物聯(lián)網(wǎng)的連接性將塑造2020年及以后的新標準

王雄

連接性是物聯(lián)網(wǎng)的基礎，其所選的無線技術(shù)對任何物聯(lián)網(wǎng)項目的成功都會產(chǎn)生深遠影響。因此，技術(shù)領導者一直在尋找新的無線技術(shù)趨勢，以揭示潛在的業(yè)務價值和采用機會。文中確定了4個新興的物聯(lián)網(wǎng)連接標準，這些標準將在2020年及以后塑造數(shù)字格局。

基于標準的低功耗廣域網(wǎng)（LPWAN）

低功耗廣域網(wǎng)專為低帶寬、低計算端點而設計，以在龐大、結(jié)構(gòu)密集型環(huán)境中提供高能效和經(jīng)濟實惠的物聯(lián)網(wǎng)連接。就電池壽命、設備和網(wǎng)絡連接成本以及易于實施性而言，目前還沒有哪種無線類別可以超越低功耗廣域網(wǎng)。由于這種獨特的功能組合，低功耗廣域網(wǎng)已經(jīng)成為工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)、智能建筑和智慧城市領域中大規(guī)模、耐延遲傳感器網(wǎng)絡的關(guān)鍵驅(qū)動力。

盡管現(xiàn)在有太多的低功耗廣域網(wǎng)協(xié)議可用，但您可能希望了解基于標準的技術(shù)的獨特優(yōu)勢。鑒于物聯(lián)網(wǎng)設備的爆發(fā)式增長，服務質(zhì)量、可擴展性和互操作性將成為無線決策的主要標準。基于運營商的標準，如NB-IoT，LTE-M，MYTHINGS，已經(jīng)出現(xiàn)，以補充專有技術(shù)（例如LoRa，Sigfox等），并專門滿足這些要求。

在應用方面，NB-IoT和其他基于運營商的低功耗廣域網(wǎng)標準將成為未來智慧城市網(wǎng)絡的核心支柱。利用現(xiàn)有的蜂窩移動基礎設施，這些受控網(wǎng)絡在城市地區(qū)提供廣泛的覆蓋范圍，同時消除了搭建基礎設施的費用。另一方面，對于數(shù)據(jù)安全和所有權(quán)占主導地位的工業(yè)部署，私有部署解決方案（如MYTHINGS）將成為首選。此外，工業(yè)設施往往位于偏遠地區(qū)，而這些地區(qū)的網(wǎng)絡運營商服務水平往往比較差。

5G

最新的蜂窩移動標準一直是一個熱門話題。盡管多個國家電信運營商自2019年以來相繼宣布推出下一代蜂窩網(wǎng)絡，即3GPP Release 16，但“全面5G愿景”仍未實現(xiàn)。計劃2020年底完成的第16版將對超可靠、低延遲通信（URLLC）進行重大改進。除此之外，作為“5G效率”路線圖的一部分，還將引入一系列改進措施，包括減少網(wǎng)絡擁塞、提高能效和增強移動性。

除了在消費者移動市場中的既定角色之外，5G還被認為是其他新興技術(shù)趨勢（如增強/虛擬現(xiàn)實和連網(wǎng)汽車）的主要催化劑。該技術(shù)為城市地區(qū)的物聯(lián)網(wǎng)提供可靠且無處不在的連接，并將在遠程醫(yī)療創(chuàng)新以及公共安全和關(guān)鍵任務通信方面發(fā)揮重要作用。

就工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)而言，5G被定位為工廠自動化時間敏感網(wǎng)絡的核心推動者。隨著專有5G部署的引入，蜂窩移動運營商致力于解決工業(yè)用戶日益嚴重的安全和數(shù)據(jù)所有權(quán)問題。然而，高昂的成本和新生的硬件（基站）支持，仍然在專有5G網(wǎng)絡的業(yè)務用例中留下了一個很大的問號。

