多年來，蜂窩網(wǎng)絡(luò)一直在支持我們通過電話、即時通訊軟件和社交媒體保持聯(lián)系。但蜂窩技術(shù)的發(fā)展已經(jīng)不僅僅是將我們與我們的聯(lián)系人更方便的連接起來。從醫(yī)療保健到農(nóng)業(yè)和制造業(yè)，它已成為跨行業(yè)運(yùn)營中不可分割的一部分。 

雖然決定實(shí)施蜂窩物聯(lián)網(wǎng)很簡單，但創(chuàng)建企業(yè)級網(wǎng)絡(luò)要復(fù)雜得多。連接構(gòu)成網(wǎng)絡(luò)的許多部分可能具有挑戰(zhàn)性，我們必須確保每個環(huán)節(jié)都能高效運(yùn)行以滿足企業(yè)需求。

本文中，我們將探討蜂窩物聯(lián)網(wǎng)的工作原理、其組成部分，以及在將其實(shí)施到企業(yè)之前需要了解的一些內(nèi)容。

物聯(lián)網(wǎng)蜂窩連接的工作原理

物聯(lián)網(wǎng)蜂窩連接的工作原理是將設(shè)備連接到它們向其傳輸信息的基站。例如，在城市屋頂上看到的天線是蜂窩網(wǎng)絡(luò)的基站。一組基站稱為RAN（無線電接入網(wǎng)絡(luò)）。 

RAN將設(shè)備或用戶連接到運(yùn)營商的網(wǎng)絡(luò)，也稱為移動網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營商 (MNO)，如中國移動、Vodafone、AT&T、MTN和SignTel等全球知名的提供商。運(yùn)營商的核心網(wǎng)絡(luò)然后將設(shè)備鏈接到外部網(wǎng)絡(luò)，如其他網(wǎng)絡(luò)或云。該系統(tǒng)還允許運(yùn)營商相互連接。

物聯(lián)網(wǎng)蜂窩網(wǎng)絡(luò)擁有者許多優(yōu)勢，包括廣覆蓋、成本低、易于擴(kuò)展、遠(yuǎn)程管理、安全等。

不同類型的物聯(lián)網(wǎng)蜂窩網(wǎng)絡(luò)

如今，蜂窩技術(shù)還在不斷的發(fā)展和變化；隨著時間的推移，網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的各種迭代得到了發(fā)展，每一種都有其優(yōu)勢和用途。有些企業(yè)甚至可能使用不止一種類型的網(wǎng)絡(luò)來滿足他們的需求。下面，我們來分別了解蜂窩物聯(lián)網(wǎng)中最常用的類型：

• 2G、3G 和 4G

2G和3G有助于物聯(lián)網(wǎng)的快速發(fā)展，主要是因?yàn)樗鼈兊某杀镜汀⒏采w范圍廣、全球基礎(chǔ)設(shè)施成熟。但傳統(tǒng)技術(shù)無法永遠(yuǎn)跟上不斷變化的需求。隨著4G和5G等新技術(shù)的成熟，我們有能力和理由逐步淘汰2G和3G，并且這兩者都已經(jīng)在慢慢被淘汰。 

目前，4G仍在廣泛使用。該技術(shù)允許設(shè)備通過使用LTE無線電標(biāo)準(zhǔn)連接蜂窩設(shè)備進(jìn)行無線連接。4G是物聯(lián)網(wǎng)的絕佳網(wǎng)絡(luò)，因?yàn)樗峁┛煽康臒o線連接，使無線監(jiān)控、遠(yuǎn)程設(shè)備激活和連接各種設(shè)備等活動成為可能。

• LTE-M

LTE-M（長期演進(jìn)機(jī)器類型通信）兼容4G和第二代LTE Cat.0技術(shù)，降低運(yùn)營商資本支出（CapEx）。這種高級連接形式明確設(shè)計(jì)用于支持物聯(lián)網(wǎng)活動，尤其是移動物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備。它的優(yōu)勢包括低延遲（更高的上行鏈路和下行鏈路速度）、采用 eSIM（支持無線更新）、長電池壽命和低功耗。 

LTE-M是需要中等吞吐量的低功耗應(yīng)用的理想選擇。其延遲在毫秒范圍內(nèi)，為時間關(guān)鍵型應(yīng)用提供實(shí)時通信。LTE-M非常適合需要低功耗、低延遲或移動性的中等吞吐量應(yīng)用，例如資產(chǎn)跟蹤、可穿戴設(shè)備、醫(yī)療、POS 和家庭安全應(yīng)用

• NB-IoT

NB-IoT（窄帶物聯(lián)網(wǎng)）是一種可幫助組織以低功耗和數(shù)據(jù)使用優(yōu)勢參與物聯(lián)網(wǎng)的技術(shù)。與LTE-M一樣，它與 4G網(wǎng)絡(luò)兼容并提供類似的優(yōu)勢。除了低能耗外，NB-IoT還具有較長的電池壽命（甚至超過十年）、高可擴(kuò)展性和可靠的連接性。

