,LTE-M和NB-IoT解决了过去阻碍蜂窝网络实用化的两个缺点:能源使用和针对传感器等物联网设备不频繁连接的优化连接。

  LTE-M和NB-IoT不同于手机和平板电脑使用的手机版本的始终在线、耗电的架构,LTE-M和NB-IoT的设计非常有目的,目的是延长物联网设备的电池寿命。虽然它们仍然使用相同的LTE网络,但它们的运营架构不会寻求与最近的蜂窝塔保持连续连接-这是蜂窝连接设备最大的电池消耗之一。LTE-M和NB-IoT将该架构与其他电池保护功能相结合,使设备在现场的预计寿命达到10年或更长时间。这解决了基于蜂窝物联网的第一个主要异议。

  为物联网设计的两个新的蜂窝协议是LTE-M和NB-IoT。如果您对这两种技术的工作原理感兴趣,请参阅本白皮书中对这两种技术的深入研究。然而,关键要知道的是,LTE-M和NB-IoT解决了过去阻碍蜂窝网络实用化的两个缺点:能源使用和针对传感器等物联网设备不频繁连接的优化连接。

  LTE-M和NB-IoT不同于手机和平板电脑使用的手机版本的始终在线、耗电的架构,LTE-M和NB-IoT的设计非常有目的,目的是延长物联网设备的电池寿命。虽然它们仍然使用相同的LTE网络,但它们的运营架构不会寻求与最近的蜂窝塔保持连续连接-这是蜂窝连接设备最大的电池消耗之一。LTE-M和NB-IoT将该架构与其他电池保护功能相结合,使设备在现场的预计寿命达到10年或更长时间。这解决了基于蜂窝物联网的第一个主要异议。

  LTE-M和NB-IoT的架构还解决了数据成本问题,该架构的运营成本使它们能够与其他类型的连接竞争,只在需要时才使用蜂窝网络传输间歇性数据。与典型的手机连接设备相比,这最大限度地降低了数据成本。LTE-M和NB-IoT还从客户和OEM的成本结构中消除了扩建网络基础设施的费用。通过使用公共蜂窝网络基础设施,组织无需部署、拥有或维护网络。这些成本由无线运营商承担,从而消除了物联网部署的运营成本来源。(子午物联网ziwuiot.com)

  这些技术针对物联网进行优化的另一种方式是,它们不需要传统LTE设备使用的物理无线电和架构-因为物联网不需要高级别的处理、数据吞吐量和处理-从而降低了这些设备的成本。

  通过消除对电池寿命和成本的担忧,LTE-M和NB-IoT允许从事物联网项目的工程师最终拥有自物联网出现以来一直令人垂涎的无处不在的统一基础设施。在任何有酒吧的地方,你都可以拥有接入同一数字基础设施的物联网。这对一长串使用案例非常重要,包括食品和疫苗的冷供应链、远程医疗设备的远程健康监控和工业设备的远程监控-所有这些都存在连接挑战,这些挑战都可以通过无处不在的细胞连接来解决。

  对于从事过蜂窝项目的工程师来说,您可能知道涉及该技术的项目的注意事项。例如,任何与蜂窝连接的设备的认证都可能很困难,因为具有蜂窝无线电的产品存在额外的认证障碍,包括监管机构(例如FCC/IC等)、网络批准(例如PTCRB/GCF)和运营商批准(例如AT&T认证)。使用预先认证的蜂窝物联网插座调制解调器和经验丰富的无线设计合作伙伴可以帮助您以加快认证流程的方式完成这些步骤。

  对于从事蜂窝物联网项目的工程师来说,另一个重要的建议是如何成功地将LTE-M和NB-IoT与蓝牙等补充短程技术配对。蓝牙是LTE-M和NB-IoT的一种特别有吸引力的补充,因为蓝牙可以执行所有短距离的设备间通信,同时LTE-M/NB-IoT仅在需要时才执行到LTE网络的回程通信。对于将蜂窝与蓝牙等其他技术相结合的物联网项目,应注意多个无线电如何放置在同一位置,以确保性能、避免干扰问题并确保获得认证。不过,只要选择合适的射频建模、天线选择和测试合作伙伴,就可以轻松完成这一过程。

  这两个新版本的蜂窝协议终于实现了关于蜂窝物联网的长期梦想,我预计使用LTE网络作为其数据主干的部署数量将出现爆炸性增长。现在,您可以在手机上看到条形图的任何地方轻松部署物联网,这肯定会为更大规模的物联网部署打开大门。

  Jonathan Kaye是Laird Connectivity产品管理高级总监。Kaye是Laird Connectivity嵌入式无线连接解决方案的主要开发人员。他在嵌入式无线和产品设计领域拥有超过20年的经验,包括在十年前加入Laird Connectivity之前在EZURiO和Lever Technology任职。

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