WiFi 6

雖然WiFi 6（802.11.ax）這個術(shù)語已經(jīng)存在一段時間了，但其完整規(guī)格和正式發(fā)布也只是在去年下半年。考慮到WiFi在我們?nèi)粘Ｉ钪械氖⑿?，今年新一代WiFi在CES上獲得熱烈關(guān)注也就不足為奇了。現(xiàn)在已經(jīng)有大量兼容設備，隨著硬件價格的持續(xù)下降，2020年有望成為采用WiFi 6的一個重要轉(zhuǎn)折點。

WiFi 6相對于其先前版本上的升級主要是大大提高了整體網(wǎng)絡帶寬。此外，雖然超高清視頻流可能是您想到的第一件事，但提高的吞吐量旨在解決更具體的物聯(lián)網(wǎng)挑戰(zhàn)———設備共存。WiFi 6的目標不是讓單個設備擁有閃電般的速度，而是旨在同時支持路由器上更多數(shù)量的端點，并且不會影響每臺設備的數(shù)據(jù)吞吐量。為此，該標準允許在每次傳輸中打包更多數(shù)據(jù)，并且將總使用頻譜劃分為更多通道以同時傳輸數(shù)據(jù)流。

與前幾代一樣，WiFi 6將成為家庭和企業(yè)網(wǎng)絡中寬帶物聯(lián)網(wǎng)的骨干。同時，通過緩解擁堵問題，該技術(shù)將提升公共WiFi基礎設施的水平，并通過新的數(shù)字移動服務改善用戶體驗。車載信息娛樂系統(tǒng)和車載診斷網(wǎng)絡將是WiFi 6最具顛覆性的用例，然而，開發(fā)工作可能還需要更多時間。

藍牙5.X

藍牙5.0建立在藍牙低能耗（BLE）規(guī)范的基礎上，在吞吐量、速度和覆蓋范圍方面帶來了重大飛躍。以前，BLE的使用僅限于低吞吐量的端點，如信標和可穿戴設備，因此，任何形式的音頻傳輸都需要經(jīng)典的耗電藍牙協(xié)議。如今，藍牙5.0提供了一個高能效選項，可以流式傳輸音頻和發(fā)送大數(shù)據(jù)文件，而不會快速耗盡設備電池。如果速度不是最重要的要求，則藍牙5.0還允許設備以低數(shù)據(jù)速率進行通信，以換取高達200米的改進范圍，從而使這項技術(shù)成為下一代智能家居設備的理想選擇。

藍牙5.1和最近的5.2是第五代藍牙的2個比較新的衍生版本。雖然與藍牙5.0沒有太大的不同，但它們?yōu)楦呔鹊姆较蚨ㄎ缓褪覂?nèi)導航服務提供了引人注目的功能。該協(xié)議采用創(chuàng)新的到達角和離去角（AoD）技術(shù)，以實現(xiàn)亞米級定位能力。另一方面，這些方法的缺點在于固定定位接收器或信標的復雜且昂貴的硬件設計，因為它們需要天線陣列來接收或傳輸信號。

藍牙5版本支持基于網(wǎng)格的體系結(jié)構(gòu)，以擴展室內(nèi)定位系統(tǒng)和低功耗工業(yè)傳感器網(wǎng)絡的范圍。然而，值得注意的是，網(wǎng)狀拓撲本質(zhì)上是能源密集型的，在大規(guī)模部署物聯(lián)網(wǎng)設備時，網(wǎng)絡規(guī)劃和配置可能是一項重大任務。

通常情況下，工業(yè)和企業(yè)用戶最終會采用一種混合的、不斷發(fā)展的架構(gòu)，該架構(gòu)融合了多種無線技術(shù)，以充分利用物聯(lián)網(wǎng)的潛力。在這種情況下，設計靈活、穩(wěn)健和向后兼容的無線基礎設施將是最重要的，它可以無縫擴展以滿足不斷變化的需求，而且，這應該從物聯(lián)網(wǎng)項目一開始就考慮。