然而，與LTE-M不同的是，NB-IoT不支持無線更新并提供更高的延遲傳輸。此外，它需要特定的硬件，這可能會增加運(yùn)營商的資本支出。該技術(shù)非常適合需要低帶寬、依賴持久耐用的電池并且只需要傳輸少量數(shù)據(jù)的應(yīng)用，例如傳感器、電表以及天氣和風(fēng)等環(huán)境傳感器。 

• LTE-1

LET-1屬于4G LTE技術(shù)的一個類別。它于2018年標(biāo)準(zhǔn)化并服務(wù)于物聯(lián)網(wǎng)特定用例。LTE-1提供強(qiáng)大的覆蓋范圍和連接可靠性，因?yàn)樗梢栽?G可用的任何地方使用。其20Mhz的大頻段使其非常適合需要更高帶寬的網(wǎng)絡(luò)。此外，它還提供大量數(shù)據(jù)（下行鏈路的最大速度為每秒10Mb/s，上行鏈路的最大速度為5Mb/s），使其適用于各種物聯(lián)網(wǎng)用例，包括視頻流或聚合數(shù)據(jù)傳輸。    

• 5G

雖然4G在許多方面代表了物聯(lián)網(wǎng)的現(xiàn)狀，但5G 代表了未來。隨著越來越多的蜂窩供應(yīng)商轉(zhuǎn)向5G，蜂窩物聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)域出現(xiàn)了更多機(jī)會。5G通過使用顯著更高的帶寬和更短的波長來比以往更快、更遠(yuǎn)、更精確地傳輸數(shù)據(jù)，從而將 4G 技術(shù)提升到一個新的水平。

5G是物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)的更好選擇，因?yàn)樗С治锫?lián)網(wǎng)活動，例如工業(yè)自動化、智慧城市和允許更多遠(yuǎn)程流程的制造開發(fā)。我們上面提到的LTE-M和NB-IoT技術(shù)將在5G中繼續(xù)得到支持。 

資料來源：Moniem-Tech

物聯(lián)網(wǎng)蜂窩連接的好處

蜂窩物聯(lián)網(wǎng)結(jié)合了物聯(lián)網(wǎng)的效率和蜂窩網(wǎng)絡(luò)的優(yōu)勢。蜂窩技術(shù)固有的安全性和一致的連接性使其成為物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的完美基礎(chǔ)。物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的功能取決于其可靠性，對于許多用例，例如發(fā)電廠安全運(yùn)營或敏感的政府流程，失去連接可能會帶來災(zāi)難性的后果。

蜂窩物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備通常會傳輸敏感或重要數(shù)據(jù)，因此安全性非常重要。因此，蜂窩物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)具有廣泛的安全選項(xiàng)，包括VPN、防火墻和其他安全協(xié)議。在蜂窩網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施已經(jīng)存在的地方，蜂窩物聯(lián)網(wǎng)也比許多其他連接選項(xiàng)更實(shí)惠。用戶只需要通過選擇合適的配置或使用定制的計(jì)劃來為他們使用的數(shù)據(jù)付費(fèi)。

物聯(lián)網(wǎng)蜂窩連接的六個關(guān)鍵要素

物聯(lián)網(wǎng)蜂窩連接在各行各業(yè)都有廣泛的應(yīng)用，但所有網(wǎng)絡(luò)都共享幾個基本要素。這些基礎(chǔ)是：

1、分布式架構(gòu)

物聯(lián)網(wǎng)變得越來越復(fù)雜，連接的設(shè)備越來越多。可能需要分布式架構(gòu)來支持高容量網(wǎng)絡(luò)并促進(jìn)數(shù)以千計(jì)的設(shè)備之間的數(shù)據(jù)傳輸和處理。分布式架構(gòu)包括邊緣和核心。 

邊緣計(jì)算是一種分布式計(jì)算，它使計(jì)算更接近數(shù)據(jù)源。不是所有數(shù)據(jù)都在一個集中式網(wǎng)絡(luò)中處理，一些數(shù)據(jù)可以在本地環(huán)境中處理，例如計(jì)算機(jī)、物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)關(guān)或邊緣服務(wù)器。這可以實(shí)現(xiàn)快速分析并減少延遲和帶寬消耗。即使在分布式架構(gòu)中，企業(yè)也可以依靠其核心基礎(chǔ)設(shè)施進(jìn)行集中連接和分析。處理可以集中進(jìn)行，也可以在網(wǎng)絡(luò)邊緣進(jìn)行。

資料來源：ResearchGate

2、帶寬

網(wǎng)絡(luò)帶寬是網(wǎng)絡(luò)可以傳輸?shù)臄?shù)據(jù)的最大限制，這些傳輸可以通過有線或無線信道進(jìn)行。帶寬通常以頻率來衡量，最常見的是千比特、兆比特和千兆比特。 

許多人將帶寬與網(wǎng)絡(luò)速度混淆。與網(wǎng)絡(luò)速度不同，帶寬不是指網(wǎng)絡(luò)傳輸數(shù)據(jù)的速度。相反，它與它在特定時間內(nèi)可以傳輸?shù)臄?shù)據(jù)量有關(guān)。更高的帶寬意味著可以在更短的時間內(nèi)傳輸更多的數(shù)據(jù)，而低帶寬則承載更少的數(shù)據(jù)并需要更多的傳輸時間。根據(jù)設(shè)備的帶寬需求選擇正確的技術(shù)至關(guān)重要。NB-IOT和LTE-M適用于低帶寬，而LTE-1則適用于更高帶寬。 

3、功耗

2016年，Nest Learning Thermostats 中的一個軟件錯誤耗盡了數(shù)千臺Nest設(shè)備的電池，使用戶在寒冷的冬天無法調(diào)節(jié)溫度。盡管事件很快得到解決，但這個故事足以說明了電池壽命和功耗對任何物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)的重要性。 

不符合要求的設(shè)備將成為各種潛在危機(jī)的根源。一些設(shè)備的電池壽命長達(dá)10年，但了解每個設(shè)備的限制對于避免因斷電導(dǎo)致網(wǎng)絡(luò)中斷至關(guān)重要。如果設(shè)備分布在大面積區(qū)域，則電池電量尤為重要。除了設(shè)備電池，在這種情況下，選擇正確的蜂窩技術(shù)也很重要。例如，NB-IoT最適合傳輸少量周期性數(shù)據(jù)。 

4、安全

安全是圍繞物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)的主要問題之一，基礎(chǔ)設(shè)施和個人設(shè)備都需要受到保護(hù)。蜂窩物聯(lián)網(wǎng)安全使用系統(tǒng)或各種技術(shù)的組合來保護(hù)網(wǎng)絡(luò)及其設(shè)備免受網(wǎng)絡(luò)威脅。盡管蜂窩技術(shù)是最安全的連接技術(shù)之一，但它仍然容易受到攻擊。

如今，針對物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)的網(wǎng)絡(luò)威脅正在增加。僅2021年上半年，發(fā)生了15 億次物聯(lián)網(wǎng)違規(guī)事件，證明沒有什么物聯(lián)網(wǎng)能幸免。由于其雙重漏洞，網(wǎng)絡(luò)犯罪分子將物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)視為容易攻擊的目標(biāo)，因此保護(hù)它們變得更加重要。 

有多種解決方案可用于保護(hù)蜂窩物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)。其中包括硬件、軟件或基于云的安全解決方案，以及許多專業(yè)保護(hù)網(wǎng)絡(luò)和網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的連接管理平臺。

5、可靠性和覆蓋范圍

無論目標(biāo)或壽命如何，可靠性對于任何規(guī)模的物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)都至關(guān)重要。停機(jī)意味著物聯(lián)網(wǎng)無法作為“互聯(lián)網(wǎng)”運(yùn)行，并且設(shè)備無法連接。可靠性對于涉及人類生命或安全的行業(yè)尤其重要，例如安全監(jiān)視器、醫(yī)療設(shè)備、健康追蹤器和救援無人機(jī)。這些應(yīng)用的網(wǎng)絡(luò)故障可能會導(dǎo)致人員傷亡。即使是分析等不太重要的項(xiàng)目，也依賴于可靠性來接收執(zhí)行操作所需的數(shù)據(jù)。

覆蓋范圍是另一個需要關(guān)注的因素，因?yàn)樵O(shè)備可能需要在室內(nèi)和室外甚至難以到達(dá)的地方（例如地下深處）進(jìn)行通信。覆蓋范圍對于硬地條件下的設(shè)備或運(yùn)輸途中的設(shè)備尤為重要。蜂窩網(wǎng)絡(luò)相對比較可靠；因此，它們甚至適用于最復(fù)雜的物聯(lián)網(wǎng)項(xiàng)目。    

6、成本

物聯(lián)網(wǎng)需要復(fù)雜的基礎(chǔ)設(shè)施來支持其運(yùn)營。此外，不同的物聯(lián)網(wǎng)提供商服務(wù)于不同的行業(yè)，每個行業(yè)都有其收費(fèi)和定價系統(tǒng)。分析師預(yù)測，到 2025 年，每年為蜂窩連接支付的平均價格將降至1美元。盡管有如此顯著的減少，我們?nèi)匀恍枰紤]持續(xù)的維護(hù)成本。這些額外成本包括添加其他軟件，例如連接管理和安全工具。 這就是為什么選擇最具成本效益的工具非常重要。